JP2019160526A - Impregnated cathode structure - Google Patents

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昭人 原
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Abstract

To provide an impregnated cathode structure capable of improving heat dissipation at the end of a heater and improving the strength of the end of the heater.SOLUTION: An impregnated cathode structure according to an embodiment includes a cathode substrate having an electron emission surface and impregnated with an electron emitting material, a storage portion provided on a surface of the cathode substrate opposite to the electron emission surface, a heater provided inside the storage portion and having a terminal extending outside the storage portion, a reinforcing portion in contact with the terminal and extending along the terminal, and a coil provided on the outside of the terminal and the reinforcing portion, and in contact with the terminal and the reinforcing portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、含浸型陰極構体に関する。   Embodiments described herein relate generally to an impregnated cathode assembly.

含浸型陰極構体を備えた電子銃は、クライストロンやジャイロトロンなどの直流電子エネルギーをマイクロ波電力に変換するマイクロ波電子管に用いられている。
含浸型陰極構体は、陰極基体、収納部、収納部の内部に設けられたヒータおよび伝熱部などを備えている。
ヒータの一方の端部は、収納部の外部に延びている。ヒータの一方の端部は、端子となり、電源装置などに電気的に接続される。ヒータの他方の端部は、収納部の内壁に電気的に接続される。
近年においては、クライストロン等のマイクロ波電子管の高出力化の要求が増え、陰極基体が大型化している。また、陰極基体の大型化に伴い、ヒータも大型化している。ここで、ヒータの線材を太くすると加工精度が悪くなる。また、電源装置によってはヒータの電流値を低く設定する必要がある。そのため、小型の含浸型陰極構体用のヒータに用いられる線材と同程度の太さを有する線材を用いて、大型の含浸型陰極構体用のヒータが形成される場合がある。 An electron gun having an impregnated cathode structure is used in a microwave electron tube that converts direct current electron energy such as a klystron or a gyrotron into microwave power.
The impregnated cathode assembly includes a cathode base, a storage unit, a heater and a heat transfer unit provided inside the storage unit.
One end of the heater extends to the outside of the storage unit. One end of the heater becomes a terminal and is electrically connected to a power supply device or the like. The other end of the heater is electrically connected to the inner wall of the storage unit.
In recent years, the demand for higher output of microwave electron tubes such as klystrons has increased, and the cathode substrate has become larger. Moreover, the heater is also enlarged with the enlargement of the cathode substrate. Here, if the heater wire is made thicker, the processing accuracy is deteriorated. Further, depending on the power supply device, it is necessary to set the heater current value low. For this reason, a heater for a large impregnated cathode assembly may be formed using a wire having a thickness similar to that of a wire used for a heater for a small impregnated cathode assembly.

この様な場合、陰極基体が大型化すると、ヒータへの印加電力が増加する。ところが、ヒータの端部の太さおよび表面積が増えないため、ヒータの端部の温度が上昇して断線が生じるおそれがある。
そのため、ヒータの端部にクーリングコイルを装着することで放熱量を増やして温度上昇を抑える技術が提案されている。
しかしながら、単に、クーリングコイルを装着するだけでは放熱が不十分になるおそれがある。また、ヒータの端部に外力が加えられた場合、ヒータの端部が折れやすいという問題も生じていた。
そこで、ヒータの端部における放熱性の向上と、ヒータの端部の強度の向上とを図ることができる含浸型陰極構体の開発が望まれていた。 In such a case, when the cathode base is increased in size, the power applied to the heater increases. However, since the thickness and surface area of the end portion of the heater do not increase, the temperature of the end portion of the heater rises and there is a possibility that disconnection may occur.
Therefore, a technique has been proposed in which a cooling coil is attached to the end of the heater to increase the amount of heat radiation and suppress the temperature rise.
However, simply installing a cooling coil may result in insufficient heat dissipation. Further, when an external force is applied to the end of the heater, there is a problem that the end of the heater is easily broken.
Therefore, it has been desired to develop an impregnated-type cathode assembly that can improve heat dissipation at the end of the heater and improve the strength of the end of the heater.

特開平４−１７４９３６号公報JP-A-4-174936

本発明が解決しようとする課題は、ヒータの端部における放熱性の向上と、ヒータの端部の強度の向上とを図ることができる含浸型陰極構体を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an impregnated-type cathode assembly capable of improving heat dissipation at the end of the heater and improving the strength of the end of the heater.

実施形態に係る含浸型陰極構体は、電子放出面を有し、電子放射物質が含浸された陰極基体と、前記陰極基体の前記電子放出面とは反対側の面に設けられた収納部と、前記収納部の内部に設けられ、前記収納部の外部に延びる端子を有するヒータと、前記端子と接触し、前記端子に沿って延びる補強部と、前記端子および前記補強部の外側に設けられ、前記端子および前記補強部と接触するコイルと、を備えている。   The impregnated-type cathode assembly according to the embodiment has an electron emission surface, a cathode base impregnated with an electron-emitting material, a storage portion provided on a surface of the cathode base opposite to the electron emission surface, A heater having a terminal provided inside the storage portion and extending to the outside of the storage portion; a reinforcement portion in contact with the terminal; extending along the terminal; and provided outside the terminal and the reinforcement portion; A coil in contact with the terminal and the reinforcing portion.

（ａ）は、本実施の形態に係る含浸型陰極構体を例示するための模式断面図である。（ｂ）は、Ａ−Ａ線方向の模式断面拡大図である。(A) is a schematic cross section for illustrating the impregnated-type cathode assembly according to the present embodiment. (B) is a model cross-sectional enlarged view of the AA line direction. （ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る補強部およびコイルを例示するための模式断面図である。(A)-(c) is a schematic cross section for illustrating the reinforcement part and coil which concern on other embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係る含浸型陰極構体１は、例えば、クライストロンの電子銃に用いることができる。
ただし、含浸型陰極構体１の用途は、クライストロンに限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
The impregnated-type cathode assembly 1 according to the present embodiment can be used for an electron gun of a klystron, for example.
However, the use of the impregnated-type cathode assembly 1 is not limited to the klystron.

図１（ａ）は、本実施の形態に係る含浸型陰極構体１を例示するための模式断面図である。
図１（ｂ）は、Ａ−Ａ線方向の模式断面拡大図である。
図１（ａ）に示すように、含浸型陰極構体１には、陰極基体１０、収納部２０、ヒータ３０、伝熱部４０、補強部５０、およびコイル６０が設けられている。 FIG. 1A is a schematic cross-sectional view for illustrating an impregnated cathode assembly 1 according to the present embodiment.
FIG. 1B is a schematic cross-sectional enlarged view in the AA line direction.
As shown in FIG. 1A, the impregnated-type cathode assembly 1 is provided with a cathode substrate 10, a storage unit 20, a heater 30, a heat transfer unit 40, a reinforcing unit 50, and a coil 60.

陰極基体１０には、電子放射物質が含浸されている。陰極基体１０は、電子放出面１１を有する。陰極基体１０は、例えば、２０％程度の空孔率を有する多孔質のタングステン（Ｗ）から形成することができる。陰極基体１０は、例えば、円板状を呈している。陰極基体１０の直径寸法は７０ｍｍ程度とすることができる。陰極基体１０には、所定の曲率を有し、曲面状に窪んだ電子放出面１１が形成されている。陰極基体１０の空孔には、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを含む電子放射物質が含浸されている。 The cathode substrate 10 is impregnated with an electron emitting substance. The cathode substrate 10 has an electron emission surface 11. The cathode substrate 10 can be made of, for example, porous tungsten (W) having a porosity of about 20%. The cathode substrate 10 has, for example, a disk shape. The diameter of the cathode substrate 10 can be about 70 mm. The cathode substrate 10 is formed with an electron emission surface 11 having a predetermined curvature and recessed in a curved shape. The holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting material including, for example, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like.

なお、電子放出面１１の加工時に空孔の目潰れが生じる場合がある。目潰れが生じると、電子放射物質が空孔に充分に含浸されないことがある。これを防ぐために、以下の様にして陰極基体１０の空孔に電子放射物質を含浸させることが望ましい。
まず、電子放出面１１の加工前に、陰極基体１０の空孔にプラスチックを含浸させる。 次に、電子放出面１１の加工後に、陰極基体１０を水素雰囲気下または真空下において加熱して、含浸されているプラスチックを飛散させる。
その後、陰極基体１０の空孔に電子放射物質を含浸させる。
この様にすれば、陰極基体１０の空孔に電子放射物質を充分に含浸させることができる。 In addition, when the electron emission surface 11 is processed, voids may be crushed. When clogging occurs, the electron emitting material may not be sufficiently impregnated in the pores. In order to prevent this, it is desirable to impregnate the holes of the cathode substrate 10 with the electron emitting material as follows.
First, before processing the electron emission surface 11, the pores of the cathode substrate 10 are impregnated with plastic. Next, after processing the electron emission surface 11, the cathode substrate 10 is heated in a hydrogen atmosphere or in a vacuum to scatter the impregnated plastic.
Thereafter, the holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting substance.
In this way, the holes of the cathode substrate 10 can be sufficiently impregnated with the electron emitting substance.

収納部２０は、陰極基体１０の、電子放出面１１とは反対側の面１２に設けられている。収納部２０の一方の端部は、陰極基体１０の面１２にロウ付けすることができる。ロウ付けは、例えば、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を用いて行うことができる。
なお、陰極基体１０の面１２を覆うようにルテニウム−モリブデン合金からなる層１３を設けることができる。収納部２０は筒状を呈するものとすることができる。収納部２０は、例えば、円筒状を呈するものとすることができる。収納空間２１の一方の端部は、陰極基体１０により塞がれている。収納部２０と陰極基体１０とにより画された空間が収納空間２１となる。収納空間２１には、ヒータ３０および伝熱部４０が収納されている。収納部２０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）から形成することができる。 The storage unit 20 is provided on the surface 12 of the cathode base 10 opposite to the electron emission surface 11. One end of the storage unit 20 can be brazed to the surface 12 of the cathode substrate 10. The brazing can be performed using, for example, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy.
A layer 13 made of a ruthenium-molybdenum alloy can be provided so as to cover the surface 12 of the cathode substrate 10. The storage unit 20 can have a cylindrical shape. The storage unit 20 can have, for example, a cylindrical shape. One end of the storage space 21 is closed by the cathode base 10. A space defined by the storage unit 20 and the cathode base 10 is a storage space 21. In the storage space 21, the heater 30 and the heat transfer section 40 are stored. The accommodating part 20 can be formed from molybdenum (Mo), for example.

ヒータ３０は、伝熱部４０を介して、陰極基体１０を加熱する。ヒータ３０は、フィラメント３１と、フィラメント３１の一方の端部に設けられた端子３３と、フィラメント３１の他方の端部に設けられた端子３２とを有する。フィラメント３１、端子３２、および端子３３は、一体に形成することができる。ヒータ３０は、例えば、断面寸法（線径）が０．８ｍｍのタングステン線から形成することができる。   The heater 30 heats the cathode substrate 10 via the heat transfer unit 40. The heater 30 includes a filament 31, a terminal 33 provided at one end of the filament 31, and a terminal 32 provided at the other end of the filament 31. The filament 31, the terminal 32, and the terminal 33 can be integrally formed. The heater 30 can be formed from, for example, a tungsten wire having a cross-sectional dimension (wire diameter) of 0.8 mm.

フィラメント３１は、コイル状を呈し、収納空間２１に設けられている。フィラメント３１は、ヒータ３０の中間部分に設けられ、発熱部分となる。フィラメント３１の中心軸は、例えば、収納部２０の周方向に沿って延びている。   The filament 31 has a coil shape and is provided in the storage space 21. The filament 31 is provided at an intermediate portion of the heater 30 and serves as a heat generating portion. For example, the central axis of the filament 31 extends along the circumferential direction of the storage unit 20.

端子３２は、収納部２０の内壁に電気的に接続されている。例えば、端子３２は、収納部２０の内壁に溶接することができる。そのため、ヒータ３０、収納部２０、および、陰極基体１０は、同電位となっている。
端子３３は、収納部２０の外部に延びている。すなわち、ヒータ３０は、収納部２０の内部に設けられ、収納部２０の外部に延びる端子３３を有する。端子３３は、直線状に延びるものとすることができる。端子３３は、図示しない電源装置と電気的に接続される。なお、端子３３および補強部５０が図示しない電源装置と電気的に接続されてもよいし、端子３３、補強部５０、およびコイル６０が図示しない電源装置と電気的に接続されてもよい。 The terminal 32 is electrically connected to the inner wall of the storage unit 20. For example, the terminal 32 can be welded to the inner wall of the storage unit 20. Therefore, the heater 30, the storage unit 20, and the cathode substrate 10 are at the same potential.
The terminal 33 extends to the outside of the storage unit 20. That is, the heater 30 has a terminal 33 that is provided inside the storage unit 20 and extends to the outside of the storage unit 20. The terminal 33 can extend linearly. The terminal 33 is electrically connected to a power supply device (not shown). In addition, the terminal 33 and the reinforcement part 50 may be electrically connected with the power supply device which is not illustrated, and the terminal 33, the reinforcement part 50, and the coil 60 may be electrically connected with the power supply device which is not illustrated.

伝熱部４０は、ヒータ３０からの熱を陰極基体１０に伝える。伝熱部４０は、収納空間２１に収納されたヒータ３０（フィラメント３１）を保持する。伝熱部４０は、収納空間２１の、フィラメント３１が収納された領域に隙間なく設けられている。伝熱部４０は、例えば、酸化アルミニウムの焼結体とすることができる。   The heat transfer unit 40 transfers heat from the heater 30 to the cathode base 10. The heat transfer unit 40 holds the heater 30 (filament 31) stored in the storage space 21. The heat transfer unit 40 is provided in the storage space 21 in the region where the filament 31 is stored without any gap. The heat transfer unit 40 can be, for example, a sintered body of aluminum oxide.

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、補強部５０は、端子３３と接触し、端子３３に沿って延びている。補強部５０は、線状を呈するものとすることができる。
補強部５０の側面は、端子３３の側面と対峙している。補強部５０の側面は、端子３３の側面と密着させることが好ましい。
補強部５０の、フィラメント３１側の端面５０ａは、フィラメント３１の外周面と接触させることが好ましい。この様にすれば、補強部５０の位置を維持することが容易となるので、端子３３および補強部５０の外側にコイル６０を設けるのが容易となる。補強部５０の、フィラメント３１側とは反対側の端面５０ｂの位置には特に限定はない。補強部５０の端面５０ｂは、例えば、端子３３の端面３３ａの位置に設けることができる。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the reinforcing portion 50 is in contact with the terminal 33 and extends along the terminal 33. The reinforcing part 50 can be linear.
The side surface of the reinforcing portion 50 faces the side surface of the terminal 33. The side surface of the reinforcing portion 50 is preferably in close contact with the side surface of the terminal 33.
The end surface 50 a on the filament 31 side of the reinforcing portion 50 is preferably brought into contact with the outer peripheral surface of the filament 31. In this way, it is easy to maintain the position of the reinforcing portion 50, so that it is easy to provide the coil 60 outside the terminal 33 and the reinforcing portion 50. There is no particular limitation on the position of the end face 50b of the reinforcing portion 50 on the side opposite to the filament 31 side. The end surface 50b of the reinforcing portion 50 can be provided at the position of the end surface 33a of the terminal 33, for example.

補強部５０が延びる方向と直交する方向における補強部５０の断面形状には特に限定はない。補強部５０の断面形状は、例えば、端子３３の断面形状と同じとすることができる。補強部５０の断面形状は、例えば、円形とすることができる。
補強部５０の材料は、所定の耐熱温度を有するものであれば特に限定はない。補強部５０の材料の融点は、例えば、１７００℃以上とすることができる。補強部５０の材料は、例えば、タングステン、レニウム−タングステン（Ｒｅ−Ｗ）合金、モリブデン、タンタル（Ｔａ）などとすることができる。
補強部５０の断面寸法（線径）は、端子３３の断面寸法（線径）と略同一とすることができる。なお、断面寸法（線径）が略同一とは、製造誤差程度の差を許容することである。
補強部５０の材料は、端子３３の材料と略同一とすることができる。なお、材料が略同一とは、製造誤差程度の差を許容することである。
すなわち、補強部５０とヒータ３０は、同じ線材から形成することができる。この様にすれば、材料コストの低減や生産性の向上を図ることができる。例えば、補強部５０は、線径が０．８ｍｍ程度のタングステン線などから形成することができる。 There is no particular limitation on the cross-sectional shape of the reinforcing portion 50 in the direction orthogonal to the direction in which the reinforcing portion 50 extends. The cross-sectional shape of the reinforcing portion 50 can be the same as the cross-sectional shape of the terminal 33, for example. The cross-sectional shape of the reinforcement part 50 can be circular, for example.
The material of the reinforcement part 50 will not be specifically limited if it has a predetermined heat-resistant temperature. The melting point of the material of the reinforcing portion 50 can be set to 1700 ° C. or higher, for example. The material of the reinforcing portion 50 can be, for example, tungsten, rhenium-tungsten (Re-W) alloy, molybdenum, tantalum (Ta), or the like.
The cross-sectional dimension (wire diameter) of the reinforcing portion 50 can be substantially the same as the cross-sectional dimension (wire diameter) of the terminal 33. In addition, that cross-sectional dimension (wire diameter) is substantially the same is to allow a difference of about a manufacturing error.
The material of the reinforcing portion 50 can be substantially the same as the material of the terminal 33. Note that “substantially the same material” means that a difference of about a manufacturing error is allowed.
That is, the reinforcement part 50 and the heater 30 can be formed from the same wire. In this way, it is possible to reduce material costs and improve productivity. For example, the reinforcing portion 50 can be formed from a tungsten wire having a wire diameter of about 0.8 mm.

コイル６０は、端子３３および補強部５０の外側に設けられている。コイル６０は、端子３３および補強部５０と接触している。コイル６０は、らせん状に巻かれた線材を有する。この場合、コイル６０は、端子３３および補強部５０の外側に巻き付けられたものとすることができる。なお、らせん状に巻かれたコイル６０を、端子３３および補強部５０に装着するようにしてもよい。コイル６０のピッチ寸法は、コイル６０の線材の線径と同じとすることもできるし、コイル６０の線材の線径よりも大きくすることもできる。すなわち、コイル６０は、線材が密着して巻き付けられたものとすることもできるし、線材同士の間に隙間が設けられるように巻き付けられたものとすることもできる。
コイル６０の線材の材料は、所定の耐熱温度を有するものであれば特に限定はない。コイル６０の線材の材料は、例えば、タングステン、レニウム−タングステン合金、モリブデン、タンタルなどとすることができる。
コイル６０の線材の断面寸法（線径）には特に限定はない。ただし、コイル６０の線材の断面寸法（線径）を大きくしすぎると、線材を巻き付けるのが困難となる。コイル６０の線材の断面寸法（線径）は、補強部５０の断面寸法（線径）よりも小さくすることができる。例えば、コイル６０は、線径が０．５ｍｍ程度のタングステン線などから形成することができる。 The coil 60 is provided outside the terminal 33 and the reinforcing portion 50. The coil 60 is in contact with the terminal 33 and the reinforcing portion 50. The coil 60 has a wire wound in a spiral shape. In this case, the coil 60 can be wound around the terminal 33 and the reinforcing portion 50. The coil 60 wound in a spiral shape may be attached to the terminal 33 and the reinforcing portion 50. The pitch dimension of the coil 60 may be the same as the wire diameter of the wire of the coil 60 or may be larger than the wire diameter of the wire of the coil 60. In other words, the coil 60 may be wound with the wire closely attached, or may be wound so that a gap is provided between the wires.
The material of the wire material of the coil 60 is not particularly limited as long as it has a predetermined heat-resistant temperature. The material of the wire material of the coil 60 can be, for example, tungsten, rhenium-tungsten alloy, molybdenum, tantalum, or the like.
The cross-sectional dimension (wire diameter) of the wire material of the coil 60 is not particularly limited. However, if the cross-sectional dimension (wire diameter) of the wire of the coil 60 is too large, it is difficult to wind the wire. The cross-sectional dimension (wire diameter) of the wire material of the coil 60 can be made smaller than the cross-sectional dimension (wire diameter) of the reinforcing portion 50. For example, the coil 60 can be formed from a tungsten wire having a wire diameter of about 0.5 mm.

コイル６０は、端子３３と補強部５０を束ねている。すなわち、コイル６０は、端子３３と補強部５０を機械的に結合している。そのため、補強部５０が設けられていれば、端子３３の強度を補強することができる。すなわち、ヒータ３０の端部の強度の向上を図ることができる。   The coil 60 bundles the terminal 33 and the reinforcing portion 50. That is, the coil 60 mechanically couples the terminal 33 and the reinforcing portion 50. Therefore, if the reinforcement part 50 is provided, the intensity | strength of the terminal 33 can be reinforced. That is, the strength of the end portion of the heater 30 can be improved.

また、コイル６０は、端子３３および補強部５０と接触している。そのため、ヒータ３０において発生した熱は、熱伝導により、コイル６０に伝えられる。
そして、コイル６０は、端子３３および補強部５０の外側に設けられている。そのため、コイル６０に伝えられた熱は、外部に放熱される。すなわち、コイル６０は、クーリングコイルの機能をも有している。
この場合、端子３３および補強部５０の外側に巻き付けられたコイル６０とすれば、端子３３の外側のみに巻き付けられたコイルに比べて、線材の長さを長くすることができる。線材の長さが長くなれば、コイル６０の表面積が大きくなるので放熱性が向上する。すなわち、補強部５０が設けられていれば、ヒータ３０の端部における放熱性を向上させることができる。 The coil 60 is in contact with the terminal 33 and the reinforcing portion 50. Therefore, the heat generated in the heater 30 is transmitted to the coil 60 by heat conduction.
The coil 60 is provided outside the terminal 33 and the reinforcing portion 50. Therefore, the heat transmitted to the coil 60 is radiated to the outside. That is, the coil 60 also has a function of a cooling coil.
In this case, if the coil 60 is wound around the outside of the terminal 33 and the reinforcing portion 50, the length of the wire can be made longer than that of the coil wound only around the outside of the terminal 33. When the length of the wire is increased, the surface area of the coil 60 is increased, so that heat dissipation is improved. That is, if the reinforcement part 50 is provided, the heat dissipation in the edge part of the heater 30 can be improved.

図２（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る補強部５０およびコイル６０を例示するための模式断面図である。
図２（ａ）に示すように、補強部５０の断面寸法（線径）は、端子３３の断面寸法（線径）よりも小さくすることもできる。この様にしても、前述した補強効果と放熱効果を得ることができる。
図２（ｂ）に示すように、補強部５０の断面寸法（線径）は、端子３３の断面寸法（線径）よりも大きくすることもできる。この様にすれば、前述した補強効果をさらに向上させることができる。また、コイル６０の線材の長さを長くすることができるので、放熱効果のさらなる向上を図ることができる。
図２（ｃ）に示すように、補強部５０は複数設けることもできる。複数の補強部５０を設ければ、コイル６０を巻き付ける際に、補強部５０および端子３３の位置を安定させることができる。また、前述した補強効果をさらに向上させることができる。また、コイル６０の線材の長さを長くすることができるので、放熱効果のさらなる向上を図ることができる。 2A to 2C are schematic cross-sectional views for illustrating a reinforcing portion 50 and a coil 60 according to another embodiment.
As shown in FIG. 2A, the cross-sectional dimension (wire diameter) of the reinforcing portion 50 can be made smaller than the cross-sectional dimension (wire diameter) of the terminal 33. Even in this manner, the above-described reinforcing effect and heat dissipation effect can be obtained.
As shown in FIG. 2B, the cross-sectional dimension (wire diameter) of the reinforcing portion 50 can be larger than the cross-sectional dimension (wire diameter) of the terminal 33. If it does in this way, the reinforcement effect mentioned above can be improved further. Moreover, since the length of the wire material of the coil 60 can be lengthened, the heat dissipation effect can be further improved.
As shown in FIG. 2C, a plurality of reinforcing portions 50 can be provided. When the plurality of reinforcing portions 50 are provided, the positions of the reinforcing portion 50 and the terminal 33 can be stabilized when the coil 60 is wound. Moreover, the reinforcement effect mentioned above can further be improved. Moreover, since the length of the wire material of the coil 60 can be lengthened, the heat dissipation effect can be further improved.

次に、本実施の形態に係る含浸型陰極構体１の製造方法について例示をする。
まず、例えば、直径寸法が７０ｍｍ程度の陰極基体１０を治具などの上に置く。この場合、陰極基体１０の電子放射面１１側を治具側にする。そして、陰極基体１０の面１２の周縁に収納部２０を配置する。
次に、陰極基体１０の面１２にロウ材を塗布し、乾燥させる。ロウ材は、例えば、ルテニウムとモリブデンの混合粉末と、有機バインダとを混練したものとすることができる。 次に、還元性雰囲気中（例えば、水素雰囲気中）において、例えば、陰極基体１０と収納部２０を約２０００℃に加熱してロウ材を溶融する。この際、陰極基体１０の面１２にルテニウム−モリブデン合金からなる層１３が形成される。また、これと同時に、陰極基体１０と収納部２０がルテニウム−モリブデン合金を介して接合される。すなわち、陰極基体１０と収納部２０がロウ付けされる。 Next, a method for manufacturing the impregnated-type cathode assembly 1 according to the present embodiment will be illustrated.
First, for example, the cathode base 10 having a diameter of about 70 mm is placed on a jig or the like. In this case, the electron emission surface 11 side of the cathode substrate 10 is set to the jig side. And the accommodating part 20 is arrange | positioned in the periphery of the surface 12 of the cathode base | substrate 10. FIG.
Next, a brazing material is applied to the surface 12 of the cathode substrate 10 and dried. The brazing material can be, for example, a mixture of ruthenium and molybdenum mixed powder and an organic binder. Next, in a reducing atmosphere (for example, in a hydrogen atmosphere), for example, the cathode base 10 and the storage unit 20 are heated to about 2000 ° C. to melt the brazing material. At this time, a layer 13 made of a ruthenium-molybdenum alloy is formed on the surface 12 of the cathode substrate 10. At the same time, the cathode base 10 and the storage portion 20 are joined via a ruthenium-molybdenum alloy. That is, the cathode base 10 and the storage unit 20 are brazed.

次に、陰極基体１０と収納部２０により画された空間、すなわち、収納空間２１の所定の位置にヒータ３０（フィラメント３１）を保持する。ヒータ３０の保持は、例えば、治具を用いて行うことができる。
次に、ヒータ３０の端子３２を収納部２０の内壁に溶接する。
次に、収納空間２１に、ペースト状の埋め込み材を充填する。ペースト状の埋め込み材は、例えば、結着剤を含む有機溶剤に、粉末状の酸化アルミニウムを加えて撹拌することで生成することができる。
次に、ペースト状の埋め込み材を乾燥させて有機溶剤を飛散させる。
次に、乾燥させた埋め込み材を焼結させる。焼結は、例えば、真空中あるいは水素雰囲気中において、乾燥させた埋め込み材を１７５０℃〜１８５０℃に加熱することで行うことができる。 Next, the heater 30 (filament 31) is held in a predetermined space in the space defined by the cathode substrate 10 and the storage unit 20, that is, the storage space 21. The heater 30 can be held using, for example, a jig.
Next, the terminal 32 of the heater 30 is welded to the inner wall of the storage unit 20.
Next, the storage space 21 is filled with a paste-like embedding material. The paste-like embedding material can be produced, for example, by adding powdered aluminum oxide to an organic solvent containing a binder and stirring.
Next, the paste-like embedding material is dried to scatter the organic solvent.
Next, the dried filling material is sintered. Sintering can be performed, for example, by heating the dried filling material to 1750 ° C. to 1850 ° C. in a vacuum or in a hydrogen atmosphere.

次に、陰極基体１０に電子放射物質を含浸させる。
電子放射物質の含浸は、以下のようにして行うことができる。
まず、陰極基体１０の電子放出面１１上に電子放射物質を載せる。
次に、電子放射物質を水素雰囲気中において、１６００℃〜１７００℃に加熱する。すると、電子放射物質が溶融して陰極基体１０の空孔部に含浸する。 Next, the cathode substrate 10 is impregnated with an electron emitting material.
The impregnation of the electron emitting substance can be performed as follows.
First, an electron emitting material is placed on the electron emission surface 11 of the cathode substrate 10.
Next, the electron emitting substance is heated to 1600 ° C. to 1700 ° C. in a hydrogen atmosphere. As a result, the electron emitting material is melted and impregnated into the pores of the cathode substrate 10.

次に、端子３３の側面と、補強部５０の側面を接触させ、端子３３および補強部５０の外側に線材を巻き付けてコイル６０を形成する。なお、らせん状に巻かれたコイル６０を、端子３３および補強部５０に装着するようにしてもよい。
また、端子３３および補強部５０の外側にコイル６０を設けた後に、ヒータ３０を収納空間２１の所定位置に保持し、前述した工程を行うようにしてもよい。
以上の様にして、含浸型陰極構体１を製造することができる。 Next, the side surface of the terminal 33 and the side surface of the reinforcing portion 50 are brought into contact with each other, and a wire rod is wound around the terminal 33 and the reinforcing portion 50 to form the coil 60. The coil 60 wound in a spiral shape may be attached to the terminal 33 and the reinforcing portion 50.
Further, after the coil 60 is provided outside the terminal 33 and the reinforcing portion 50, the heater 30 may be held at a predetermined position in the storage space 21, and the above-described process may be performed.
As described above, the impregnated-type cathode assembly 1 can be manufactured.

以上に説明したように、本実施の形態に係る含浸型陰極構体１は、端子３３と接触し、端子３３に沿って延びる補強部５０と、端子３３および補強部５０の外側に設けられ、端子３３および補強部５０と接触するコイル６０と、を有している。
そのため、コイル６０の表面積を大きくすることができるので、放熱性を向上させることができる。コイル６０の表面から充分な放熱を行うことができれば、ヒータ３０に印加する電力を増加させても端子３３の温度が上昇するのを抑制することができる。
また、補強部５０が設けられていれば、端子３３の強度を補強することができる。そのため、外力などが端子３３に加えられたとしても、端子３３が破損するのを抑制することができる。 As described above, the impregnated-type cathode assembly 1 according to the present embodiment is in contact with the terminal 33 and extends along the terminal 33, and is provided outside the terminal 33 and the reinforcing part 50. 33 and the coil 60 in contact with the reinforcing portion 50.
Therefore, since the surface area of the coil 60 can be increased, heat dissipation can be improved. If sufficient heat dissipation can be performed from the surface of the coil 60, the temperature of the terminal 33 can be prevented from rising even if the power applied to the heater 30 is increased.
Moreover, if the reinforcement part 50 is provided, the intensity | strength of the terminal 33 can be reinforced. Therefore, even if an external force or the like is applied to the terminal 33, the terminal 33 can be prevented from being damaged.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１ 含浸型陰極構体、１０ 陰極基体、１１ 電子放出面、２０ 収納部、２１ 収納空間、３０ ヒータ、３１ フィラメント、３２ 端子、３３ 端子、４０ 伝熱部、５０ 補強部、６０ コイル

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impregnation type | mold cathode structure, 10 cathode base | substrate, 11 electron emission surface, 20 accommodating part, 21 accommodating space, 30 heater, 31 filament, 32 terminal, 33 terminal, 40 heat-transfer part, 50 reinforcement part, 60 coil

Claims (6)

電子放出面を有し、電子放射物質が含浸された陰極基体と、
前記陰極基体の前記電子放出面とは反対側の面に設けられた収納部と、
前記収納部の内部に設けられ、前記収納部の外部に延びる端子を有するヒータと、
前記端子と接触し、前記端子に沿って延びる補強部と、
前記端子および前記補強部の外側に設けられ、前記端子および前記補強部と接触するコイルと、
を備えた含浸型陰極構体。 A cathode substrate having an electron emission surface and impregnated with an electron emitting material;
A storage portion provided on a surface of the cathode substrate opposite to the electron emission surface;
A heater provided inside the storage portion and having a terminal extending outside the storage portion;
A reinforcing portion in contact with the terminal and extending along the terminal;
A coil that is provided outside the terminal and the reinforcing portion, and contacts the terminal and the reinforcing portion;
An impregnated cathode assembly comprising: 前記コイルは、らせん状に巻かれた線材を有する請求項１記載の含浸型陰極構体。   The impregnated-type cathode assembly according to claim 1, wherein the coil has a wire wound in a spiral shape. 前記コイルは、前記端子および前記補強部の外側に巻き付けられている請求項１または２に記載の含浸型陰極構体。   The impregnated-type cathode assembly according to claim 1 or 2, wherein the coil is wound around the terminal and the reinforcing portion. 前記ヒータは、コイル状のフィラメントを有し、
前記端子は、前記フィラメントの一方の端部に設けられ、
前記補強部の、前記フィラメント側の端面は、前記フィラメントの外周面と接触している請求項１〜３のいずれか１つに記載の含浸型陰極構体。 The heater has a coiled filament,
The terminal is provided at one end of the filament;
The impregnated-type cathode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein an end surface of the reinforcing portion on the filament side is in contact with an outer peripheral surface of the filament. 前記補強部の断面寸法は、前記端子の断面寸法と略同一である請求項１〜４のいずれか１つに記載の含浸型陰極構体。   The impregnated-type cathode assembly according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross-sectional dimension of the reinforcing portion is substantially the same as a cross-sectional dimension of the terminal. 前記補強部の材料は、前記端子の材料と略同一である請求項１〜５のいずれか１つに記載の含浸型陰極構体。

The impregnated-type cathode assembly according to any one of claims 1 to 5, wherein a material of the reinforcing portion is substantially the same as a material of the terminal.

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