JP4344280B2 - Cold cathode electron source and electron tube using the same - Google Patents
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Description
本発明は、冷陰極電子源及びそれを用いた電子管に関するものである。 The present invention relates to a cold cathode electron source and an electron tube using the cold cathode electron source.
従来の電子管等において電子放出源として使用されていた熱陰極に代わって、低消費電力の小型の電子放出源としての冷陰極が用いられるようになっている。このような分野の技術として、下記特許文献１及び２記載の装置がある。例えば、特許文献１記載のＸ線発生装置では、カーボンナノチューブで形成された電子放出層を前面に有する冷陰極が、碍子を介して装置内に支持されている。また、冷陰極の周囲には、冷陰極から放出された電子をターゲットに入射させるためのウェネルト電極及び電子放出量を調整するための引出電極が固定されている。このＸ線発生装置の冷陰極とターゲットとの間に電圧を印加することにより、冷陰極からターゲットに向けて電子が放出される。
上記Ｘ線発生装置内に配置された冷陰極は、陰極ベース上にカーボンナノチューブ製の電子放出層が形成されてなるものである。このような冷陰極をＸ線管等の電子管内に配置する場合、冷陰極からの電子放出量は、各電極等への印加電圧の他、冷陰極と各電極との電子放出方向における距離にも依存するため、均一な電子放出量を得るためには、冷陰極をウェネルト電極、及び引出電極等の各電極に対して予め決められた位置に配置する必要がある。しかしながら、上述した従来の冷陰極においては、電子管等の内部においてそれぞれの電極に対して正確に位置決めすることは、支持用部材の公差等の問題から困難であった。 The cold cathode disposed in the X-ray generator is formed by forming an electron emission layer made of carbon nanotubes on a cathode base. When such a cold cathode is arranged in an electron tube such as an X-ray tube, the amount of electron emission from the cold cathode is not only the voltage applied to each electrode, but also the distance in the electron emission direction between the cold cathode and each electrode. Therefore, in order to obtain a uniform electron emission amount, it is necessary to dispose the cold cathode at a predetermined position with respect to each electrode such as a Wehnelt electrode and an extraction electrode. However, in the above-described conventional cold cathode, it is difficult to accurately position the electrodes with respect to the respective electrodes inside the electron tube or the like due to problems such as tolerance of the supporting member.
そこで、本発明はかかる課題に鑑みて為されたものであり、電子放出量の調整された同一特性の電子源の安定した作製を容易に実現する冷陰極電子源及びそれを用いた電子管を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a cold cathode electron source that easily realizes stable production of an electron source having the same characteristics with an adjusted electron emission amount, and an electron tube using the cold cathode electron source. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明の冷陰極電子源は、端面と、端面上に形成された電子放出材料からなる電子放出層とを有する第１の導電部材と、第１の導電部材を端面に対して垂直な方向に嵌入可能な中空部と、中空部に向けて貫通する開口部とを有する第２の導電部材と、を備え、第１の導電部材は、中空部に嵌入されており、第２の導電部材に嵌入方向において当接することにより、第２の導電部材に対して垂直な方向に位置決めされるとともに、開口部から電子放出層の表面を露出させる、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a cold cathode electron source according to the present invention includes a first conductive member having an end face, an electron emission layer made of an electron emitting material formed on the end face, and the first conductive member on the end face. And a second conductive member having a hollow portion that can be fitted in a direction perpendicular to the hollow portion and an opening that penetrates toward the hollow portion. The first conductive member is fitted in the hollow portion. By contacting the second conductive member in the insertion direction, the second conductive member is positioned in a direction perpendicular to the second conductive member, and the surface of the electron emission layer is exposed from the opening.
このような冷陰極電子源では、端面上に電子放出層が形成された第１の導電部材が第２の導電部材の中空部に嵌入され、第１の導電部材が端面に対して垂直な方向において第２の導電部材に当接する状態で位置決めされている。これにより、第１の導電部材及び第２の導電部材を所望の位置関係となるように形成することで、端面に垂直な方向における第２の導電部材に対する第１の導電部材の位置決めが容易に為され、同一構造の電子源間の第１の導電部材と第２の導電部材との位置関係のばらつきに起因する、電子放出層周辺の電界分布のばらつきが低減される。その結果、所望の電子放出量を有する同一特性の冷陰極電子源を安定して得ることができる。また、第２の導電部材には、第１の導電部材が当接する状態において、電子放出層を露出させるための開口部が形成されているので、電子放出層における電子放出範囲が容易に設定される。 In such a cold cathode electron source, the first conductive member having the electron emission layer formed on the end face is fitted into the hollow portion of the second conductive member, and the first conductive member is perpendicular to the end face. Are positioned in contact with the second conductive member. Accordingly, the first conductive member and the second conductive member are formed so as to have a desired positional relationship, so that the first conductive member can be easily positioned with respect to the second conductive member in the direction perpendicular to the end surface. Thus, variation in electric field distribution around the electron emission layer due to variation in the positional relationship between the first conductive member and the second conductive member between electron sources having the same structure is reduced. As a result, it is possible to stably obtain a cold cathode electron source having the same characteristics and having a desired electron emission amount. In addition, since the second conductive member has an opening for exposing the electron emission layer when the first conductive member is in contact, the electron emission range in the electron emission layer is easily set. The
また、第１の導電部材は、側面を第２の導電部材の内壁に当接することにより、第２の導電部材に対して端面に平行な方向に更に位置決めされることも好ましい。この場合、端面に平行な方向における第１の導電部材の第２の導電部材に対する位置決めも合わせて行われ、同一構造の電子源間の第１の導電部材と第２の導電部材との位置関係のばらつきに起因する、電子放出層周辺の電界分布のばらつきがさらに低減されるので、所望の電子放出量を有する同一特性の冷陰極電子源を安定して得ることができる。 The first conductive member is preferably further positioned in a direction parallel to the end surface with respect to the second conductive member by abutting the side surface with the inner wall of the second conductive member. In this case, the positioning of the first conductive member with respect to the second conductive member in the direction parallel to the end face is also performed, and the positional relationship between the first conductive member and the second conductive member between the electron sources having the same structure Since the variation in the electric field distribution around the electron emission layer due to the variation in the electron emission layer is further reduced, a cold cathode electron source having the same characteristics and having a desired electron emission amount can be stably obtained.
さらに、第１の導電部材の端面の縁部は面取りされていることが好ましい。このような第１の導電部材を備えると、第１の導電部材の第２の導電部材への嵌め込みがスムーズに為され、製造工程の効率化が図れる。 Furthermore, it is preferable that the edge of the end surface of the first conductive member is chamfered. When such a first conductive member is provided, the first conductive member can be smoothly fitted into the second conductive member, and the manufacturing process can be made more efficient.
またさらに、第２の導電部材の開口部には、第１の導電部材の端面に対して垂直な方向に向かって拡がる傾斜面が形成されていることも好ましい。こうすれば、電子放出層近傍において電位がより広くしみこむことにより、電子放出層からの電子放出量が増加する。 Furthermore, it is also preferable that an inclined surface that extends in a direction perpendicular to the end surface of the first conductive member is formed in the opening of the second conductive member. In this case, the amount of electrons emitted from the electron emission layer is increased by spreading the potential more in the vicinity of the electron emission layer.
さらにまた、第１の導電部材は、外周に設けられた絶縁部を有し、絶縁部を介して嵌入方向に当接することも好ましい。この場合、第１の導電部材が第２の導電部材に対して端面に垂直な方向に位置決めされるとともに、第１の導電部材と第２の導電部材とが別電位となるように電圧を供給することができるので、電子放出層からの電子放出量をより細かく制御することが可能となる。なお、ここで言う第１の導電部材の「外周」とは、電子放出層形成面以外の全ての外表面を含むものとする。 Furthermore, it is also preferable that the first conductive member has an insulating portion provided on the outer periphery and abuts in the insertion direction via the insulating portion. In this case, the first conductive member is positioned in a direction perpendicular to the end surface with respect to the second conductive member, and a voltage is supplied so that the first conductive member and the second conductive member have different potentials. Therefore, the amount of electron emission from the electron emission layer can be controlled more finely. Note that the “outer periphery” of the first conductive member mentioned here includes all outer surfaces other than the electron-emitting layer forming surface.
また、第２の導電部材は、少なくとも第２の導電部材の内壁に設けられた絶縁部を有し、第１の導電部材は、絶縁部を介して第２の導電部材に対して嵌入方向に当接することも好ましい。このような構成を採れば、第１の導電部材が第２の導電部材に対して端面に垂直な方向に位置決めされるとともに、第１の導電部材と第２の導電部材とが別電位となるように電圧を供給することができるので、電子放出層からの電子放出量をより細かく制御することが可能となる。 The second conductive member has at least an insulating portion provided on the inner wall of the second conductive member, and the first conductive member is inserted in the insertion direction with respect to the second conductive member via the insulating portion. It is also preferable to abut. With such a configuration, the first conductive member is positioned in a direction perpendicular to the end surface with respect to the second conductive member, and the first conductive member and the second conductive member have different potentials. Thus, it is possible to control the amount of electron emission from the electron emission layer more finely.
加えて、第１の導電部材は、絶縁部を介して第２の導電部材の内壁に更に当接することも好ましい。この場合、第１の導電部材が第２の導電部材に対して端面に平行な方向に位置決めされるとともに、第１の導電部材と第２の導電部材とが別電位となるように電圧を供給することができるので、電子放出層からの電子放出量をより細かく制御することが可能となる。 In addition, it is also preferable that the first conductive member further abuts against the inner wall of the second conductive member via the insulating portion. In this case, the first conductive member is positioned in a direction parallel to the end surface with respect to the second conductive member, and a voltage is supplied so that the first conductive member and the second conductive member have different potentials. Therefore, the amount of electron emission from the electron emission layer can be controlled more finely.
さらにまた、電子放出材料はカーボンナノチューブを含有することも好ましい。このような構成とすれば、冷陰極から放出される電子を安定的にかつ低消費電力で得ることができる。 Furthermore, the electron emission material preferably contains carbon nanotubes. With such a configuration, electrons emitted from the cold cathode can be obtained stably and with low power consumption.
また、本発明の電子管は、上述の冷陰極電子源と、冷陰極電子源を収容する真空容器と、を備えることを特徴とする。 In addition, an electron tube of the present invention includes the above-described cold cathode electron source and a vacuum container that houses the cold cathode electron source.
真空容器内において上述の冷陰極電子源を所定位置に配置することにより、均一な電子放出量を有する電子源を備えた同一特性の電子管が安定して得られる。その結果、ターゲット等に均一な量の電子を入射させることが可能な同一特性の電子管を安定して提供することができる。 By disposing the above-described cold cathode electron source at a predetermined position in the vacuum vessel, an electron tube having the same characteristics and having an electron source having a uniform electron emission amount can be obtained stably. As a result, it is possible to stably provide an electron tube having the same characteristics that allows a uniform amount of electrons to enter a target or the like.
また、冷陰極電子源に対して所定位置に配置されており、開口が形成された引出電極を更に備えることが好ましい。この場合、冷陰極電子源を引出電極に対する所定位置に配置することにより、冷陰極電子源から放出される電子の量、及びターゲットへの入射範囲をより正確に制御することができる。 Further, it is preferable to further include an extraction electrode disposed at a predetermined position with respect to the cold cathode electron source and having an opening. In this case, by arranging the cold cathode electron source at a predetermined position with respect to the extraction electrode, the amount of electrons emitted from the cold cathode electron source and the incident range on the target can be controlled more accurately.
本発明の冷陰極電子源によれば、電子放出量の調整された同一特性の電子源の安定した作製を容易に実現することができる。 According to the cold cathode electron source of the present invention, it is possible to easily realize stable production of an electron source having the same characteristics in which the amount of emitted electrons is adjusted.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る電子管の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, preferred embodiments of an electron tube according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
［第１実施形態］
図１は、本発明による電子管の第１実施形態であるＸ線管の軸方向に沿った断面図、図２は、図１のＸ線管の要部拡大断面図である。図１に示すように、Ｘ線管１は、その内部が真空に保持され、電子を放出する冷陰極電子源２と、冷陰極電子源２から電子を引き出す引出電極５と、冷陰極電子源２及び引出電極５とを収容する真空容器６と、発生したＸ線を外部に取り出すためのＸ線透過窓７と、ターゲットＴとを備えて構成されている。Ｘ線透過窓７は、真空容器６の電子放出方向端部に形成されたＸ線透過窓部７ａと、Ｘ線透過窓部７ａを外部から覆うように配設されることによって真空を保持するＸ線透過窓部材７ｂとを含んでいる。また、冷陰極電子源２からの電子の入射によってＸ線を発生するターゲットＴが、Ｘ線透過窓部材７ｂの内側に形成されている。さらに、真空容器６におけるＸ線透過窓部７ａと反対側の端面には、接続端子８が貫通している。この接続端子８は、冷陰極電子源２の各部材、引出電極５に電圧を供給するためのものである。以下、説明の便宜上、図１、及び図２における電子の放出方向（紙面の右方向）をＺ軸方向とし、＋Ｚ方向を「前」、−Ｚ方向を「後」とする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction of an X-ray tube which is a first embodiment of an electron tube according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the X-ray tube in FIG. As shown in FIG. 1, an
冷陰極電子源２は、円柱状の金属材料からなる中心導体（第１の導電部材）３が、金属材料からなる円筒状の外部導体（第２の導電部材）４に嵌入されてなるものであり、中心導体３の中心軸、及び外部導体４の中心軸が略一致し、かつＺ軸に平行となるように配置されている。図２に示すように、この中心導体３は、一方の端部（前方端部）において平坦な端面９を有し、端面９の縁部は、面取りされることによって傾斜面１１が形成されている。また、端面９上には電子放出材料からなる電子放出層１０が成膜されている。電子放出材料は、固体状態で表面に電界をかけることによりトンネル効果で電子を放出する材料である。このような電子放出材料としては、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド等の炭素系材料や、アモルファス炭素系膜が表面に形成されたセラミック系材料が挙げられるが、低消費電力で化学的安定性が高いという点で、カーボンナノチューブがより好ましく用いられる。
The cold
端面９上に電子放出材料からなる電子放出層１０を積層する方法としては、特定の方法に限定されるものではないが、例えば、端面９上に、カーボンナノチューブに有機溶媒及びバインダーを加えた懸濁液を塗布し、有機溶媒を焼成により除去する方法を挙げることができる。また、端面９上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりカーボンナノチューブ、ダイヤモンド等を堆積させる方法を用いてもよい。
The method of laminating the
このような中心導体３の外側に設けられた外部導体４は、Ｚ方向に貫通する断面円形状の中空部１２を有し、その中空部１２の内径と中心導体３の外径とを略等しくすることにより、中心導体３を端面９に対して垂直な方向に嵌入可能な形状を有している。また、中空部１２の前方側端部には、外部導体４の中心軸に対して略垂直に内側に伸びるリング状の突起１３が設けられ、端面９に対して平行な方向における断面が円形であって、中空部１２に向けて貫通する開口部１４が、その突起１３によって画成されている。なお、中空部１２及び開口部１４は、それぞれの中心軸が略一致するように形成されている。また、開口部１４の直径は、中心導体３の端面９の直径以下とされている。
The
このような冷陰極電子源２は、その組立時において、中心導体３は、外部導体４の中空部１２に嵌入される際に、中心導体３の電子放出層１０の前面が外部導体４の突起１３に当接し、外部導体４に対して端面９に垂直な方向に位置決めされる。また、嵌入される際には、同時に、中心導体３の側面が外部導体４の内壁の一部を構成する中空部１２の壁面に当接することにより、中心導体３が外部導体４に対して端面９に平行な方向に位置決めされる。なお、中心導体３が外部導体４に当接することにより、中心導体３と外部導体４とが互いに電気的に導通される。さらに、中心導体３の電子放出層１０表面のうち、開口部１４で規定される範囲が、開口部１４から外部に露出される。この場合、中心導体３は、突起１３に当接することによって、電子放出層１０が、開口部１４の前方端部から前方に突出しないように配置される。
When such a cold
引出電極５は、外径が冷陰極電子源２と略等しい円筒状の電極であり、その中心軸が冷陰極電子源２の中心軸と略一致するように、冷陰極電子源２の開口部１４前方の所定位置に配設されている。この位置関係は、冷陰極電子源２から引き出す電子の量を反映するので、所望の電子量に応じて適宜設定されてもよい。また、引出電極５の後方端部には、中心軸方向に対して略垂直に内側に伸びるリング状の突起１５が形成され、その突起１５により開口部１４と対向する略同一形状の開口２０が画成されている。
The
以上説明したＸ線管１の作用及び効果について図２を参照しつつ説明する。
The operation and effect of the
冷陰極電子源２の中心導体３及び外部導体４の電位に対して、引出電極５の電位、及びターゲットＴの電位が高くなるようにそれぞれに電圧を印加すると、冷陰極電子源２とターゲットＴとの間に空間電界が形成される。図２には、このようにして形成された電界の等電位線Ｅを示す。同図に示すように、引出電極５により中心導体３の電子放出層１０の前方に比較的強い電界が生成されることにより、電子放出層１０から前方に電子が放出される。放出された電子は、引出電極５の開口２０を通過し、引出電極５のＸ線透過窓７側開口端５ａで形成される電子レンズによって中心軸方向に集束され、効率的にターゲットＴに入射する。ターゲットＴでは、電子の入射によってＸ線を発生し、発生したＸ線は、Ｘ線透過窓７から外部前方へ取り出される。
When a voltage is applied to the potential of the
このようなＸ線管１における冷陰極電子源２からの電子放出量は、引出電極５の突起１５と電子放出層１０の表面との距離、冷陰極電子源２における突起１３のＺ方向の厚さ、及び突起１３と電子放出層１０の表面との位置関係によって変化する。このように、引出電極によって冷陰極から放出される電子放出量を制御するＸ線源としては、例えば、特開２００１−２５０４９６号公報に記載されたものがある。このＸ線源においては、陰極、引出電極、及び放出された電子をターゲットに集束させるためのウェネルト電極が別々に配置されている。そのため、所望の電子放出量を得るためには陰極、引出電極、及びウェネルト電極を、それぞれの位置に誤差が生じないように配置する必要がある。
The amount of electron emission from the cold
これに対して、冷陰極電子源２では、端面９上に電子放出層１０が形成された中心導体３が外部導体４の中空部１２に嵌入され、中心導体３が端面９に対して垂直な方向において外部導体４に当接する状態で位置決めされている。これにより、中心導体３及び外部導体４を所望の位置関係となるように形成することで、端面９に垂直な方向における中心導体３の外部導体４に対する位置決めが容易に為され、同一構造の冷陰極電子源２間の中心導体３と外部導体４との位置関係のばらつきに起因する、電子放出層１０周辺の電界分布のばらつきが低減される。その結果、所望の電子放出量を有する同一特性の冷陰極電子源２の安定した作製を実現することができるとともに、Ｘ線管１の電子源として冷陰極電子源２を引出電極に対して所定位置に配置することにより、所望の電子放出量に基づいたＸ線量を有するＸ線管１を得ることができる。また、外部導体４には、中心導体３が当接する状態において、電子放出層１０を露出させるための開口部１４が形成されているので、電子放出層１０における電子放出範囲が容易に設定される。
On the other hand, in the cold
また、冷陰極電子源２では、端面９に平行な方向における中心導体３の外部導体４に対する位置決めも合わせて行われることで、同一構造の冷陰極電子源２間の中心導体３と外部導体４との位置関係のばらつきに起因する、電子放出層１０周辺の電界分布のばらつきがさらに低減される。これにより、所望の電子放出量を有する同一特性の冷陰極電子源２の安定した作製を実現することができるとともに、Ｘ線管１の電子源として冷陰極電子源２を引出電極に対して所定位置に配置することにより、所望の電子放出量に基づいたＸ線量を有するＸ線管１を得ることができる。
In the cold
一方、このように中心導体３を外部導体４に嵌入させる構成に対して、外部導体と中心導体とを一体化する構成を採ることもできるが、その場合、電子放出層の成膜工程において、電子放出材料が外部導体に相当する部位等に付着する可能性がある。その結果、予期しない方向への電子の放出や、他の電極等との間における放電などの現象が生じる可能性がある。これに対して、Ｘ線管１では、外部導体４と中心導体３を別体に形成しておいて、中心導体３の端面９に電子放出層１０を形成した後に、外部導体４の中空部１２に組み入れることが可能であるので、電子放出材料が端面９以外の部位に付着することを防止できる。この場合、電子放出層１０からの意図しない電子放出や放電が防止されるとともに、電子放出層１０の成膜工程の効率化が図れる。
On the other hand, a configuration in which the outer conductor and the center conductor are integrated with respect to the configuration in which the
また、中心導体３には、面取されることによって傾斜面１１が形成されているので、中心導体３を外部導体４に対してスムーズに嵌め込むことができ、電子放出層１０表面における傷の発生が防止されるとともに、冷陰極電子源２の組立工程の効率化が図れる。
Further, since the
また、冷陰極電子源２においては、中心導体３と同電位である突起１３の存在により、電子放出層１０の縁部における電界強度と中心部の電界強度との差が低減されるために、均一な電子放出分布が得られる。
Further, in the cold
図３は、図２のＸ線管の冷陰極電子源２前面における電界強度を示すグラフである。この場合、冷陰極電子源２の電子放出層１０の直径は２．０ｍｍ、外部導体４と引出電極５との距離は０．２５ｍｍであり、冷陰極電子源２の電位に対して引出電極５の電位が＋２５００Ｖ高くなるように、各電極に電圧を印加した。なお、同図において、横軸は電子放出層１０近傍における中心導体３の中心軸からの距離Ｒ［ｍｍ］、縦軸はＺ方向の電界強度Ｅ［Ｖ／μｍ］を示す。同図に示すように、電子放出層１０近傍におけるＺ方向の電界強度は、Ｒ＝０．７０［ｍｍ］付近までほぼ一定に保たれていることがわかる。
FIG. 3 is a graph showing the electric field strength in front of the cold
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明による電子管の第２実施形態であるＸ線管の軸方向に沿った要部拡大断面図である。本実施形態にかかるＸ線管１０１では、中心導体及び外部導体の形状と、中心導体と外部導体との間に絶縁部を有する点とが第１実施形態のものと異なる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged sectional view of an essential part along the axial direction of an X-ray tube which is a second embodiment of the electron tube according to the present invention. The
すなわち、図４に示すように、冷陰極電子源１０２は、円柱状の金属材料からなる中心導体（第１の導電部材）１０３が、金属材料からなる円筒状の外部導体（第２の導電部材）１０４に嵌入されてなるものである。この中心導体１０３の一方の端部（前方端部）には、平坦な端面１０９が形成されており、端面１０９上には電子放出材料からなる電子放出層１１０が成膜されている。
That is, as shown in FIG. 4, the cold
中心導体１０３の外側に設けられた外部導体１０４は、Ｚ方向に貫通する断面円形状の中空部１１２を有し、その中空部１１２の内径は中心導体１０３の外径より大きくなるようにされている。また、中空部１１２の前方端部には、外部導体１０４の中心軸に対して略垂直に内側に伸びるリング状の突起１１３が設けられ、さらに、突起１１３には、前方に向かって拡がる傾斜面１１６が形成されている。また、端面１０９に対して平行な方向における断面が円形であって、中空部１１２に向けて貫通する開口部１１４が、その突起１１３及びその一部を構成する傾斜面１１６によって画成されている。この場合、中空部１１２及び開口部１１４は、それぞれの中心軸が互いに略一致している。また、開口部１１４の直径は、中心導体１０３の端面１０９の直径以上となるようにされている。
The
さらに、中心導体１０３は、その側面に端面１０９と平行にリング状の絶縁部１１７が固定され、中心導体１０３を端面１０９に対して垂直な方向に中空部１１２に嵌入可能な形状を有している。すなわち、この絶縁部１１７は、その内径を中心導体１０３の外径とほぼ等しく、その外径を中空部１１２の直径とほぼ等しくなるように形成され、中心導体１０３は、この絶縁部１１７を外部導体１０４の内壁の一部を構成する中空部１１２の壁面に当接させた状態で、中空部１１２に嵌め込まれる。また、中心導体１０３が外部導体１０４に完全に嵌め込まれると、絶縁部１１７を介して突起１１３に当接する。この場合、中心導体１０３は、絶縁部１１７が突起１１３に当接することによって、電子放出層１１０が、開口部１１４の前方端部から前方に突出しないように配置される。
Further, the
このような冷陰極電子源１０２では、その組立時において、中心導体１０３が外部導体１０４の中空部１１２に嵌入されることにより、絶縁部１１７を介して端面１０９に対して垂直な方向に位置決めされる。また、その際、絶縁部１１７が中空部１１２の壁面にも当接することで、中心導体１０３が外部導体１０４に対して端面１０９に平行な方向に位置決めされる。このように、中心導体１０３が、絶縁部１１７を介して外部導体１０４に当接することによって、中心導体１０３と外部導体１０４とが互いに電気的に絶縁状態とされる。
In such a cold
以上説明したＸ線管１０１によれば、外部導体１０４が中心導体１０３と電気的に絶縁されているので、外部導体１０４の電位を中心導体１０３と独立に調整することができ、引出電極５による電子集束効果を一定に維持しながら、電子放出層１１０からの電子の引出量をより細かく制御することができる。すなわち、引出電極５の電位を変化させた場合は、ターゲットＴと引出電極５との間の空間の電界分布も変化するため、電子集束効果を一定に維持することが困難となるが、外部導体１０４の電位を制御する場合はそのような問題は生じない。
According to the
また、電子放出層１１０前面の縁部の電位は中心部の電位に比較して上昇する傾向にあるが、外部導体１０４に対して中心導体１０３より低い電位を供給することが可能となり、電子放出層１１０前面の縁部における電位上昇を一層抑制することができるので、より均一な電子放出分布が得られる。
In addition, although the potential at the edge of the front surface of the
さらに、外部導体１０４の突起１１３に形成された傾斜面１１６によって、電子放出層１１０の前方の開放空間に引出電極５の電位がしみこみやすくなるので、電子放出層１１０から前方に向けて広い範囲から均一な放出分布で電子が放出されやすくなり、その結果、電子放出量が増加する。
Further, the
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、冷陰極電子源の形状としては上述した形状以外の様々な形状を採用することができる。図５（ａ）〜（ｈ）、図６（ａ）〜（ｂ）には、第１実施形態にかかる冷陰極電子源の変形例を示す。図５（ａ）に示す冷陰極電子源においては、外部導体４の突起１３に外側に向かって拡がる傾斜面１６が形成されているとともに、中心導体３の電子放出層１０側端面の縁部には面取りされることにより傾斜面１１が形成されている。また、図５（ｂ）〜（ｄ）に示す冷陰極電子源においては、中心導体３の電子放出層１０側端面には凸部１８が形成され、中心導体３は、凸部１８を中空部１２に嵌め込むことで外部導体４に嵌入されている。
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, As the shape of a cold cathode electron source, various shapes other than the shape mentioned above are employable. 5A to 5H and FIGS. 6A to 6B show modifications of the cold cathode electron source according to the first embodiment. In the cold cathode electron source shown in FIG. 5A, an
また、図５（ｅ）及び（ｆ）に示す冷陰極電子源においては、外部導体４の開口部１４に中心導体３の凸部１８が外部導体４に嵌め込まれており、中心導体３の凸部１８外周に垂直な方向に形成された端面２３が突起１３に当接することで、軸方向に位置決めされている。なお、図５（ｅ）及び（ｆ）に示す冷陰極電子源においては、端面９に平行な方向における位置決めは、中心導体３の側面が、外部導体４の内壁を構成する中空部１２の壁面と開口部１４の壁面の両方に当接することによって為されても良いし、どちらか一方に当接することによって為されても良い。さらに、図５（ｇ）及び（ｈ）に示す冷陰極電子源においては、外部導体４は、突起１３を有しておらず、中空部１２の一端部が開口部１４を兼ねている。また、中心導体３は、その凸部１８を中空部１２に嵌め込むことで外部導体４に嵌入されている。
Further, in the cold cathode electron source shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), the
また、図６（ａ）に示す冷陰極電子源においては、外部導体４は、中心導体３を端面９の反対側の電子放出層の形成されていない端面２１から嵌入可能な中空部１２を有しており、中空部１２の一端部が開口部１４を兼ねている。この場合、中心導体３を中空部１２に嵌入しやすいように、外部導体４の端面２１と対向する側に空気抜き用の貫通孔を設けてもよい。また、図６（ｂ）に示す冷陰極電子源においては、中心導体３において外部導体４の外形と略一致する凹部２２が形成され、中心導体３が外部導体４の中空部１２に嵌入される際に、外部導体４が中心導体３の凹部に同時に嵌め込まれる。なお、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｂ）において、傾斜面１１は形成しなくても良いし、図５（ｅ）〜（ｈ）において、傾斜面１１を形成しても良い。同様に、図５（ｄ）、図６（ａ）〜（ｂ）において、傾斜面１６を形成しても良い。
In the cold cathode electron source shown in FIG. 6A, the
図７（ａ）〜（ｈ）には、第２実施形態にかかる冷陰極電子源の変形例を示す。図７（ａ）は、傾斜面１１６を有さない冷陰極電子源の例である。また、図７（ｂ）に示す冷陰極電子源においては、中心導体１０３の端面１０９には面取りされることによって傾斜面１１１が形成され、外部導体４の突起１１３の軸方向外側には、さらにリング状の突起１１９が形成されている。この突起１１９の内径は中心導体１０３の端面１０９の直径と略等しくされており、突起１１９と電子放出層１１０は接触しないように配置されている。
7A to 7H show modifications of the cold cathode electron source according to the second embodiment. FIG. 7A shows an example of a cold cathode electron source that does not have the
また、図７（ｃ）及び（ｄ）に示す冷陰極電子源においては、中心導体１０３の電子放出側端面には凸部１１８が形成され、凸部１１８が中空部１１２に挿入されて絶縁部１１７を介して位置決めされている。なお、図７（ｄ）においては、絶縁部１１７が外部導体１０４の挿入側端面に当接することにより、中心導体１０３の軸方向の位置決めが行われる。
Further, in the cold cathode electron source shown in FIGS. 7C and 7D, a
さらに、図７（ｅ）及び（ｆ）には、図７（ｃ）の冷陰極電子源に対して、絶縁部１１７を中心導体１０３の側面全体及び凸部１１８外周に垂直な方向に形成された端面１２３に形成・固定した場合の構成を示している。なお、図７（ｅ）及び（ｆ）においては、さらに凸部１１８の外周に絶縁部を形成しても良い。この場合、端面１０９に平行な方向における位置決めは、中心導体１０３の側面が、絶縁部１１７を介して外部導体１０４の内壁を構成する中空部１１２の壁面と開口部１１４の壁面の両方に当接することによって為されても良いし、どちらか一方に当接することによって為されても良い。また、図７（ｇ）及び（ｈ）には、図６（ａ）及び（ｂ）に対応する形状の冷陰極電子源において絶縁部１１７を設けた場合の構成を示している。図７（ｇ）に示す冷陰極電子源の場合、中心導体１０３が中空部１１２に嵌入しやすく、また、電気的に接続しやすいように、絶縁部１１７と外部導体１０４とにおける端面１２１と対向する側に貫通孔を設けてもよい。なお、図７（ｂ）、（ｇ）〜（ｈ）において、傾斜面１１１は形成しなくても良いし、図７（ａ）、（ｃ）〜（ｆ）において、傾斜面１１１を形成しても良い。同様に、図７（ｂ）〜（ｄ）、（ｇ）〜（ｈ）において、傾斜面１１６を形成しても良い。
Further, in FIGS. 7E and 7F, with respect to the cold cathode electron source of FIG. 7C, an insulating
また、図８（ａ）〜（ｈ）には、第２実施形態にかかる冷陰極電子源の別の変形例を示す。図８（ａ）〜（ｈ）に示す冷陰極電子源は、それぞれ、図７（ａ）〜（ｈ）に示す冷陰極電子源に対応するものであり、絶縁部１１７が中心導体１０３に取り付けられたものではなく、外部導体１０４の中空部１１２の壁面に取り付けられたものである。この場合、それぞれの冷陰極電子源における中心導体１０３は、絶縁部１１７を介して外部導体１０４に対して嵌入方向に当接するとともに、絶縁部１１７を介して中空部１１２の壁面に対して端面１０９に平行な方向に当接する。
FIGS. 8A to 8H show another modification of the cold cathode electron source according to the second embodiment. The cold cathode electron sources shown in FIGS. 8A to 8H correspond to the cold cathode electron sources shown in FIGS. 7A to 7H, respectively, and an insulating
すなわち、図８（ａ）及び（ｂ）においては、中心導体１０３が、その外周において端面１０９に対して平行な方向に延在するストッパー部１２４を有している。中心導体１０３は、外部導体１０４に嵌め込まれる際に、このストッパー部１２４を介して絶縁部１１７に嵌入方向に当接することにより、外部導体１０４に対して所望の位置関係に設定される結果、端面１０９に対して垂直な方向に位置決めされる。このストッパー部１２４は、中心導体１０３と一体成形されたものであってもよいし、中心導体１０３に固定されたものであってもよい。
That is, in FIGS. 8A and 8B, the
図８（ｇ）に示す冷陰極電子源の場合、中心導体１０３が中空部１１２に嵌入しやすく、また、電気的に接続しやすいように、絶縁部１１７と外部導体１０４とにおける端面２２１と対向する側に貫通孔を設けてもよい。なお、図８（ｂ）、（ｇ）〜（ｈ）において、傾斜面１１１は形成しなくても良いし、図８（ａ）、（ｃ）〜（ｆ）において、傾斜面１１１を形成しても良い。同様に、図８（ｂ）〜（ｄ）、（ｇ）〜（ｈ）において、傾斜面１１６を形成しても良い。
In the case of the cold cathode electron source shown in FIG. 8G, the insulating
１，１０１…Ｘ線管、２，１０２…冷陰極電子源、３，１０３…中心導体（第１の導電部材）、４，１０４…外部導体（第２の導電部材）、５…引出電極、５ａ…開口端、６…真空容器、７…Ｘ線透過窓、７ａ…Ｘ線透過窓部、７ｂ…Ｘ線透過窓部材、Ｔ…ターゲット、８…接続端子、９，１０９…端面、１０，１１０…電子放出層、１１，１１１，１１６…傾斜面、１２，１１２…中空部、１３，１５，１１３…突起、１４，１１４…開口部、１１７…絶縁部、２０…開口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... X-ray tube, 2,102 ... Cold-cathode electron source, 3,103 ... Center conductor (1st electrically-conductive member), 4,104 ... External conductor (2nd electrically-conductive member), 5 ... Extraction electrode, 5a ... open end, 6 ... vacuum container, 7 ... X-ray transmission window, 7a ... X-ray transmission window, 7b ... X-ray transmission window member, T ... target, 8 ... connection terminal, 9,109 ... end face, 10, DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第１の導電部材を前記端面に対して垂直な方向に嵌入可能な中空部と、前記中空部に向けて貫通する開口部とを有する第２の導電部材と、を備え、
前記第１の導電部材は、前記中空部に嵌入されており、前記第２の導電部材に前記嵌入方向において当接することにより、前記第２の導電部材に対して前記垂直な方向に位置決めされるとともに、前記開口部から前記電子放出層の表面を露出させる、
ことを特徴とする冷陰極電子源。 A first conductive member having an end face and an electron emission layer made of an electron emission material formed on the end face;
A hollow portion capable of fitting the first conductive member in a direction perpendicular to the end surface, and a second conductive member having an opening penetrating toward the hollow portion,
The first conductive member is fitted in the hollow portion, and is positioned in the perpendicular direction with respect to the second conductive member by contacting the second conductive member in the fitting direction. And exposing the surface of the electron emission layer from the opening.
A cold cathode electron source.
ことを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子源。 The first conductive member is further positioned in a direction parallel to the end surface with respect to the second conductive member by bringing a side surface into contact with an inner wall of the second conductive member.
The cold cathode electron source according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷陰極電子源。 The edge of the end surface of the first conductive member is chamfered.
The cold-cathode electron source according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷陰極電子源。 In the opening of the second conductive member, an inclined surface that extends toward the perpendicular direction is formed.
The cold-cathode electron source according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷陰極電子源。 The first conductive member has an insulating portion provided on an outer periphery, and contacts the second conductive member in the insertion direction via the insulating portion.
The cold cathode electron source according to any one of claims 1 to 4, wherein:
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷陰極電子源。 The second conductive member has at least an insulating portion provided on an inner wall of the second conductive member, and the first conductive member is connected to the second conductive member via the insulating portion. Abut in the insertion direction,
The cold cathode electron source according to any one of claims 1 to 4, wherein:
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の冷陰極電子源。 The first conductive member is further in contact with the inner wall via the insulating portion;
The cold cathode electron source according to claim 5 or 6.
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷陰極電子源。 The electron-emitting material contains carbon nanotubes;
The cold cathode electron source according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記冷陰極電子源を収容する真空容器と、
を備えることを特徴とする電子管。 The cold cathode electron source according to any one of claims 1 to 8,
A vacuum vessel containing the cold cathode electron source;
An electron tube comprising:
ことを特徴とする請求項９記載の電子管。 It is arranged at a predetermined position with respect to the cold cathode electron source, and further comprises an extraction electrode in which an opening is formed,
The electron tube according to claim 9.
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