(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード体を金属シースの内側に支持する支持手段を具え、
前記支持手段は第１群の枝状部を含み、この第１群の枝状部はその端部の１つを介して前記金属シースに連結されており、
前記支持手段は第２群の枝状部を含み、この第２群の枝状部はその端部の１つを介して前記カソード体に連結されており、
前記第１群と第２群の枝状部の別の端部が平らな中間部材によって互いに連結されている、
陰極線管用のカソード構体。
【請求項２】
前記中間部材がリング状であることを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
【請求項３】
少なくとも１つの群の枝状部はその長さの一部が同じ平面上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
【請求項４】
前記中間部材が平らなリング状であり、少なくとも１つの群の枝状部はその長さの一部が前記リングの平面と同じ平面上に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のカソード構体。
【請求項５】
前記中間部材、前記第１群の枝状部および前記第２群の枝状部が、単一の構成要素として形成された１つの部材を形成することを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
【請求項６】
前記第１群の枝状部および／または前記第２群の枝状部が少なくとも３つの枝状部を有することを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
【請求項７】
前記第１群の枝状部が前記中間部材に接合する接合点が、前記第２群の枝状部が前記中間部材に接合する接合点に対して円周方向に互い違いに配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のカソード構体。
【請求項８】
前記第１群と第２群の枝状部が同じ数の枝状部を有し、前記第１群における各枝状部が前記中間部材に接合する接合点が、前記第２群における連続する２つの枝状部が前記中間部材に接合する接合点間の中間に互い違いに配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のカソード構体。
【請求項９】
請求項１に記載のカソード構体の構造を有するカソードが組み込まれた電子銃。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子銃が少なくとも１つ組み込まれた陰極線管。
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、陰極線管用の電子銃に挿入されるよう意図されたカソード構体に関する。
発明の背景
現在の傾向としては、陰極線管に対して、スクリーンの明るさ（輝度）、寿命、ブライトアップ時間（明るくなるまでの時間）、および消費（電力）に関する性能の向上が要求される傾向にある。
これらのパラメータの大抵のものは、基本的には、陰極線管のスクリーンを走査する１つまたは複数の電子ビームを発生するのに使用されるカソード（陰極）の構造およびタイプ（種類）に応じて決まる。
従来、通常使用される酸化物被覆されたカソードでは、これらの要求に関して限界があり、そのカソードは、より長い寿命と共により高い電流密度を得ることが可能なディスペンサ・カソード（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ  ｃａｔｈｏｄｅ）で置き換えられる傾向にある。
ディスペンサ・カソードまたは含浸カソード（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｃａｔｈｏｄｅ）は約１０００℃〜１２００℃の温度で動作する。このタイプのカソードが挿入される電子銃の良好な性能安定性を得るためには、これらの温度におけるカソードの構成材料の膨張を最小化しなければならない。それは、伝導熱損失を制限するカソード支持物の寸法形状（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）および耐熱性材料を用いることによって達成される。
このような結果を達成するために、米国特許第４，１８４，１００号および米国特許第５，２１８，２６３号には、次の構造を共通に採用した２つのタイプの構造が示されている。
一端部に放出（電子放出）部を有し加熱素子を含んだ実質的に円筒（円柱、シリンダ）形状のカソード体、
カソード体を囲む実質的に円筒形状を有し、熱シールド（遮蔽）として作用することによってシールドとして機能する金属シース（被覆、外装、ｓｈｅａｔｈ）、および
そのカソード体をその金属シースの内側に支持する支持手段。
この支持手段は、伝導熱損失を最小に維持しつつ組立構体（アセンブリ）に剛性を持たせるものでなければならない。カソード体を支持する支持手段は、熱損失を最小化するように、小さい断面を有し金属ストリップ（細片、条板）から形成されたタブ（ｔａｂ）であればよい。タブの各端部は、一方の側（一辺）がカソード体に連結され、他方の側（他辺）がシールドに連結されている。別の実施形態においては、タブは、シールドの円筒状部分から切り出されて、一端がシールドとの一体性を維持している一方で他端がカソード体に連結されるように構成されている。
しかし、非常に小さい断面を有する金属タブを使用すると、カソード体をシースに取り付けて固定したときに、十分な機械的剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）を得ることはできない。さらに、これらの連結タブは、カソード体の動作期間中にカソード体の熱膨張によって変形しやすい。
欧州特許出願第ＥＰ５３４，８４２号には、表面に貫通孔を有する実質的に円錐台形または切頭円錐形（ｆｒｕｓｔｏ  ｃｏｎｉｃａｌ）のリング（環状体）で支持手段が構成されていることにより、支持手段がより高い剛性を有するような構造が記載されている。しかし、この構造には、カソード体とシースの間の熱交換を促進し、それによってカソードの熱効率が低下するという欠点がある。
発明の概要
本発明の目的は、カソードを支持するカソードの組立構体に剛性を持たせるために、かつカソード体とそのシースの間の伝導熱損失を最小にするために、カソード支持構造を改善することである。
この目的を達成するために、本発明の１つの実施形態によれば、カソード構体は、カソード体を金属シースの内側に支持する支持手段を具えている。この支持手段は、枝状部の端部の１つ（一方）を介して金属シースに連結された第１群の枝状部（ブランチ）と、枝状部の端部の１つ（一方）を介してカソード体に連結された第２群の枝状部と、を具えている。この第１群と第２群の枝状部の第２（他方）の各端部は中間部材によって互いに連結されている。
他の利点は詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
請求の範囲と実施例との対応関係を図面で使われている参照番号で示すと次の通りである。
１．カソード体（２３）を金属シース（２２）の内側に支持する支持手段（３０、３１、３２）を具え、
前記支持手段は第１群の枝状部（３１）を含み、この第１群の枝状部はその端部（１３５）の１つを介して前記金属シースに連結されており、
前記支持手段は第２群の枝状部（３２）を含み、この第２群の枝状部はその端部（１３６）の１つを介して前記カソード体に連結されており、
前記第１群と第２群の枝状部の別の端部（３３、３４）が平らな中間部材（３０）によって互いに連結されている、
陰極線管用のカソード構体。
２．前記中間部材（３０）がリング状であることを特徴とする、請求項１に記載のカソード体。
３．少なくとも１つの群の枝状部はその長さの一部が同じ平面上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
４．前記中間部材（３０）が平らなリング状であり、少なくとも１つの群の枝状部はその長さの一部（３５、３６）が前記リングの平面と同じ平面上に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のカソード構体。
５．前記中間部材、前記第１群の枝状部および前記第２群の枝状部が、単一の構成要素として形成された１つの部材を形成することを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
６．前記第１群の枝状部および／または前記第２群の枝状部が少なくとも３つの枝状部を有することを特徴とする、請求項１に記載のカソード構体。
７．前記第１群の枝状部が前記中間部材（３０）に接合する接合点（３４）が、前記第２群の枝状部が前記中間部材に接合する接合点（３３）に対して円周方向に互い違いに配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のカソード構体。
８．前記第１群と第２群の枝状部が同じ数の枝状部を有し、前記第１群における各枝状部が前記中間部材に接合する接合点が、前記第２群における連続する２つの枝状部が前記中間部材に接合する接合点間の中間に互い違いに配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のカソード構体。
９．請求項１に記載のカソード構体の構造を有するカソードが組み込まれた電子銃。
１０．請求項９に記載の電子銃が少なくとも１つ組み込まれた陰極線管。
【図面の簡単な説明】
図１および図２ａおよび図２ｂは、従来技術によるカソード体をそのシースの内側に支持する手段を示している。
図３は、本発明によるカソード構体の部分切欠き図である。
図４は、本発明の別の実施形態によるカソード構体の上面図である。
図５は、本発明による、単一の金属片で構成された支持手段の例を示している。
図６は、本発明の第１の実施形態による、カソードが所定温度になったときにカソード体を支持する支持手段が受ける機械的応力（ストレス）を示している。
発明の詳細な説明
図１に示されているように、従来技術による含浸カソード１は円筒状カソード体３からなり、円筒状カソード体３は、その端部の１つ（一方）に放出部６を具え、さらに、カソード体の中空（空洞）部に収容され、その放出部を加熱するフィラメント５を具える。このカソード体は、シースの面を一部切り出して形成された複数のタブ４によって中空金属シース２に連結されている。このタブの一端はシースとの一体性を維持している一方、その他端はシースの内側に向けて押し込まれカソード体に溶接されている。カソード体からシースへの熱損失を無くすために、非常に小さい断面を有するタブを使用する必要があり、ここでは達成することが困難なことであり、各タブの厚さおよび幅は、シースの最低の厚さ（約２５〜３０μｍ）と、タブの端部をカソード体にスポット溶接するためのアクセス点（溶接位置）と、それらの材料からそれを切り出すことの困難性とによって制限される。
図２ａおよび図２ｂは、従来技術による別の実施形態の上面図および断面図である。カソード１１は、放出部１６と加熱フィラメント１５とからなるカソード体１３を有する。カソード体１３は、シース１２に挿入され、また実質的に（ほぼ）円錐台形状で開孔１７が穿設された冠（クラウン）状の支持手段１４を介してシース１２に連結されている。これらの支持手段は、カソード体をシースの内側の所定位置に保持するための十分な機械的剛性を与えるという利点を有するが、部材１２と１３の間のブリッジ（橋状部）を形成する材料の量が多いのでカソード体１３とそのシース１２の間の熱交換を促進するという欠点を有する。
図３に示されているように、本発明によるカソード２１は、次のような手段の助けによって、シース２２の内側の所定位置に保持されているカソード体２３を具えている。
各枝状部（分枝、ブランチ）３１の一方の側（一辺）がシース２２に連結され、他方の側（他辺）が中間部材（部品、片）３０に連結された第１群（系列）の枝状部３１、
各枝状部３２の一方の側（一辺）がカソード体に連結され、他方の側（他辺）が同じ中間部材３０に連結された第２群（系列）の枝状部３２。
枝状部３１および３２は部材３０に溶接によって連結されていてもよく、または枝状部３１および３２は、部材３０と共に、例えば金属プレート（板）から切り出して形成された単一を形成してもよい。後者の場合には、それによってカソード体支持物の製造コストを低くすることができる。
中間部材３０はリング（環）形状を有するように選択されることが好ましい。そのリング（環状体）の直径は、シースの内径とカソード体の外径の間の中間の値を有する。２つの群の枝状部の間の機械的連結によって、カソード支持が剛性化され、小さい断面の枝状部の使用が可能となり、これらの構成によって熱放散（放熱）が少なくなるという利点が得られる。
本発明の１つの実施形態において、図３および図４に示されているように、第１群の枝状部３１は、その一端がシース２２に溶接されており、互いに１２０°の角度間隔で配置された３つの枝状部からなる。また、第２群の枝状部３２は、その一端が放出部２６を支持するカソード体に溶接されており、同様に互いに１２０°の角度間隔で配置された３つの枝状部からなる。この構造によって、カソード体とそのシースの間の熱ブリッジ（ｈｅａｔ  ｂｒｉｄｇｅ）の数を最小にすることができると同時に、カソード体の良好な機械的安定性と良好な位置の維持（保持性）とが得られる。但し、その数は、これに制限されるものではなく、枝状部の各群に３つより多い（４つ以上の）枝状部を使用してもよく、および／または、第２群の枝状部の数とは異なる数の枝状部を枝状部の第１群に使用してもよい。
本発明の好ましい実施形態において、中間部材３０をカソード体またはシース２２に連結する一群の枝状部の或る部分は、カソードの回転軸Ｚに垂直な半径方向（放射状）の同じ平面上に位置する。その結果、カソード体をシース２２に連結する連結手段が短くなり、また従来技術に比べてより短いカソード構体を得ることができる。中間部材３０をカソード体とシース２２とに連結する２つの群の枝状部３１および３２の或る部分は、有利なこととして、カソードの回転軸Ｚに垂直な半径方向（放射状）の同じ平面上に位置する。この構造によって、カソードの全長がさらに短くなり、従来技術と比較して、放出体２６を加熱するためのより短いフィラメント２５の使用が可能となり、その結果、関係する（ｉｎｖｏｌｖｅｄ）熱的質量（熱容量）が低くなるのでブライトアップ時間が非常に短く（速く）なる、という利点が得られる。
別の実施形態において、図５に示されたカソード体用の支持物は、リングの接合点３４から外向きに延びる第１郡の枝状部３１と、リングの接合点３３から内向きに延びる第２群の枝状部３２とからなり、その接合点３３と３４は互いにずれて（互い違いに）配置されて互いに向かい合わせに（対向位置に）配置されないようになっている。
直径１．８ｍｍのカソード体と直径４．６ｍｍのシースとからなるカソードを支持する支持手段３０、３１、３２は、酸化物被覆カソード（ｏｘｉｄｅ−ｃｏａｔｅｄ  ｃａｔｈｏｄｅ）またはタンタル含浸カソード（ｔａｎｔａｌｕｍ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｃａｔｈｏｄｅ）について、例えばニッケル／クロムのような厚さ２５μｍの金属シートから切り出して形成すればよい。枝状部３１、３２およびリング部３０の幅は０．４ｍｍであり、リング部の平均直径または中間直径は３．２ｍｍである。各枝状部３１は、リング３０とシース２２の間に配置されるように意図された第１の部分３５と、端部１３５とを含んでいる。この端部１３５は、シースの内面に平行になるようにいったん折り曲げられて、その端部１３５によってその枝状部がシースに溶接され得るようにする。同様に、各枝状部３２は、リング３０とカソード体２３の間に配置されるよう意図された第１の部分３６と、端部１３６とを含んでいる。この端部１３６は、カソード体の外面に平行になるようにいったん折り曲げられて、その端部１３６によって枝状部３２がカソード体に溶接され得るようにする。
互いに角度θ＝２π／Ｎだけずらして配置されたＮ個の枝状部３１の使用を選択した場合には、同様にＮ個の枝状部３２が使用される。枝状部３２の接合点３３は枝状部３１の接合点３４に対して角度θ／２だけずれている。この支持手段の構造は、カソード体とシースの間の熱的結合（ｌｉｎｋａｇｅ）の長さを長くすることができ、それによってカソード体とシースの間の温度勾配が増大し、また伝導熱損失を減少させることができ、さらにカソードのブライトアップ時間を短くできる、という点で有利である。さらに、内側枝状部３２と中間部材３０の接合点と、外側枝状部３１と中間部材３０の接合点との間に上記ずれが存在することによって、まずその内側枝状部をカソード体に溶接し、次いでその外側枝状部をシース２２に溶接するという２つの段階（ステップ）で、溶接処理をより容易に実行することが可能になる。この場合、その溶接は、上述のようにして確保された明確な空き空間が存在することにより、電気抵抗溶接によってまたはレーザ溶接によって行うことができる。
前述の実施形態から派生した別の実施形態において、リング３０、および枝状部３１および３２の部分３５および３６は、カソード体の回転軸Ｚに垂直な同じ平面上にそれぞれ位置する。この配置によって、カソード構体の機械的安定性が増大し、特に、この配置によって、カソードの動作期間における熱膨張による支持枝状部３１および３２の伸びに起因して生じる回転軸Ｚに沿ったカソード体の移動が防止できる。この場合、図６に示されているように、カソードが所定の温度で動作するとき、カソード体を支持する枝状部の部分３５および３６は、それぞれ遠心方向の力Ｆと求心方向の力ＦＲをリング３０に加える温度の効果によって、半径方向に伸びることができ、リング３０はこれらの力の作用の下に、図６において点線で示されているような半径方向の面における弾性変形を呈する。このようにして、そのサスペンション（懸架）枝状部の伸びによる機械的応力（ストレス）がリングによって吸収されるので、カソード体のそのシースに対する位置は過渡的カソード加熱期間の間に変化することはない。
本発明の他の実施形態について既に示したように、図６に記載された構造は、含浸カソードと同様に酸化物被覆カソードの製造にも等しく適用することができる。
図示されていない実施形態において、支持手段は、枝状部３１、３２の金属とは異なる金属で形成された中間部材３０を含んでいる。枝状部は、例えばレーザ溶接等によって中間部材に固着されている。この構造によって、枝状部３１、３２の金属をその熱伝導低減能力（熱伝導を減じる性質）に応じて選択でき、また中間部材の金属をその機械的弾性特性に応じて選択できる、という利点が得られる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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