JP6735162B2 - Impregnated cathode assembly - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、含浸型陰極構体に関する。 Embodiments of the present invention relate to an impregnated cathode assembly.
含浸型陰極構体を備えた電子銃は、クライストロンや進行波管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電子管に用いられている。
含浸型陰極構体には、円板状を呈した陰極基体、内筒および外筒を有する筒体、陰極基体と筒体とにより形成された空間に収納されたヒータおよび埋め込み部などが設けられている。
また、ヒータの一方の端部は、筒体の内筒または外筒に溶接されている。
ここで、筒体の熱膨張率は、埋め込み部の熱膨張率とは異なる。そのため、ヒータによる加熱を行った際に、筒体の熱膨張量と埋め込み部の熱膨張量との間に差が生じ、この熱膨張量の差に起因して、ヒータの端部と筒体との溶接部分に応力が発生する。
ヒータの端部と筒体との溶接強度が充分でないと、ヒータのオン・オフの繰返しにより、ヒータの端部と筒体との接合が外れるおそれがある。
そのため、ヒータの端部と筒体との溶接強度を高める技術が提案されている。
例えば、ヒータと内筒との溶接強度を確保するために、内筒の外壁に切欠きを有する環状の支持体を設け、この切欠きに収納空間から突き出たヒータの一端を溶接する方法が提案されている。
しかしながら、溶接の際には、支持体よりも容積の小さいヒータの端部の溶融量が大きくなる。そのため、ヒータの端部が劣化したり、ヒータの端部が痩せたり、支持体とヒータの端部との溶接が不十分となったりして、溶接部の溶接強度が低下してしまうおそれがある。この場合、ヒータの端部の断面寸法（線径）が１ｍｍ以下になると、溶接部の溶接強度の低下が顕著となる。
そこで、溶接部の溶接強度の向上に関して、更なる改善が望まれていた。
An electron gun having an impregnated cathode structure is used in an electron tube such as a klystron or a traveling wave tube that converts direct-current electron energy into microwave power.
The impregnated cathode structure is provided with a disk-shaped cathode base body, a cylinder body having an inner cylinder and an outer cylinder, a heater housed in a space formed by the cathode base body and the cylinder body, an embedded portion, and the like. There is.
Further, one end of the heater is welded to the inner cylinder or the outer cylinder of the cylindrical body.
Here, the thermal expansion coefficient of the tubular body is different from the thermal expansion coefficient of the embedded portion. Therefore, when heating is performed by the heater, a difference occurs between the thermal expansion amount of the tubular body and the thermal expansion amount of the embedded portion, and due to this difference in thermal expansion amount, the end portion of the heater and the tubular body are Stress is generated in the welded part.
If the welding strength between the end of the heater and the tubular body is not sufficient, the heater may be repeatedly turned on and off, and the end of the heater and the tubular body may come off.
Therefore, a technique for increasing the welding strength between the end portion of the heater and the tubular body has been proposed.
For example, in order to secure the welding strength between the heater and the inner cylinder, a method is proposed in which an annular support having a notch is provided on the outer wall of the inner cylinder, and one end of the heater protruding from the storage space is welded to the notch. Has been done.
However, during welding, the melting amount of the end portion of the heater having a smaller volume than that of the support becomes large. Therefore, the end of the heater may deteriorate, the end of the heater may become thin, or the welding between the support and the end of the heater may become insufficient, resulting in a decrease in the welding strength of the weld. is there. In this case, when the cross-sectional dimension (wire diameter) of the end portion of the heater is 1 mm or less, the welding strength of the welded portion is significantly reduced.
Therefore, further improvement has been desired with respect to the improvement of the welding strength of the welded portion.
本発明が解決しようとする課題は、ヒータと支持体との溶接強度を高め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 increasing the welding strength between the heater and the support.
実施形態に係る含浸型陰極構体は、電子放射物質が含浸され、電子放出面を有する陰極基体と、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外筒と、前記外筒の内側に設けられた内筒と、前記内筒の前記陰極基体側とは反対側の端部の外壁、または、前記外筒の前記陰極基体側とは反対側の端部の内壁に設けられ、環状を呈し、切欠き部を有する支持体と、前記切欠き部の内部に設けられ、らせん状に巻かれた線状部材からなるコイルと、前記内筒の前記外壁と前記外筒の前記内壁との間に設けられ、一方の端部が前記コイルの内部に設けられたヒータと、を備えている。前記切欠き部の内部において、前記支持体と前記コイル、および、前記ヒータと前記コイルが溶融固着している。 The impregnated-type cathode assembly according to the embodiment includes a cathode substrate impregnated with an electron emitting material and having an electron emission surface, an outer cylinder provided on a surface of the cathode substrate opposite to the electron emission surface, and the external member. An inner cylinder provided inside the cylinder and an outer wall of an end of the inner cylinder opposite to the cathode base side, or an inner wall of an end of the outer cylinder opposite to the cathode base side. A ring-shaped support member having a cutout portion, a coil provided inside the cutout portion, and made of a spirally wound linear member, and the outer wall of the inner cylinder and the outer cylinder. The heater is provided between the inner wall and the inner wall, and one end of the heater is provided inside the coil. Inside the notch, the support and the coil, and the heater and the coil are fused and fixed.
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。 Embodiments will be exemplified below with reference to the drawings. In the drawings, the same components are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be appropriately omitted.
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られる陰極構体とすることができる。
ただし、含浸型陰極構体１の用途は、クライストロン用に限定されるわけではない。
The impregnated-type cathode assembly 1 according to the present embodiment can be, for example, a cathode assembly used in a klystron electron gun.
However, the application of the impregnated cathode structure 1 is not limited to the klystron.
図１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部分断面図である。
図１に示すように、含浸型陰極構体１には、陰極基体１０、筒体２０、支持体３０、ヒータ４０、埋め込み部５０、第１反射板６０、第２反射板６２、反射筒６６、および、コイル７０が設けられている。
FIG. 1 is a schematic partial sectional view for illustrating an impregnated-type cathode assembly 1 according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the impregnated cathode structure 1 includes a cathode substrate 10, a cylindrical body 20, a support 30, a heater 40, an embedded portion 50, a first reflector 60, a second reflector 62, a reflector 66, and Also, the coil 70 is provided.
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１２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５０ｍｍ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１２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）からなる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 12. The cathode substrate 10 can be formed of, for example, porous tungsten (W) having a porosity of about 20%. The cathode substrate 10 has, for example, a disc shape. The diameter dimension of the cathode substrate 10 can be about 50 mm. The cathode substrate 10 has an electron emission surface 12 having a predetermined curvature and recessed in a curved shape. The holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting substance made of, for example, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
なお、電子放出面１２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ようにすることが望ましい。
まず、電子放出面１２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１２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, the holes may be crushed when the electron emission surface 12 is processed. When the crushing occurs, the holes may not be sufficiently impregnated with the electron emitting substance. In order to prevent this, it is desirable that the holes of the cathode substrate 10 be impregnated with an electron emitting substance as follows.
First, before processing the electron emission surface 12, the holes in the cathode substrate 10 are impregnated with plastic. Next, after processing the electron emission surface 12, the cathode substrate 10 is heated in a hydrogen atmosphere or under vacuum to scatter the impregnated plastic.
After that, the holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting substance.
By doing so, the holes of the cathode substrate 10 can be sufficiently impregnated with the electron emitting substance.
筒体２０は、陰極基体１０を支持する。また、筒体２０は、内部に形成された収納空間２２にヒータ４０および埋め込み部５０を収納する機能をも有する。
筒体２０は、外筒２４、および内筒２６を有している。
The cylindrical body 20 supports the cathode substrate 10. The tubular body 20 also has a function of housing the heater 40 and the embedded portion 50 in the housing space 22 formed inside.
The cylindrical body 20 has an outer cylinder 24 and an inner cylinder 26.
外筒２４および内筒２６は、モリブデン（Ｍｏ）から形成することができる。外筒２４および内筒２６は、円筒状を呈している。外筒２４は、陰極基体１０の電子放出面１２とは反対側の面に設けられている。内筒２６は、外筒２４の内側に、外筒２４と同軸（同心状）となるように配置されている。そのため、内筒２６の外壁（外筒２４側の壁面）と、外筒２４の内壁（内筒２６側の壁面）との間には、環状の収納空間２２が形成される。例えば、内筒２６の直径寸法は１５ｍｍ程度、軸方向の長さ寸法は１５ｍｍ程度、肉厚寸法は１ｍｍ程度とすることができる。 The outer cylinder 24 and the inner cylinder 26 can be formed from molybdenum (Mo). The outer cylinder 24 and the inner cylinder 26 have a cylindrical shape. The outer cylinder 24 is provided on the surface of the cathode substrate 10 opposite to the electron emission surface 12. The inner cylinder 26 is arranged inside the outer cylinder 24 so as to be coaxial (concentric) with the outer cylinder 24. Therefore, an annular storage space 22 is formed between the outer wall of the inner cylinder 26 (wall surface on the outer cylinder 24 side) and the inner wall of the outer cylinder 24 (wall surface on the inner cylinder 26 side). For example, the inner cylinder 26 may have a diameter of about 15 mm, an axial length of about 15 mm, and a wall thickness of about 1 mm.
収納空間２２の一方の端部は、陰極基体１０により塞がれている。外筒２４および内筒２６の一方の端部には、陰極基体１０が接合されている。例えば、外筒２４および内筒２６の一方の端部と、陰極基体１０の裏面（電子放出面１２とは反対側の面）１４とが、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を用いてろう付けされている。 One end of the storage space 22 is closed by the cathode substrate 10. The cathode base 10 is joined to one end of the outer cylinder 24 and the inner cylinder 26. For example, one end of the outer cylinder 24 and the inner cylinder 26 and the back surface (the surface opposite to the electron emission surface 12) 14 of the cathode substrate 10 may be made of a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy. It is attached.
支持体３０は、環状を呈し、内筒２６の外壁に設けられている。支持体３０は、内筒２６の、陰極基体１０側とは反対側の端部の近傍に設けられている。支持体３０は、内筒２６に溶接されている。支持体３０は、例えば、アーク溶接により溶接することができる。 例えば、支持体３０の内周径寸法は１５ｍｍ程度、外周径寸法は２０ｍｍ程度、厚み寸法は１ｍｍ程度とすることができる。ただし、支持体３０の寸法は、例示をしたものに限定されるわけではない。 The support 30 has an annular shape and is provided on the outer wall of the inner cylinder 26. The support 30 is provided near the end of the inner cylinder 26 on the side opposite to the cathode base 10 side. The support 30 is welded to the inner cylinder 26. The support 30 can be welded by, for example, arc welding. For example, the inner peripheral diameter of the support 30 can be about 15 mm, the outer peripheral diameter can be about 20 mm, and the thickness can be about 1 mm. However, the dimensions of the support 30 are not limited to those illustrated.
支持体３０は、切欠き部３１を有する。切欠き部３１は、支持体３０を厚み方向に貫通している。切欠き部３１の内部には、ヒータ４０の端部４４およびコイル７０が設けられている。（図２を参照）
例えば、コイル７０の外周径寸法が１．６ｍｍの場合には、端部４４およびコイル７０を設ける前の状態において、切欠き部３１の内筒２６側の幅寸法は１．６ｍｍ程度とすることができる。この場合、切欠き部３１の幅寸法が、コイル７０の外周径寸法よりも僅かに小さくなるようにすれば、弾性力により、ヒータ４０の端部４４およびコイル７０を支持体３０に保持させることができる。また、切欠き部３１の幅寸法が、コイル７０の外周径寸法よりも僅かに大きくなるようにすれば、ヒータ４０の端部４４が傾いている場合であっても、切欠き部３１の内部にヒータ４０の端部４４およびコイル７０を設けることが容易となる。
なお、切欠き部３１の寸法は、例示をしたものに限定されるわけではなく、コイル７０の外周径寸法によって適宜変更することができる。
The support 30 has a cutout portion 31. The notch 31 penetrates the support 30 in the thickness direction. Inside the notch 31, the end 44 of the heater 40 and the coil 70 are provided. (See Figure 2)
For example, when the outer diameter of the coil 70 is 1.6 mm, the width of the notch 31 on the inner cylinder 26 side is about 1.6 mm before the end portion 44 and the coil 70 are provided. You can In this case, if the width dimension of the cutout portion 31 is made slightly smaller than the outer peripheral diameter dimension of the coil 70, the end portion 44 of the heater 40 and the coil 70 are held by the support body 30 by the elastic force. You can In addition, if the width dimension of the cutout portion 31 is set to be slightly larger than the outer peripheral diameter dimension of the coil 70, even if the end portion 44 of the heater 40 is inclined, the inside of the cutout portion 31 is reduced. It is easy to provide the end portion 44 of the heater 40 and the coil 70 in the.
It should be noted that the size of the cutout portion 31 is not limited to the illustrated size, and can be appropriately changed depending on the outer diameter size of the coil 70.
ヒータ４０の端部４４と、コイル７０と、支持体３０とは溶接されている。なお、これらの溶接に関する詳細は後述する。 The end portion 44 of the heater 40, the coil 70, and the support body 30 are welded. Details of these weldings will be described later.
ヒータ４０は、後述する埋め込み部５０を介して、陰極基体１０を加熱する。ヒータ４０は、線状部材からなるフィラメントである。線状部材は、例えば、断面寸法（線径）が０．６ｍｍのタングステン（Ｗ）線、または、断面寸法（線径）が０．６ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）線とすることができる。ヒータ４０の中間部分（発熱部分）４２は、コイル状を呈している。中間部分４２は、埋め込み部５０の内部に設けられている。中間部分４２の中心軸は、例えば、内筒２６の周方向に沿って延びている。 The heater 40 heats the cathode substrate 10 via an embedded portion 50 described later. The heater 40 is a filament made of a linear member. The linear member may be, for example, a tungsten (W) wire having a cross-sectional dimension (wire diameter) of 0.6 mm or a molybdenum (Mo) wire having a cross-sectional dimension (wire diameter) of 0.6 mm. An intermediate portion (heat generating portion) 42 of the heater 40 has a coil shape. The intermediate portion 42 is provided inside the embedded portion 50. The central axis of the intermediate portion 42 extends, for example, along the circumferential direction of the inner cylinder 26.
ヒータ４０の一方の端部４４には、後述するコイル７０が設けられている。ヒータ４０の端部４４は、コイル７０および支持体３０を介して、内筒２６と電気的に接続されている。すなわち、ヒータ４０、筒体２０、および、陰極基体１０は、同電位となっている。 A coil 70, which will be described later, is provided at one end 44 of the heater 40. The end portion 44 of the heater 40 is electrically connected to the inner cylinder 26 via the coil 70 and the support body 30. That is, the heater 40, the cylindrical body 20, and the cathode substrate 10 have the same potential.
ヒータ４０の他方の端部４６は、アルミナ管４８を通って含浸型陰極構体１の外部に延びている。ヒータ４０の端部４６は、図示しない電源装置と電気的に接続されている。
アルミナ管４８は、筒体２０の、陰極基体１０が設けられる側とは反対側に設けられている。アルミナ管４８は、埋め込み部５０の表面付近において端部４６が折損するのを防止するとともに、ヒータ４０と第１反射板６０、および、ヒータ４０と第２反射板６２を絶縁するために設けられている。
The other end 46 of the heater 40 extends to the outside of the impregnated cathode assembly 1 through an alumina tube 48. The end portion 46 of the heater 40 is electrically connected to a power supply device (not shown).
The alumina tube 48 is provided on the side of the cylindrical body 20 opposite to the side on which the cathode substrate 10 is provided. The alumina tube 48 is provided to prevent the end portion 46 from being broken near the surface of the embedded portion 50 and to insulate the heater 40 from the first reflection plate 60 and the heater 40 and the second reflection plate 62. ing.
埋め込み部５０は、ヒータ４０からの熱を陰極基体１０に伝える。埋め込み部５０は、収納空間２２に収納されたヒータ４０を保持する。埋め込み部５０は、ヒータ４０を絶縁する。埋め込み部５０は、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）の焼結体であって、ヒータ４０の中間部分４２が収納された収納空間２２に隙間なく充填されている。 The embedded portion 50 transfers the heat from the heater 40 to the cathode substrate 10. The embedded section 50 holds the heater 40 housed in the housing space 22. The embedded portion 50 insulates the heater 40. The embedded portion 50 is, for example, a sintered body of alumina (aluminum oxide), and is filled in the storage space 22 in which the intermediate portion 42 of the heater 40 is stored without any gap.
第１反射板６０、第２反射板６２、および、反射筒６６は、収納空間２２から外部への放熱を抑制し、輻射により陰極基体１０の加熱効率を高める役割を果たす。 The first reflection plate 60, the second reflection plate 62, and the reflection cylinder 66 play a role of suppressing heat radiation from the storage space 22 to the outside and increasing heating efficiency of the cathode substrate 10 by radiation.
第１反射板６０は、モリブデン（Ｍｏ）から形成することができる。第１反射板６０は、環状の板状体とすることができる。第１反射板６０は、収納空間２２の、陰極基体１０が設けられる側とは反対側の開口を塞ぐように設けられている。第１反射板６０は、アーク溶接により外筒２４に溶接されている。 The first reflector 60 may be made of molybdenum (Mo). The first reflector 60 can be an annular plate-shaped body. The first reflection plate 60 is provided so as to close the opening of the storage space 22 on the side opposite to the side on which the cathode substrate 10 is provided. The first reflector 60 is welded to the outer cylinder 24 by arc welding.
第２反射板６２は、円板状を呈し、モリブデン（Ｍｏ）から形成することができる。第２反射板６２は、第１反射板６０の、外筒２４側とは反対側に設けられている。第１反射板６０と第２反射板６２との間には、環状のスペーサ６４が設けられている。スペーサ６４と第１反射板６０は、アーク溶接により溶接されている。スペーサ６４と第２反射板６２は、アーク溶接により溶接されている。 The second reflection plate 62 has a disc shape and can be formed of molybdenum (Mo). The second reflector 62 is provided on the side of the first reflector 60 opposite to the outer cylinder 24 side. An annular spacer 64 is provided between the first reflector 60 and the second reflector 62. The spacer 64 and the first reflector 60 are welded by arc welding. The spacer 64 and the second reflector 62 are welded by arc welding.
反射筒６６は、例えば、レニウム−モリブデン（Ｒｅ−Ｍｏ）合金の薄板を用いて形成することができる。反射筒６６は、外筒２４と間隔を空けて、外筒２４の外側に配置されている。反射筒６６の一端（陰極基体１０側の端部）は、外筒２４にろう付けされている。ろう付けは、例えば、ルテニウム−モリブデン−ニッケル（Ｒｕ−Ｍｏ−Ｎｉ）合金を用いて行うことができる。反射筒６６の他端（陰極基体１０側とは反対側の端部）には、環状のフランジ部材６８がろう付けされている。ろう付けは、例えば、ルテニウム−モリブデン−ニッケル合金を用いて行うことができる。
含浸型陰極構体１は、フランジ部材６８を介して、図示しない電子銃部に固定される。
The reflecting cylinder 66 can be formed using, for example, a thin plate of rhenium-molybdenum (Re-Mo) alloy. The reflecting cylinder 66 is arranged outside the outer cylinder 24 with a space therebetween. One end (the end portion on the cathode base 10 side) of the reflection cylinder 66 is brazed to the outer cylinder 24. Brazing can be performed using, for example, a ruthenium-molybdenum-nickel (Ru-Mo-Ni) alloy. An annular flange member 68 is brazed to the other end (the end opposite to the cathode base 10 side) of the reflecting cylinder 66. Brazing can be performed using, for example, a ruthenium-molybdenum-nickel alloy.
The impregnated cathode structure 1 is fixed to an electron gun section (not shown) via a flange member 68.
コイル７０は、線状部材をらせん状に巻いたものとすることができる。コイル７０の軸方向において、線状部材と線状部材との間に隙間があってもよいが、線状部材と線状部材とが接触している方が好ましい。線状部材と線状部材とが接触していれば、コイル７０の剛性を高めることができるので、後述する溶接が容易となる。
また、溶接部８０の品質や溶接のし易さなどを考慮すると、線状部材の断面寸法（線径）は、ヒータ４０の端部４４の断面寸法（線径）よりも小さくすることが好ましい。
The coil 70 may be formed by spirally winding a linear member. There may be a gap between the linear members in the axial direction of the coil 70, but it is preferable that the linear members are in contact with each other. If the linear members are in contact with each other, the rigidity of the coil 70 can be increased, so that the welding described later becomes easy.
Further, considering the quality of the welded portion 80, the ease of welding, and the like, it is preferable that the cross-sectional dimension (wire diameter) of the linear member be smaller than the cross-sectional dimension (wire diameter) of the end portion 44 of the heater 40. ..
コイル７０の線状部材は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レ二ウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、白金（Ｐｔ）、及びそれらの合金、からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むものとすることができる。
なお、溶接部８０の品質や溶接のし易さなどを考慮すると、ヒータ４０、コイル７０、および支持体３０の材料を同じにすることが好ましい。
The linear member of the coil 70 is selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), rhenium (Re), tantalum (Ta), niobium (Nb), platinum (Pt), and alloys thereof. At least one selected from the above can be included.
Considering the quality of the welded portion 80 and the ease of welding, it is preferable that the heater 40, the coil 70, and the support 30 are made of the same material.
本発明者の得た知見によれば、コイル７０の線状部材の断面寸法（線径）は、ヒータ４０の端部４４の断面寸法（線径）の１／２以下とすることが好ましい。
例えば、ヒータ４０、コイル７０、および支持体３０の材料をモリブデン（Ｍｏ）とし、ヒータ４０の端部４４の断面寸法（線径）を０．６ｍｍ、コイル７０の線状部材の断面寸法（線径）を０．３ｍｍとすることができる。
According to the knowledge obtained by the present inventor, the cross-sectional dimension (wire diameter) of the linear member of the coil 70 is preferably 1/2 or less of the cross-sectional dimension (wire diameter) of the end portion 44 of the heater 40.
For example, the heater 40, the coil 70, and the support 30 are made of molybdenum (Mo), the end portion 44 of the heater 40 has a cross-sectional dimension (line diameter) of 0.6 mm, and the coil 70 has a cross-sectional dimension (line dimension). Diameter) can be 0.3 mm.
また、コイル７０の第２反射板６２側の端部は、支持体３０から突出するようにすることが好ましい。例えば、コイル７０の第２反射板６２側の端部は、支持体３０から線状部材の直径寸法以上突出することが好ましい。
この様にすれば、溶接部８０の品質や、溶接作業の作業性などを向上させることができる。
Further, it is preferable that the end of the coil 70 on the second reflection plate 62 side protrudes from the support 30. For example, it is preferable that the end of the coil 70 on the side of the second reflection plate 62 protrudes from the support 30 by the diameter dimension of the linear member or more.
By doing so, the quality of the welded portion 80, the workability of welding work, and the like can be improved.
コイル７０の陰極基体１０側の端部は、支持体３０から突出していてもよいし、支持体３０から突出していなくてもよい。この場合、コイル７０の陰極基体１０側の端部が、埋め込み部５０にまで到達していれば、ヒータ４０の端部４４を保護することができる。（図２を参照）
また、コイル７０の外周面は、支持体３０の外周面から突出していてもよいし、支持体３０の外周面から突出していなくてもよい。この場合、支持体３０の外周径寸法を小さくすれば、支持体３０の外周面からコイル７０の外周面が突出することになる。支持体３０の外周径寸法を小さくすれば、溶接の際に支持体３０の溶融が容易となるので、溶接部８０の品質や、溶接作業の作業性などを向上させることができる。
The end of the coil 70 on the cathode substrate 10 side may or may not project from the support 30. In this case, if the end of the coil 70 on the cathode substrate 10 side reaches the embedded portion 50, the end 44 of the heater 40 can be protected. (See Figure 2)
Further, the outer peripheral surface of the coil 70 may or may not protrude from the outer peripheral surface of the support body 30. In this case, if the outer peripheral diameter of the support 30 is reduced, the outer peripheral surface of the coil 70 projects from the outer peripheral surface of the support 30. If the outer peripheral diameter of the support 30 is reduced, the support 30 can be easily melted during welding, so that the quality of the welded portion 80 and the workability of welding work can be improved.
次に、ヒータ４０の端部４４、コイル７０、および支持体３０の溶接についてさらに説明する。
図２は、ヒータ４０の端部４４、コイル７０、および支持体３０の溶接部８０を例示するための模式斜視拡大図である。なお、図２は、図１中のＡ部を拡大した斜視図である。
Next, welding of the end portion 44 of the heater 40, the coil 70, and the support body 30 will be further described.
FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view for illustrating the end portion 44 of the heater 40, the coil 70, and the welded portion 80 of the support body 30. Note that FIG. 2 is an enlarged perspective view of the portion A in FIG.
図２に示すように、支持体３０の切欠き部３１の近傍と、コイル７０と、ヒータ４０の端部４４とが溶接されている。またさらに、これらと内筒２６が溶接されていてもよい。溶接された部分が溶接部８０となる。 As shown in FIG. 2, the vicinity of the notch 31 of the support 30, the coil 70, and the end 44 of the heater 40 are welded. Furthermore, these and the inner cylinder 26 may be welded. The welded portion becomes the welded portion 80.
本実施の形態に係る含浸型陰極構体１においては、ヒータ４０の端部４４およびコイル７０は、支持体３０の切欠き部３１の内部に設けられている。ヒータ４０の端部４４およびコイル７０は、支持体３０に挟まれているので、溶接の際に姿勢を安定させることができる。
また、前述したように、コイル７０の線状部材の断面寸法（線径）は、ヒータ４０の端部４４の断面寸法（線径）よりも小さい。そのため、溶接の際に、容積の小さいコイル７０の線状部材が溶融して、ヒータ４０の端部４４、支持体３０、および内筒２６を密接に接合することができる。
またさらに、容積の小さいコイル７０の線状部材を溶融させれば良いので、溶接電流を低くすることができる。そのため、ヒータ４０の端部４４の過溶融を抑制することができる。すなわち、ヒータ４０の端部４４が劣化したり、ヒータ４０の端部４４が痩せたり、支持体３０および内筒２６と、ヒータ４０の端部４４との溶接が不十分となったりするのを抑制することができる。その結果、溶接部８０の溶接強度が低下するのを抑制することができる。
In the impregnated cathode structure 1 according to the present embodiment, the end portion 44 of the heater 40 and the coil 70 are provided inside the cutout portion 31 of the support body 30. Since the end portion 44 of the heater 40 and the coil 70 are sandwiched between the support bodies 30, the posture can be stabilized during welding.
Further, as described above, the cross-sectional dimension (wire diameter) of the linear member of the coil 70 is smaller than the cross-sectional dimension (wire diameter) of the end portion 44 of the heater 40. Therefore, during welding, the linear member of the coil 70 having a small volume is melted, and the end portion 44 of the heater 40, the support body 30, and the inner cylinder 26 can be closely joined.
Furthermore, since the linear member of the coil 70 having a small volume may be melted, the welding current can be reduced. Therefore, overmelting of the end portion 44 of the heater 40 can be suppressed. That is, the end portion 44 of the heater 40 may deteriorate, the end portion 44 of the heater 40 may become thin, and the welding between the support body 30 and the inner cylinder 26 and the end portion 44 of the heater 40 may become insufficient. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the welding strength of the welded portion 80 from decreasing.
本実施の形態に係る含浸型陰極構体１によれば、ヒータ４０のオン・オフを繰り返しても、また、ヒータ４０の急激な加熱を行っても、ヒータ４０の端部４４と支持体３０とが外れにくくすることができる。
また、溶接作業に関する作業性の向上や、溶接部８０の品質の向上、溶接部８０に対する信頼性の向上を図ることができる。
According to the impregnated cathode structure 1 according to the present embodiment, even when the heater 40 is repeatedly turned on and off, and when the heater 40 is rapidly heated, the end portion 44 of the heater 40 and the support body 30 are Can be hard to come off.
Further, it is possible to improve workability in welding work, improve quality of the welded portion 80, and improve reliability of the welded portion 80.
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、筒体２０を電子放射物質が含浸されていない陰極基体１０の裏面１４に設置して、陰極基体１０と筒体２０との接合部分にルテニウム−モリブデン合金を塗布する。同様に、陰極基体１０の裏面１４にルテニウム−モリブデン合金を塗布する。塗布後、ルテニウム−モリブデン合金を溶解させて、陰極基体１０と筒体２０とを接合し、陰極基体１０の裏面１４にルテニウム−モリブデン合金の膜を形成する。このルテニウム−モリブデン合金の膜は、電子放出面１２から陰極基体１０に電子放射物質を含浸させる際に、電子放射物質が陰極基体１０の裏面１４から収納空間２２に染み出さないようにするために設けられる。
Next, a method for manufacturing the impregnated cathode structure 1 according to the present embodiment will be illustrated.
First, the tubular body 20 is placed on the back surface 14 of the cathode substrate 10 which is not impregnated with the electron emitting material, and the ruthenium-molybdenum alloy is applied to the joint portion between the cathode substrate 10 and the tubular body 20. Similarly, a ruthenium-molybdenum alloy is applied to the back surface 14 of the cathode substrate 10. After coating, the ruthenium-molybdenum alloy is melted, the cathode base 10 and the cylindrical body 20 are joined together, and a ruthenium-molybdenum alloy film is formed on the back surface 14 of the cathode base 10. This film of ruthenium-molybdenum alloy is provided in order to prevent the electron emitting material from seeping out from the back surface 14 of the cathode substrate 10 into the storage space 22 when the cathode emitting substrate 12 is impregnated with the electron emitting substance. It is provided.
次に、冶具を用いてヒータ４０を収納空間２２内の所定位置に保持し、収納空間２２に埋め込み部５０を充填する。埋め込み部５０は、例えば、ペースト状の材料を収納空間２２に流し込み、その後、乾燥と焼結を行うことで形成することができる。
ペースト状の材料は、例えば、結着剤を含む有機溶剤に粉末状のアルミナを加え、これを撹拌することで生成することができる。
また、乾燥は、ペースト状の材料に含まれる有機溶剤を飛散させるために行われる。
焼結においては、例えば、真空中あるいは水素雰囲気中において、１８００℃〜１８５０℃程度に加熱するようにする。
Next, the heater 40 is held at a predetermined position in the storage space 22 by using a jig, and the storage space 22 is filled with the embedded portion 50. The embedding part 50 can be formed, for example, by pouring a paste-like material into the storage space 22 and then performing drying and sintering.
The pasty material can be produced, for example, by adding powdered alumina to an organic solvent containing a binder and stirring this.
Further, the drying is performed in order to scatter the organic solvent contained in the paste-like material.
In the sintering, for example, heating is performed at about 1800° C. to 1850° C. in a vacuum or a hydrogen atmosphere.
次に、内筒２６に支持体３０を取り付ける。
次に、ヒータ４０の端部４４にコイル７０を取り付ける。
次に、コイル７０を取り付けたヒータ４０の端部４４を支持体３０の切欠き部３１の内部に設け、支持体３０にコイル７０とヒータ４０の端部４４を保持させる。
次に、コイル７０を取り付けたヒータ４０の端部４４を支持体３０に保持させた状態で、コイル７０を支持体３０の切欠き部３１の近傍に溶接する。
Next, the support 30 is attached to the inner cylinder 26.
Next, the coil 70 is attached to the end portion 44 of the heater 40.
Next, the end 44 of the heater 40 to which the coil 70 is attached is provided inside the notch 31 of the support 30 so that the support 30 holds the coil 70 and the end 44 of the heater 40.
Next, with the end portion 44 of the heater 40 to which the coil 70 is attached being held by the support body 30, the coil 70 is welded to the vicinity of the cutout portion 31 of the support body 30.
次に、支持体３０と内筒２６を溶接する。
次に、筒体２０に第１反射板６０を溶接し、第１反射板６０にスペーサ６４を介して第２反射板６２を溶接する。
次に、反射筒６６の一方の端部（陰極基体１０側の端部）を外筒２４の外側に設置して、反射筒６６と外筒２４との接合部分にルテニウム−モリブデン−ニッケル合金を塗布する。同様に、反射筒６６の他方の端部（陰極基体１０側と反対側の端部）にフランジ部材６８を配置して、反射筒６６とフランジ部材６８との接合部分にルテニウム−モリブデン−ニッケル合金を塗布する。塗布後、ルテニウム−モリブデン−ニッケル合金を溶解させて、反射筒６６と外筒２４およびフランジ部材６８とを接合する。
最後に、陰極基体１０に電子放射物質を含浸させて、含浸型陰極構体１が完成する。
Next, the support 30 and the inner cylinder 26 are welded.
Next, the first reflection plate 60 is welded to the tubular body 20, and the second reflection plate 62 is welded to the first reflection plate 60 via the spacer 64.
Next, one end of the reflection cylinder 66 (end on the cathode base 10 side) is installed outside the outer cylinder 24, and a ruthenium-molybdenum-nickel alloy is applied to the joint between the reflection cylinder 66 and the outer cylinder 24. Apply. Similarly, a flange member 68 is arranged at the other end (the end opposite to the cathode substrate 10 side) of the reflecting cylinder 66, and a ruthenium-molybdenum-nickel alloy is formed at the joint between the reflecting cylinder 66 and the flange member 68. Apply. After the application, the ruthenium-molybdenum-nickel alloy is melted and the reflecting cylinder 66, the outer cylinder 24 and the flange member 68 are joined.
Finally, the cathode substrate 10 is impregnated with an electron emitting substance, and the impregnated cathode assembly 1 is completed.
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１２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下において、１６００℃程度に加熱する。すると、電子放射物質が溶融して陰極基体１０に含浸する。
Impregnation with the electron emitting substance can be performed as follows.
First, an electron emitting substance is placed on the electron emitting surface 12 of the cathode substrate 10.
Next, the electron emitting substance is heated to about 1600° C. in a hydrogen atmosphere. Then, the electron emitting substance melts and impregnates the cathode substrate 10.
以上においては、内筒２６の端部の外壁（外筒２４側の壁面）に切欠き部３１を有する支持体３０を設け、切欠き部３１の内部に、コイル７０が取り付けられたヒータ４０の一方の端部４４を設ける場合を説明した。
ただし、外筒２４の端部の内壁（内筒２６側の壁面）に切欠き部３１を有する支持体３０を設け、切欠き部３１の内部に、コイル７０が取り付けられたヒータ４０の一方の端部４４を設けても同様の効果を得ることができる。
すなわち、切欠き部３１を有する支持体３０は、内筒２６の陰極基体１０側とは反対側の端部の外壁、または、外筒２４の陰極基体１０側とは反対側の端部の内壁に設けることができる。
In the above, the support body 30 having the cutout portion 31 is provided on the outer wall of the end portion of the inner cylinder 26 (the wall surface on the outer cylinder 24 side), and the heater 40 in which the coil 70 is attached is provided inside the cutout portion 31. The case where the one end 44 is provided has been described.
However, the support body 30 having the cutout portion 31 is provided on the inner wall of the end portion of the outer cylinder 24 (the wall surface on the inner cylinder 26 side), and inside the cutout portion 31, one of the heaters 40 having the coil 70 attached thereto is provided. Even if the end portion 44 is provided, the same effect can be obtained.
That is, the support 30 having the notch 31 is the outer wall of the end of the inner cylinder 26 opposite to the cathode base 10 side or the inner wall of the end of the outer cylinder 24 opposite the cathode base 10 side. Can be provided.
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。 Although some embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and its equivalent scope. Further, the above-described respective embodiments can be implemented in combination with each other.
１ 含浸型陰極構体、１０ 陰極基体、１２ 電子放出面、２０ 筒体、２２ 収納空間、２４ 外筒、２６ 内筒、３０ 支持体、３１ 切欠き部、４０ ヒータ、４４ 端部、５０ 埋め込み部、６０ 第１反射板、６２ 第２反射板、６６ 反射筒、７０ コイル、８０ 溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impregnation type cathode structure, 10 Cathode base, 12 Electron emission surface, 20 Cylindrical body, 22 Storage space, 24 Outer cylinder, 26 Inner cylinder, 30 Support body, 31 Notch part, 40 Heater, 44 End part, 50 Embedded part , 60 first reflector, 62 second reflector, 66 reflector, 70 coil, 80 weld
Claims (5)
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外筒と、
前記外筒の内側に設けられた内筒と、
前記内筒の前記陰極基体側とは反対側の端部の外壁、または、前記外筒の前記陰極基体側とは反対側の端部の内壁に設けられ、環状を呈し、切欠き部を有する支持体と、
前記切欠き部の内部に設けられ、らせん状に巻かれた線状部材からなるコイルと、
前記内筒の前記外壁と前記外筒の前記内壁との間に設けられ、一方の端部が前記コイルの内部に設けられたヒータと、
を備え、
前記切欠き部の内部において、前記支持体と前記コイル、および、前記ヒータと前記コイルが溶融固着している含浸型陰極構体。 A cathode substrate impregnated with an electron emitting material and having an electron emitting surface;
An outer cylinder provided on the surface of the cathode base opposite to the electron emission surface,
An inner cylinder provided inside the outer cylinder,
It is provided on the outer wall of the end of the inner cylinder opposite to the side of the cathode base or on the inner wall of the end of the outer cylinder on the side opposite to the side of the cathode base, and has an annular shape and has a notch. A support,
A coil that is provided inside the cutout portion and that includes a linear member that is spirally wound,
A heater provided between the outer wall of the inner cylinder and the inner wall of the outer cylinder, and one end of which is provided inside the coil;
Equipped with
An impregnated-type cathode assembly in which the support and the coil, and the heater and the coil are melted and fixed inside the cutout portion .
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