JP2765533B2 - 直線ビームマイクロ波管 - Google Patents
直線ビームマイクロ波管Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/06—Electron or ion guns
- H01J23/065—Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam
-
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- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2225/00—Transit-time tubes, e.g. Klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J2225/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
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- Microwave Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームとの相
互作用により動作する直線ビームマイクロ波管に関し、
特に平面型冷陰極を電子ビーム源とする電子銃部の構造
に関する。
互作用により動作する直線ビームマイクロ波管に関し、
特に平面型冷陰極を電子ビーム源とする電子銃部の構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波電力の応用は、通信，レーザ
ー，工業加熱，粒子加速器，電波天文学や核融合など様
々な分野に広がっている。２１世紀に向けて、高度情報
化社会を実現するという社会の要請や、マルチメディア
に代表される大規模なデジタル情報を相互に伝達すると
いう新しい社会システムを構築してゆくためには、上述
した分野の中で通信に関する分野が、益々重要な役割り
を果たし始めている。
ー，工業加熱，粒子加速器，電波天文学や核融合など様
々な分野に広がっている。２１世紀に向けて、高度情報
化社会を実現するという社会の要請や、マルチメディア
に代表される大規模なデジタル情報を相互に伝達すると
いう新しい社会システムを構築してゆくためには、上述
した分野の中で通信に関する分野が、益々重要な役割り
を果たし始めている。
【０００３】通信手段の中で、特にマイクロ波を使用し
た通信においては、衛星通信地球局や衛星自体にマイク
ロ波の中継器を使用しており、その中継器を構成するサ
ブシステムの中には、代表的なマイクロ波増幅器として
直線ビームマイクロ波管がある。
た通信においては、衛星通信地球局や衛星自体にマイク
ロ波の中継器を使用しており、その中継器を構成するサ
ブシステムの中には、代表的なマイクロ波増幅器として
直線ビームマイクロ波管がある。
【０００４】直線ビームマイクロ波管は、電子ビームを
放出する電子銃部と、電子ビームとマイクロ波の相互作
用を行なわせる遅波回路を含む高周波回路部と、高周波
回路部での相互作用を終えた電子ビームを捕捉するコレ
クタ部と、電子ビームを集束させる集束装置部などから
構成されている。この中でマイクロ波管の安定動作のた
めには、一定の電子ビーム径を有するビームを生成する
電子銃がきわめて重要な構成要素である。
放出する電子銃部と、電子ビームとマイクロ波の相互作
用を行なわせる遅波回路を含む高周波回路部と、高周波
回路部での相互作用を終えた電子ビームを捕捉するコレ
クタ部と、電子ビームを集束させる集束装置部などから
構成されている。この中でマイクロ波管の安定動作のた
めには、一定の電子ビーム径を有するビームを生成する
電子銃がきわめて重要な構成要素である。
【０００５】従来は電子銃部の陰極に熱陰極を用いたも
のが使われていたが、陰極自体の温度が１０００℃程度
となり、高温の陰極を支持する構造が複雑になるなどの
問題があり、最近は冷陰極を用いた電子銃の開発研究が
行なわれている。図１１は、従来開発された冷陰極を用
いた電子銃の概略を示す断面図である。マウント支持体
４３に冷陰極４４を備えたカソードチップ３９がろう材
により固着され、このカソードチップ３９の前方所定の
距離の位置に電子ビームを集束させるためのウェネルト
１２が設置されている。このウェネルト１２は、冷陰極
のエミッション領域５７よりも大きな開孔を有してい
る。また、冷陰極のゲート電極の取り出しはワイヤボン
ディング６０によって行っている。
のが使われていたが、陰極自体の温度が１０００℃程度
となり、高温の陰極を支持する構造が複雑になるなどの
問題があり、最近は冷陰極を用いた電子銃の開発研究が
行なわれている。図１１は、従来開発された冷陰極を用
いた電子銃の概略を示す断面図である。マウント支持体
４３に冷陰極４４を備えたカソードチップ３９がろう材
により固着され、このカソードチップ３９の前方所定の
距離の位置に電子ビームを集束させるためのウェネルト
１２が設置されている。このウェネルト１２は、冷陰極
のエミッション領域５７よりも大きな開孔を有してい
る。また、冷陰極のゲート電極の取り出しはワイヤボン
ディング６０によって行っている。
【０００６】図１２はカソードチップ３９を示す斜視図
で、３８は電子ビームを放出する冷陰極で、これが多数
個集まってエミッション領域５７を構成している。これ
ら冷陰極は良く知られた半導体プロセスによって製作さ
れる。図１３は冷陰極部分の拡大断面図である。ベース
基板５６の上に絶縁層４２を介してゲート電極４１が設
けられている。ゲート電極４１と絶縁層４２には穴が設
けられており、この穴の中に円錐状のエミッタ４０が形
成されている。ゲート電極４１に電圧を印加し、エミッ
タ先端に高電界をかけると、先端部から電子が放出され
る。
で、３８は電子ビームを放出する冷陰極で、これが多数
個集まってエミッション領域５７を構成している。これ
ら冷陰極は良く知られた半導体プロセスによって製作さ
れる。図１３は冷陰極部分の拡大断面図である。ベース
基板５６の上に絶縁層４２を介してゲート電極４１が設
けられている。ゲート電極４１と絶縁層４２には穴が設
けられており、この穴の中に円錐状のエミッタ４０が形
成されている。ゲート電極４１に電圧を印加し、エミッ
タ先端に高電界をかけると、先端部から電子が放出され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷陰極を用いた
電子銃は、前述のようにカソードチップをろう材により
マウント支持体に固定し、しかもエミッション領域より
も大きな孔径を有するウェネルトにより電子ビームを集
束させていた。このためカソードチップとウェネルトの
位置出し条件によっては、図１１に示したように電子ビ
ームが偏心して取り出されるという欠点があった。すな
わち、冷陰極が形成されたエミッション領域は１ｍｍ×
１ｍｍ程度であり、これを目視によって判別するのが難
しく、エミッション領域とマイクロ波管の高周波回路を
適切に位置出しすることが、製造上困難であった。
電子銃は、前述のようにカソードチップをろう材により
マウント支持体に固定し、しかもエミッション領域より
も大きな孔径を有するウェネルトにより電子ビームを集
束させていた。このためカソードチップとウェネルトの
位置出し条件によっては、図１１に示したように電子ビ
ームが偏心して取り出されるという欠点があった。すな
わち、冷陰極が形成されたエミッション領域は１ｍｍ×
１ｍｍ程度であり、これを目視によって判別するのが難
しく、エミッション領域とマイクロ波管の高周波回路を
適切に位置出しすることが、製造上困難であった。
【０００８】例えば、ミリ波帯の進行波管の場合、冷陰
極のエミッション領域は約１ｍｍ×１ｍｍであり、代表
的な高周波回路であるヘリックス型遅波回路を使用する
と、ヘリックスの径は、０．５ｍｍ以下となる。これに
対し、必要とされる電子ビームを例えば１００ｍＡとす
れば電子ビームの９９．５％は半径０．５ｍｍ以下のヘ
リックス回路に当たる事無くコレクタまで透過させる事
が必要となる。
極のエミッション領域は約１ｍｍ×１ｍｍであり、代表
的な高周波回路であるヘリックス型遅波回路を使用する
と、ヘリックスの径は、０．５ｍｍ以下となる。これに
対し、必要とされる電子ビームを例えば１００ｍＡとす
れば電子ビームの９９．５％は半径０．５ｍｍ以下のヘ
リックス回路に当たる事無くコレクタまで透過させる事
が必要となる。
【０００９】もし、カソードと高周波回路の位置が１０
μｍ（０．０１ｍｍ）ずれた場合でも、０．５ｍｍのヘ
リックスに対して２％の位置ズレに相当する。この状態
のまま、マイクロ波管を動作させると、カソードより放
出された電子ビームのうち一部がヘリックス回路に当た
り、部分的な加熱によるガス発生真空度の劣化が生じ、
電子ビームの透過に影響が生じる場合がある。また、電
子ビームが集中してヘリックス回路に当たると、ヘリッ
クス回路が溶断し、マイクロ波管がその機能を果たさな
くなる場合もある。
μｍ（０．０１ｍｍ）ずれた場合でも、０．５ｍｍのヘ
リックスに対して２％の位置ズレに相当する。この状態
のまま、マイクロ波管を動作させると、カソードより放
出された電子ビームのうち一部がヘリックス回路に当た
り、部分的な加熱によるガス発生真空度の劣化が生じ、
電子ビームの透過に影響が生じる場合がある。また、電
子ビームが集中してヘリックス回路に当たると、ヘリッ
クス回路が溶断し、マイクロ波管がその機能を果たさな
くなる場合もある。
【００１０】この様に、電子ビームと高周波回路に軸ズ
レがあるとビーム透過の劣化に起因した様々な不具合を
生じるという問題があった。
レがあるとビーム透過の劣化に起因した様々な不具合を
生じるという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波管に
おいては、その電子銃に、ヒータを必要としない冷陰極
を使用しており、しかも、冷陰極は冷陰極を保持するマ
ウント支持体につき当て接合され、冷陰極を含むカソー
ドチップが、マウント支持体基準位置に対し、目的寸法
に位置出しされている。
おいては、その電子銃に、ヒータを必要としない冷陰極
を使用しており、しかも、冷陰極は冷陰極を保持するマ
ウント支持体につき当て接合され、冷陰極を含むカソー
ドチップが、マウント支持体基準位置に対し、目的寸法
に位置出しされている。
【００１２】また、電子ビームを集束させるウェネルト
電極の開孔は、冷陰極のエミッション領域よりも孔径を
小さくし、ウェネルト電極の孔径に合った円形の電子ビ
ームを直接取り出せる構造を有している。
電極の開孔は、冷陰極のエミッション領域よりも孔径を
小さくし、ウェネルト電極の孔径に合った円形の電子ビ
ームを直接取り出せる構造を有している。
【００１３】しかも、ウェネルトは、カソードチップに
直接、接触する構造となり、カソードチップの固定とと
もに、カソードチップからゲート電極を取り出すための
リード線を省き、ワイヤーボンディング等の工程無し
に、目的の電子銃を構成し、軸方向と直交した断面が円
形の電子ビームを軸ズレ無く、取り出す事が可能となっ
ている。
直接、接触する構造となり、カソードチップの固定とと
もに、カソードチップからゲート電極を取り出すための
リード線を省き、ワイヤーボンディング等の工程無し
に、目的の電子銃を構成し、軸方向と直交した断面が円
形の電子ビームを軸ズレ無く、取り出す事が可能となっ
ている。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のマ
イクロ波管の電子銃部で、特に冷陰極４４とそのカソー
ドチップ３９とマウント支持体及び電子ビームを集束さ
せるために設置したウェネルト１２部分の断面図であ
る。
して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のマ
イクロ波管の電子銃部で、特に冷陰極４４とそのカソー
ドチップ３９とマウント支持体及び電子ビームを集束さ
せるために設置したウェネルト１２部分の断面図であ
る。
【００１５】この冷陰極４４を含む電子ビーム放出部の
製造に当たっては、冷陰極４４を含むカソードチップ３
９とカソードチップ３９を保持するマウント支持体４３
を、あらかじめ図２に示した形状につき当て接合してお
く。その際、マウント支持体４３とカソードチップ３９
の接合部は、マウント支持体の基準面４５に対し、カソ
ードチップの端部４６が図２に示した様に一方のみ接
し、もう一方は図２に示す通り、わずかな間隔４７を開
けておく。この構造をとる事で冷陰極４４は、マウント
支持体の基準面４５に対し片側でカソードチップを接し
させ、反対側にわずかな間隔を与える事で、基準面にの
みチップが接するため目的寸法の位置出しが可能とな
る。
製造に当たっては、冷陰極４４を含むカソードチップ３
９とカソードチップ３９を保持するマウント支持体４３
を、あらかじめ図２に示した形状につき当て接合してお
く。その際、マウント支持体４３とカソードチップ３９
の接合部は、マウント支持体の基準面４５に対し、カソ
ードチップの端部４６が図２に示した様に一方のみ接
し、もう一方は図２に示す通り、わずかな間隔４７を開
けておく。この構造をとる事で冷陰極４４は、マウント
支持体の基準面４５に対し片側でカソードチップを接し
させ、反対側にわずかな間隔を与える事で、基準面にの
みチップが接するため目的寸法の位置出しが可能とな
る。
【００１６】図２に示した構造を得るためのカソードチ
ップ３９とマウント支持体４３の接合方法は、冷陰極４
４の耐熱性を十分考慮し、通常、冷陰極４４の製造工程
で経験する最低温度約３００℃を上まわらない範囲で銀
ペーストにより接合される。
ップ３９とマウント支持体４３の接合方法は、冷陰極４
４の耐熱性を十分考慮し、通常、冷陰極４４の製造工程
で経験する最低温度約３００℃を上まわらない範囲で銀
ペーストにより接合される。
【００１７】ここで、ウェネルト１２の取り付け方法に
ついて示す。図３に示した形状にあらかじめ整形された
ウェネルト１２に対し、カソードチップ３９とウェネル
ト１２が接する部分には、接触部にあらかじめＩｎメッ
キ４８を行っておく。このウェネルト１２をカソードチ
ップ３９に接触させ、加熱圧着により電気的接合を得
る。この工程を経る事により、金属同士の単純な接合で
はなく、圧着による接合が得られ、振動・衝撃等の環境
下においても、良好な電気的接続を保つことができる。
ついて示す。図３に示した形状にあらかじめ整形された
ウェネルト１２に対し、カソードチップ３９とウェネル
ト１２が接する部分には、接触部にあらかじめＩｎメッ
キ４８を行っておく。このウェネルト１２をカソードチ
ップ３９に接触させ、加熱圧着により電気的接合を得
る。この工程を経る事により、金属同士の単純な接合で
はなく、圧着による接合が得られ、振動・衝撃等の環境
下においても、良好な電気的接続を保つことができる。
【００１８】以下に電子放射断面が平面でも、層流ビー
ムが得られ、目的の電子ビームに集束される理由を明確
にする。平面の電子放射領域４９から放出された電子ビ
ーム２は、図４の様に電子の有する負の電荷により、そ
の反発力が空間電荷力（スペースチャージフォース）を
生じ、層流性を持って集束される事はなく、逆にビーム
径は電子ビームの移動に伴い、電子ビームの外径５０も
大きくなってしまう。
ムが得られ、目的の電子ビームに集束される理由を明確
にする。平面の電子放射領域４９から放出された電子ビ
ーム２は、図４の様に電子の有する負の電荷により、そ
の反発力が空間電荷力（スペースチャージフォース）を
生じ、層流性を持って集束される事はなく、逆にビーム
径は電子ビームの移動に伴い、電子ビームの外径５０も
大きくなってしまう。
【００１９】これに対し図５の様にウェネルト１２を設
置すると、ウェネルト１２の冷陰極４４と反対側が、図
５の様にくぼんだ形５１をしており、この面に沿った等
電位線５２がウェネルト１２のくぼみに沿って曲げら
れ、電子ビーム２が等電位線５２と垂直に進むことで目
的形状のビーム集束が可能となる。
置すると、ウェネルト１２の冷陰極４４と反対側が、図
５の様にくぼんだ形５１をしており、この面に沿った等
電位線５２がウェネルト１２のくぼみに沿って曲げら
れ、電子ビーム２が等電位線５２と垂直に進むことで目
的形状のビーム集束が可能となる。
【００２０】その際図６の様に、ウェネルト１２のくぼ
んだ形５１が大きくなると、電子ビーム２の最も外側の
電子５３が中心軸５４付近に入り込み、電子ビームの交
さ５５が生じ、層流性は劣化する。また、図７の様にく
ぼんだ形５１が小さいと逆に電子ビーム２は、十分集束
されず、目的形状の電子ビームを作る事ができなくな
る。従って、ウェネルト１２のくぼみは、必要な電子ビ
ーム２の電流量と電圧及び目的とするビーム径によって
形状が決定される。
んだ形５１が大きくなると、電子ビーム２の最も外側の
電子５３が中心軸５４付近に入り込み、電子ビームの交
さ５５が生じ、層流性は劣化する。また、図７の様にく
ぼんだ形５１が小さいと逆に電子ビーム２は、十分集束
されず、目的形状の電子ビームを作る事ができなくな
る。従って、ウェネルト１２のくぼみは、必要な電子ビ
ーム２の電流量と電圧及び目的とするビーム径によって
形状が決定される。
【００２１】本発明の第１の実施の形態を実現するため
の具体的な寸法，材質等を以下に示す。図８は計算機シ
ミュレーションによるウェネルト先端形状と電子ビーム
の軌道を示している。図８において、冷陰極４４から放
出された電子ビーム２が、図中に示したウェネルト１２
により集束されている様子が示されている。尚、図８の
中には、電極寸法を明らかにするため、規準となる実寸
法を明記した（縦横２０目盛が、それぞれ１ｍｍであ
る）。
の具体的な寸法，材質等を以下に示す。図８は計算機シ
ミュレーションによるウェネルト先端形状と電子ビーム
の軌道を示している。図８において、冷陰極４４から放
出された電子ビーム２が、図中に示したウェネルト１２
により集束されている様子が示されている。尚、図８の
中には、電極寸法を明らかにするため、規準となる実寸
法を明記した（縦横２０目盛が、それぞれ１ｍｍであ
る）。
【００２２】また、電極を構成する材質は以下に示す通
りである。図１３を参照すると、シリコンに代表される
ベース基板５６にモリブデン又はタングステンを利用し
て作られる円すい形状のエミッタ４０及びＳｉＯ2 等の
絶縁層４２、加えてモリブデン等のゲート電極４１によ
り冷陰極４４が構成される。また、ウェネルト１２は、
モリブデンを使用し、ウェネルト１２とカソードチップ
３９との接点は金メッキをしておく。また、電子ビーム
２を加速するためのアノード１１はモリブデンを使用
し、ウェネルト１２に対向しているアノードの表面は、
耐電圧性を考慮し、研磨材等により鏡面仕上げを行って
おく。
りである。図１３を参照すると、シリコンに代表される
ベース基板５６にモリブデン又はタングステンを利用し
て作られる円すい形状のエミッタ４０及びＳｉＯ2 等の
絶縁層４２、加えてモリブデン等のゲート電極４１によ
り冷陰極４４が構成される。また、ウェネルト１２は、
モリブデンを使用し、ウェネルト１２とカソードチップ
３９との接点は金メッキをしておく。また、電子ビーム
２を加速するためのアノード１１はモリブデンを使用
し、ウェネルト１２に対向しているアノードの表面は、
耐電圧性を考慮し、研磨材等により鏡面仕上げを行って
おく。
【００２３】以上示した第１の実施の形態による効果の
発生原因を改めて説明する。図１を参照して冷陰極４４
はマウント支持体４３につき当て接合されることによ
り、カソードチップ３９が、基準位置に対し接した位置
に固定されるため目的寸法に位置出しすることができ、
目的の形状を有する電子ビーム２を軸ズレ無く作り上げ
ることができる。
発生原因を改めて説明する。図１を参照して冷陰極４４
はマウント支持体４３につき当て接合されることによ
り、カソードチップ３９が、基準位置に対し接した位置
に固定されるため目的寸法に位置出しすることができ、
目的の形状を有する電子ビーム２を軸ズレ無く作り上げ
ることができる。
【００２４】また、ウェネルト１２の孔径は、エミッシ
ョン領域５７より孔径を小さくしてあるため、ウェネル
ト１２の孔径に沿った円形断面の電子ビーム２を取り出
す事が可能となる。加えて、ウェネルト１２は、直接カ
ソードチップ３９に接触し、チップを固定するため、ワ
イヤーボンディング等のリード線取り出し工程無しに、
図１３に示したゲート電極４１との接続が可能である。
ョン領域５７より孔径を小さくしてあるため、ウェネル
ト１２の孔径に沿った円形断面の電子ビーム２を取り出
す事が可能となる。加えて、ウェネルト１２は、直接カ
ソードチップ３９に接触し、チップを固定するため、ワ
イヤーボンディング等のリード線取り出し工程無しに、
図１３に示したゲート電極４１との接続が可能である。
【００２５】図９，図１０は本発明の第２の実施の形態
による直線ビームマイクロ波管の電子銃部で、特に冷陰
極４４、そのカソードチップ３９マウント支持体４３及
び電子ビーム２を集束させるために設置したウェネルト
１２部分の断面図である。この第２の実施の形態におい
ては、ウェネルト１２とカソードチップ３９が接する部
分の形状が第１の実施の形態の場合と異なっている。す
なわち、第１の実施の形態においては、ウェネルト１２
とカソードチップ３９の接する部分の形状は、図１及び
図３に示した様に径の全周にわたり、くぼみをもたせ、
平面と曲面による接合であったのに対し、図１０に示し
た第２の実施の形態においては、ウェネルト１２とカソ
ードチップ３９接する部分は、ウェネルト１２の先端が
鋭角になっており平面と点による接合となっている。
による直線ビームマイクロ波管の電子銃部で、特に冷陰
極４４、そのカソードチップ３９マウント支持体４３及
び電子ビーム２を集束させるために設置したウェネルト
１２部分の断面図である。この第２の実施の形態におい
ては、ウェネルト１２とカソードチップ３９が接する部
分の形状が第１の実施の形態の場合と異なっている。す
なわち、第１の実施の形態においては、ウェネルト１２
とカソードチップ３９の接する部分の形状は、図１及び
図３に示した様に径の全周にわたり、くぼみをもたせ、
平面と曲面による接合であったのに対し、図１０に示し
た第２の実施の形態においては、ウェネルト１２とカソ
ードチップ３９接する部分は、ウェネルト１２の先端が
鋭角になっており平面と点による接合となっている。
【００２６】第１の実施の形態のウェネルト形状におい
ては、ウェネルト１２をプレス等の製造手法により、目
的の形状を得るのに適しているが、第２の実施の形態の
ウェネルト形状においては、ウェネルトをプレス等の製
造手法により加工した後、改めて工作精度の高い施盤等
の工程により、ウェネルト１２の一部を鋭角に加工する
事が必要となる。しかし、この工程を行う事により、図
９に示した形状のウェネルト１２を製作する際に、ウェ
ネルトの孔径５８と図９に示した先端部分５９の同心度
や図９に示したウェネルト孔径５８の端部と先端部分５
９の寸法をプレス加工よりも、はるかに高い精度で工作
する事ができる。
ては、ウェネルト１２をプレス等の製造手法により、目
的の形状を得るのに適しているが、第２の実施の形態の
ウェネルト形状においては、ウェネルトをプレス等の製
造手法により加工した後、改めて工作精度の高い施盤等
の工程により、ウェネルト１２の一部を鋭角に加工する
事が必要となる。しかし、この工程を行う事により、図
９に示した形状のウェネルト１２を製作する際に、ウェ
ネルトの孔径５８と図９に示した先端部分５９の同心度
や図９に示したウェネルト孔径５８の端部と先端部分５
９の寸法をプレス加工よりも、はるかに高い精度で工作
する事ができる。
【００２７】このため、ウェネルト１２自体の製造にお
いては、第１の実施の形態による形状の方がプレス加工
を主体とした製造であり、量産化に適しているのに対
し、第２の実施の形態による形状では、追加工事を行う
など量産化には不利な点があるが、電子銃自体の寸法出
しや、目的形状の電子ビームを得るためには有利な点が
多く、より安定で層流性の良い電子ビームを得るのに適
している形状である。
いては、第１の実施の形態による形状の方がプレス加工
を主体とした製造であり、量産化に適しているのに対
し、第２の実施の形態による形状では、追加工事を行う
など量産化には不利な点があるが、電子銃自体の寸法出
しや、目的形状の電子ビームを得るためには有利な点が
多く、より安定で層流性の良い電子ビームを得るのに適
している形状である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明は、マイクロ
波管における電子銃に、ヒータを必要としない冷陰極を
使用しており、冷陰極は、冷陰極を含むカソードチップ
がマウント支持体につき当て接合されるため、カソード
チップが基準位置に対して、目的寸法にて位置出しされ
ているという効果を有する。また、ウェネルト孔径は、
エミッション領域よりも孔径を小さくしている事によ
り、ウェネルト孔径に沿った円形断面の電子ビームを取
り出せるという効果を有する。また、ウェネルトは、直
接カソードチップに接触し、チップを固定するため、ワ
イヤーボンディングの工程無しに、ゲート電極を取り出
す事ができる。従って、上に示した３つの効果により、
基準位置に対し、位置出しされた位置から円形の電子ビ
ームをしかも構造的に容易な方法によって取り出す事が
できるという効果を有している。
波管における電子銃に、ヒータを必要としない冷陰極を
使用しており、冷陰極は、冷陰極を含むカソードチップ
がマウント支持体につき当て接合されるため、カソード
チップが基準位置に対して、目的寸法にて位置出しされ
ているという効果を有する。また、ウェネルト孔径は、
エミッション領域よりも孔径を小さくしている事によ
り、ウェネルト孔径に沿った円形断面の電子ビームを取
り出せるという効果を有する。また、ウェネルトは、直
接カソードチップに接触し、チップを固定するため、ワ
イヤーボンディングの工程無しに、ゲート電極を取り出
す事ができる。従って、上に示した３つの効果により、
基準位置に対し、位置出しされた位置から円形の電子ビ
ームをしかも構造的に容易な方法によって取り出す事が
できるという効果を有している。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるマイクロ波管
の電子銃部の断面図である。
の電子銃部の断面図である。
【図２】マウント支持体とカソードチップの接合部の断
面図である。
面図である。
【図３】あらかじめ整形されたウェネルトの断面図であ
る。
る。
【図４】平面の電子放出領域から放出された電子ビーム
の軌道を示す図である。
の軌道を示す図である。
【図５】平面の電子放出領域とウェネルトの関係を示す
図である。
図である。
【図６】大きなくぼみを有するウェネルトの場合を示す
図である。
図である。
【図７】小さなくぼみを有するウェネルトの場合を示す
図である。
図である。
【図８】計算機シミュレーションによるウェネルト先端
とビーム軌道を示す図である。
とビーム軌道を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に用いるウェネルト
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態によるマイクロ波
管の電子銃部の断面図である。
管の電子銃部の断面図である。
【図１１】従来の冷陰極を用いた電子銃の断面図であ
る。
る。
【図１２】半導体プロセスによる冷陰極カソードチップ
の斜視図である。
の斜視図である。
【図１３】冷陰極の拡大断面図である。
２ 電子ビーム １１ アノード １２ ウェネルト ３８ 電子を放出する冷陰極 ３９ カソードチップ ４０ エミッタ ４１ ゲート電極 ４２ 絶縁層 ４３ マウント支持体 ４４ 冷陰極 ４５ マウント支持体の基準面 ４６ カソードチップの端部 ４７ わずかな間隔 ４８ Ｉｎメッキ ５６ ベース基板 ５７ エミッション領域
Claims (2)
- 【請求項１】 電子ビーム源としての電子銃部、電子ビ
ームとマイクロ波の相互作用を行なわせる遅波回路を含
む高周波回路部、高周波回路部での相互作用を終えた電
子ビームを捕捉するコレクタ部及び電子ビームを集束さ
せる集束装置部などから成り、前記電子銃部には、ヒー
タを必要としない平面型冷陰極を使用した直線ビームマ
イクロ波管において、冷陰極の前面には、陰極の電子放
出領域よりも小さな開孔を有する集束電極を配置し、か
つ集束電極が、平面型冷陰極を構成する陰極チップと直
接接触する事で、電子銃が実現されていることを特徴と
する直線ビームマイクロ波管。 - 【請求項２】 前記陰極チップは、電子銃部のマウント
支持体の基準面につき当て接合されていることを特徴と
する請求項１記載の直線ビームマイクロ波管。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP7282938A JP2765533B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 直線ビームマイクロ波管 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282938A JP2765533B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 直線ビームマイクロ波管 |
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| JP2765533B2 true JP2765533B2 (ja) | 1998-06-18 |
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-
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- 1996-10-30 DE DE69626741T patent/DE69626741T2/de not_active Expired - Fee Related
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