(57)【要約】      （修正有）【課題】電子銃に対して外力が加わった場合でも、位置の変化が抑制され、電子ビームの進行方向や加熱の低下を防止できるカソードを提供する。【解決手段】カソード２は、電子放出面８を有する第１部分と、絶縁部材に支持された支持電極６の先端に固定されたヒータ５によって支持される第２部分を有する。第２部分の外形は第１部分よりも小さく、ヒータ５の少なくとも一部分が支持される凹部が形成されており、凹部内面の少なくとも一部は所定の軸と平行な軸と直交する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出可能であり、所定軸と直交する電子放出面を有する第１部分と、
前記所定軸と直交する面内における外形が前記第１部分よりも小さく、ヒータに支持される第２部分と、を含み、
前記第２部分は、前記ヒータの少なくとも一部が配置される凹部を有するカソード。
【請求項２】
前記凹部の内面の少なくとも一部は、前記所定軸と平行な軸と直交する請求項１に記載のカソード。
【請求項３】
前記凹部の内面は、前記所定軸と平行な軸と交差する第１面と、間隙を介して前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面とを結ぶ第３面と、を含む請求項１又は請求項２に記載のカソード。
【請求項４】
前記凹部の内面の少なくとも一部は、前記所定軸に対して傾斜する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のカソード。
【請求項５】
前記第２部分は棒状であり、前記第２部分の一端部が前記第１部分と接続され、
前記第２部分の他端部に接続され、前記所定軸と直交する面内における外形が前記第２部分よりも大きい第３部分を含む請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のカソード。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のカソードと、
少なくとも一部が前記凹部に配置され、前記第２部分を支持するヒータと、を備える電子銃。
【請求項７】
前記ヒータは、前記凹部に配置される凸部を有し、前記凹部の内面及び前記凹部の外側の前記第２部分の外面の少なくとも一部と接触して前記第２部分を支持する請求項６に記載の電子銃。
【請求項８】
前記ヒータは、前記第２部分を挟んで支持する第１ヒータと第２ヒータとを含み、
前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間に前記カソードの重心が位置するように、前記カソードが前記第１ヒータと前記第２ヒータとに支持される請求項６又は請求項７に記載の電子銃。
【請求項９】
熱電子を放出可能であり、所定軸と直交する電子放出面を有する第１部分、及び前記所定軸と直交する面内における外形が前記第１部分よりも小さい第２部分を含むカソードと、
前記第２部分を挟んで支持する第１ヒータ及び第２ヒータと、を備え、
前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間に前記カソードの重心が位置するように、前記カソードが前記第１ヒータと前記第２ヒータとに支持される電子銃。
【請求項１０】
前記第２部分は棒状であり、前記第２部分の一端部が前記第１部分と接続され、
前記カソードは、前記第２部分の他端部に接続され、前記所定軸と直交する面内における外形が前記第２部分よりも大きい第３部分を含む請求項９に記載の電子銃。
【請求項１１】
前記カソードの前記ヒータに支持される部位とは異なる部位を支持する支持部材を有する請求項６〜請求項１０のいずれか一項に記載の電子銃。
【請求項１２】
前記第２部分は、孔部を有し、
前記支持部材の少なくとも一部は、前記孔部に配置される請求項１１に記載の電子銃。
【請求項１３】
請求項６〜請求項１２のいずれか一項に記載の電子銃と、
前記電子銃からの電子ビームが照射されるターゲットと、を備える放射線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソード、電子銃、及び放射線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線源などの放射線発生装置は、電子銃と、電子銃からの電子ビームが照射されるターゲットとを備えている。電子銃は、例えば下記特許文献に開示されているように、電子（熱電子）を放出可能なカソードと、カソードを支持して加熱するヒータとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０４７０６２号公報
【特許文献２】特公昭５９−０１１１７２号公報
【特許文献３】実公昭６０−０１３１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば電子銃に対する外力の作用によりカソードの位置が変化すると、電子ビームの進行方向が変化したり、カソードが十分に加熱されなくなったりする可能性がある。その結果、電子銃及び放射線発生装置の性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、位置の変化が抑制されるカソードを提供することを目的とする。また、本発明は、性能の低下が抑制される電子銃及び放射線発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るカソードは、熱電子を放出可能であり、所定軸と直交する電子放出面を有する第１部分と、前記所定軸と直交する面内における外形が前記第１部分よりも小さく、ヒータに支持される第２部分と、を含み、前記第２部分は、前記ヒータの少なくとも一部が配置される凹部を有する。
【０００７】
本発明によれば、第２部分の凹部にヒータの少なくとも一部が配置されることにより、ヒータに対するカソードの位置の変化が抑制される。凹部の内面とヒータの表面とが接触することにより、例えばその内面と交差する方向に関するカソードの位置の変化が抑制される。また、凹部の内面とヒータの表面とが接触することにより、カソードとヒータとの接触面積が大きくなり、カソードとヒータとの間の摩擦力が大きくなる。これにより、ヒータに対するカソードの位置の変化が抑制される。また、カソードとヒータとの接触面積が大きくなると、カソードはヒータで効率良く加熱される。また、本発明によれば、第２部分がヒータで支持され、第２部分よりも大きい第１部分に電子放出面が設けられる。これにより、第１部分の電子放出面から多くの熱電子が安定して放出される。
【０００８】
本発明に係るカソードにおいて、前記凹部の内面の少なくとも一部は、前記所定軸と平行な軸と直交してもよい。その内面の少なくとも一部とヒータとが接触することにより、少なくとも所定軸と平行な方向に関するカソードの位置の変化が抑制される。
【０００９】
本発明に係るカソードにおいて、前記凹部の内面は、前記所定軸と平行な軸と交差する第１面と、間隙を介して前記第１面と対向する第２面と、前記第１面と前記第２面とを結ぶ第３面と、を含んでもよい。第１面及び第２面の少なくとも一方とヒータとが接触することによって、例えば所定軸と平行な方向に関するカソードの位置の変化が抑制される。第３面とヒータとが接触することによって、第３面と交差する方向に関するカソードの位置の変化が抑制される。また、並進方向に関するカソードの変位のみならず、回転方向に関するカソードの変位も抑制される。
【００１０】
本発明に係るカソードにおいて、前記凹部の内面の少なくとも一部は、前記所定軸に対して傾斜してもよい。その内面の少なくとも一部とヒータとが接触することによっても、並進方向及び回転方向に関するカソードの変位が抑制される。
【００１１】
本発明に係るカソードにおいて、前記第２部分は棒状であり、前記第２部分の一端部が前記第１部分と接続され、前記第２部分の他端部に接続され、前記所定軸と直交する面内における外形が前記第２部分よりも大きい第３部分を含んでもよい。第２部分の一端部側に第１部分が配置され、第２部分の他端部側に第３部分が配置されることにより、一端部側と他端部側との質量（重量）のバランスが向上する。これにより、外力が作用しても、例えば回転方向に関するカソードの変位が抑制される。
【００１２】
本発明に係る電子銃は、上記いずれかのカソードと、少なくとも一部が前記凹部に配置され、前記第２部分を支持するヒータと、を備える。
【００１３】
本発明によれば、カソードの位置の変化が抑制されているため、電子ビームの進行方向の変化などが抑制される。したがって、性能の低下が抑制される。
【００１４】
本発明に係る電子銃において、前記ヒータは、前記凹部に配置される凸部を有し、前記凹部の内面及び前記凹部の外側の前記第２部分の外面の少なくとも一部と接触して前記第２部分を支持してもよい。これにより、カソードとヒータとの接触面積がさらに大きくなり、カソードの位置が良好に固定される。
【００１５】
本発明に係る電子銃において、前記ヒータは、前記第２部分を挟んで支持する第１ヒータと第２ヒータとを含み、前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間に前記カソードの重心が位置するように、前記カソードが前記第１ヒータと第２ヒータとに支持されてもよい。これにより、外力が作用しても、例えば回転方向に関するカソードの変位が抑制される。
【００１６】
本発明に係る電子銃は、熱電子を放出可能であり、所定軸と直交する電子放出面を有する第１部分、及び前記所定軸と直交する面内における外形が前記第１部分よりも小さい第２部分を含むカソードと、前記第２部分を挟んで支持する第１ヒータ及び第２ヒータと、を備え、前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間に前記カソードの重心が位置するように、前記カソードが前記第１ヒータと第２ヒータとに支持される。
【００１７】
本発明によれば、第１ヒータと第２ヒータとの間にカソードの重心が位置するように、第１ヒータと第２ヒータとでカソードを挟んで支持することにより、外力が作用しても、例えば回転方向に関するカソードの変位が抑制される。したがって、性能の低下が抑制される。また、本発明によれば、第２部分がヒータで支持され、第２部分よりも大きい第１部分に電子放出面が設けられる。これにより、第１部分の電子放出面から多くの熱電子が安定して放出される。
【００１８】
本発明に係る電子銃において、前記第２部分は棒状であり、前記第２部分の一端部が前記第１部分と接続され、前記カソードは、前記第２部分の他端部に接続され、前記所定軸と直交する面内における外形が前記第２部分よりも大きい第３部分を含んでもよい。第２部分の一端部側に第１部分が配置され、第２部分の他端部側に第３部分が配置されることにより、一端部側と他端部側との質量（重量）のバランスが向上する。これにより、外力が作用しても、例えば回転方向に関するカソードの変位が抑制される。
【００１９】
本発明に係る電子銃において、前記カソードの前記ヒータに支持される部位とは異なる部位を支持する支持部材を有してもよい。カソードが、第１ヒータ及び第２ヒータのみならず、支持部材にも支持されることにより、カソードの位置が良好に固定される。
【００２０】
本発明に係る電子銃において、前記第２部分は、孔部を有し、前記支持部材の少なくとも一部は、前記孔部に配置されてもよい。これにより、カソードと支持部材との相対位置の変化が抑制され、カソードの位置が良好に固定される。
【００２１】
本発明に係る放射線発生装置は、上記いずれかの電子銃と、前記電子銃からの電子ビームが照射されるターゲットと、を備える。
【００２２】
本発明によれば、電子銃の性能の低下が抑制されるため、その電子銃を備える放射線発生装置の性能の低下も抑制される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るカソードによれば、位置の変化が抑制される。また、本発明に係る電子銃及び放射線発生装置によれば、性能の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電子銃の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るカソードの一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るカソードの一例を示す正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線矢視図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、第５実施形態に係るカソードの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、第６実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、第７実施形態に係るカソードの一例を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、第７実施形態に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、第７実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図２２】図２２は、第７実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す斜視図である。
【図２３】図２３は、第８実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図２４】図２４は、第８実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す模式図である。
【図２５】図２５は、第８実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図２６】図２６は、第９実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図２７】図２７は、第９実施形態に係るカソードの一例を示す斜視図である。
【図２８】図２８は、第９実施形態に係るカソード及びヒータの一例を示す断面図である。
【図２９】図２９は、第９実施形態に係るカソードの一例を示す斜視図である。
【図３０】図３０は、カソードの一例を示す斜視図である。
【図３１】図３１は、第１０実施形態に係る放射線発生装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２６】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。Ｘ軸は、ＹＺ平面と直交する。Ｙ軸は、ＸＺ平面と直交する。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。ＸＹ平面は、Ｘ軸及びＹ軸を含む。ＹＺ平面は、Ｙ軸及びＺ軸を含む。ＸＺ平面は、Ｘ軸及びＺ軸を含む。
【００２７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電子銃１の一例を示す図である。電子銃１は、電子（熱電子）を放出可能なカソード２と、ウェーネルト電極３と、アノード４とを備えている。カソード２とウェーネルト電極３とアノード４とは、共通の軸Ｊに沿って配置される。本実施形態において、軸Ｊは、Ｚ軸と平行である。軸Ｊは、電子銃１の中心軸を含む。ウェーネルト電極３及びアノード４は、カソード２よりも＋Ｚ側に配置される。
【００２８】
ウェーネルト電極３は、カソード２からの電子が通過可能な開口（通路）３Ｋを有する。ウェーネルト電極３は、開口３Ｋの中心と軸Ｊとが一致するように配置される。アノード４は、カソード２からの電子が通過可能な開口（通路）４Ｋを有する。アノード４は、開口４Ｋの中心と軸Ｊとが一致するように配置される。
【００２９】
カソード２は、電子を発生可能な電子源である。カソード２は、加熱されることにより電子（熱電子）を放出可能である。カソード２は、熱電子放出特性を有する希土類六ホウ化物で形成される。カソード２は、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）を含んでもよいし、六ホウ化セリウム（ＣｅＢ６）を含んでもよい。
【００３０】
ウェーネルト電極３は、カソード２から放出された電子を集束する。アノード４は、カソード２から放出された電子を加速する。カソード２から放出された電子は、カソード２とアノード４との間の電場により加速される。カソード２から放出された電子が集束され、加速されることにより、電子銃１から電子ビームが射出される。
【００３１】
電子（電子ビーム）の少なくとも一部は、軸Ｊに沿って進行する。本実施形態において、電子（電子ビーム）は、＋Ｚ方向に進行する。本実施形態において、＋Ｚ方向（＋Ｚ側）は、電子ビームの進行方向である。−Ｚ方向（−Ｚ側）は、電子ビームの進行方向の逆方向である。
【００３２】
電子銃１は、カソード２を支持するヒータ５と、ヒータ５を支持する支持電極６と、支持電極６を支持する絶縁部材７とを備えている。
【００３３】
ヒータ５は、カソード２を支持する。ヒータ５の少なくとも一部は、カソード２と接触する。ヒータ５は、カソード２を加熱可能である。ヒータ５は、通電可能な部材である。ヒータ５は、炭素（グラファイト）を含む部材である。ヒータ５に電流が通されると、ヒータ５の温度が上昇する。これにより、ヒータ５によってカソード２が加熱される。
【００３４】
カソード２は、２つのヒータ５に挟まれて支持される。ヒータ５は、軸Ｊに対して一側（＋Ｘ側）及び他側（−Ｘ側）のそれぞれに配置される。以下の説明において、カソード２を挟む２つのヒータ５のうち一方のヒータ５を適宜、第１ヒータ５１と称し、他方のヒータ５を適宜、第２ヒータ５２と称する。本実施形態において、第１ヒータ５１、カソード２、及び第２ヒータ５２は、Ｘ軸方向に配置される。第１ヒータ５１の少なくとも一部は、カソード２の＋Ｘ側に配置される。第２ヒータ５２の少なくとも一部は、カソード２の−Ｘ側に配置される。第１ヒータ５１と第２ヒータ５２とは、カソード２を挟んで支持する。
【００３５】
支持電極６は、ヒータ５を支持する。支持電極６の少なくとも一部は、ヒータ５と接触する。支持電極６は、第１ヒータ５１及び第２ヒータ５２のそれぞれを支持するように、２つ設けられる。以下の説明において、第１ヒータ５１を支持する支持電極６を適宜、第１支持電極６１と称し、第２ヒータ５２を支持する支持電極６を適宜、第２支持電極６２と称する。第１支持電極６１とカソード２との間に第１ヒータ５１が配置される。第２支持電極６２とカソード２との間に第２ヒータ５２が配置される。第１ヒータ５１、カソード２、及び第２ヒータ５２は、第１支持電極６１と第２支持電極６２とに挟まれて支持される。支持電極６に電流が通されると、電気抵抗が高いヒータ５が発熱（ジュール発熱）する。ヒータ５が発熱することによって、カソード２が加熱される。
【００３６】
図２は、本実施形態に係るカソード２の一例を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係るカソード２の一例を示す正面図である。図４は、凹部１０にヒータ５が配置されている状態の一例を示す断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線矢視図である。カソード２は、電子（熱電子）が放出される電子放出面８を有する第１部分１１と、ヒータ５に支持される第２部分１２とを含む。本実施形態において、電子放出面８は、平面（平坦）である。カソード２は、電子放出面８とＸＹ平面とが平行となるように、ヒータ５に支持される。カソード２は、電子放出面８と軸Ｊ（Ｚ軸）とが直交するように、ヒータ５に支持される。
【００３７】
軸Ｊと直交するＸＹ平面内において、第２部分１２の外形は、第１部分１１の外形よりも小さい。ＸＹ平面内における第１部分１１の外形は、円形である。電子放出面８は、円形である。第１部分１１は、プレート状（円板状）である。第１部分１１は、電子放出面８の反対方向を向く面９を有する。電子放出面８は、＋Ｚ方向を向く。面９は、−Ｚ方向を向く。カソード２は、電子放出面８の中心と軸Ｊとが一致するように、ヒータ５に支持される。
【００３８】
第２部分１２は、棒状である。カソード２は、棒状の第２部分１２の長手方向と平行な軸と軸Ｊとが一致するように、ヒータ５に支持される。ＸＹ平面内において、第１部分１１の外形は、第２部分１２の外形よりも大きい。第２部分１２は、第１部分１１に対して、電子放出面８が面する空間とは反対側の空間（面９が面する空間）に配置される。第２部分１２は、第１部分１１に対して−Ｚ側に配置される。第２部分１２は、第１部分１１の面９に接続されるように配置される。
【００３９】
第２部分１２の表面は、軸Ｊの周囲に配置される表面１４５と、電子放出面８の反対方向を向く表面２１とを有する。以下の説明において、表面１４５を適宜、側面１４５と称し、表面２１を適宜、下面２１と称する。側面１４５の少なくとも一部は、Ｚ軸（軸Ｊ）と平行である。下面２１は、−Ｚ方向を向く。本実施形態において、下面２１は、ＸＹ平面と実質的に平行である。
【００４０】
第２部分１２は、ヒータ５の少なくとも一部が配置される凹部１０を有する。第１ヒータ５１及び第２ヒータ５２がそれぞれ配置されるように、第２部分１２に２つの凹部１０が形成される。凹部１０は、軸Ｊに対して一側（＋Ｘ側）及び他側（−Ｘ側）のそれぞれに形成される。以下の説明において、第１ヒータ５１の少なくとも一部が配置される凹部１０を適宜、第１凹部１０１と称し、第２ヒータ５２の少なくとも一部が配置される凹部１０を適宜、第２凹部１０２と称する。
【００４１】
凹部１０は、Ｚ軸方向に関して第２部分１２のほぼ中央に形成される。第２部分１２は、Ｚ軸方向に配置される複数の部分１２１、部分１２２、及び部分１２３を含む。部分１２１は、凹部１０が形成された部分である。部分１２２及び部分１２３は、凹部１０が形成されていない部分である。以下の説明において、凹部１０が形成された部分１２１を適宜、形成部１２１と称し、凹部１０が形成されていない部分１２２及び部分１２３のそれぞれを適宜、非形成部１２２及び非形成部１２３と称する。
【００４２】
非形成部１２２は、形成部１２１の＋Ｚ側に配置される。非形成部１２２は、形成部１２１よりも第１部分１１に近い。非形成部１２３は、形成部１２１の−Ｚ側に配置される。非形成部１２３は、形成部１２１よりも第１部分１１から遠い。ＸＹ平面内において、非形成部１２２及び非形成部１２３の外形は、形成部１２１の外形よりも大きい。すなわち、本実施形態において、第２部分１２は、外形が小さい（細い）形成部１２１と、Ｚ軸方向に関して形成部１２１の一側（＋Ｚ側）に配置され、形成部１２１よりも外形が大きい（太い）非形成部１２２と、形成部１２１の他側（−Ｚ側）に配置され、形成部１２１よりも外形が大きい（太い）非形成部１２３とを含む。ＸＹ平面内において、非形成部１２２及び非形成部１２３の外形は、円形である。凹部１０を有する第２部分１２は、例えば、円柱状の部材に切削加工などを施すことにより形成される。
【００４３】
凹部１０は、内面１５を有する。側面１４５は、凹部１０の内面１５と、凹部１０（内面１５）の外側の外面１４とを含む。外面１４は、凹部１０（内面１５）の周囲の少なくとも一部に配置される。外面１４は、非形成部１２２の表面及び非形成部１２３の表面を含む。また、外面１４は、内面１５の外側の形成部１２１の表面を含む。外面１４は、Ｚ軸（軸Ｊ）と実質的に平行である。
【００４４】
ヒータ５の表面は、内面１５の少なくとも一部と接触する。内面１５は、第１面（第１領域）１５１と、第１面１５１とは異なる方向を向く第２面（第２領域）１５２と、第１面１５１及び第２面１５２とは異なる方向を向く第３内面（第３領域）１５３とを含む。第１面１５１は、Ｚ軸と交差するように配置される。第２面１５２は、Ｚ軸と交差し、間隙Ｇａを介して第１面１５１と対向するように配置される。第３面１５３は、第１面１５１と第２面１５２とを結ぶように配置される。第１面１５１は、第２面１５２よりも＋Ｚ側に配置される。第１面１５１は、電子放出面８の反対方向（−Ｚ方向）を向く。第２面１５２は、電子放出面８と同方向（＋Ｚ方向）を向く。第１面１５１、第２面１５２、及び第３面１５３はそれぞれ、平面（平坦）である。第１面１５１と第２面１５２とは実質的に平行である。第１面１５１及び第２面１５２はそれぞれ、Ｚ軸と直交する。第１面１５１及び第２面１５２は、ＸＹ平面（電子放出面８）と実質的に平行である。第１凹部１０１の第３面１５３と第２凹部１０２の第３面１５３とは実質的に平行である。第３面１５３は、Ｚ軸（軸Ｊ）と実質的に平行である。第３面１５３は、ＹＺ平面と実質的に平行である。第１面１５１と第３面１５３とがなす角度は、ほぼ９０度である。第２面１５２と第３面１５３とがなす角度は、ほぼ９０度である。なお、第３面１５３の少なくとも一部が、Ｚ軸（軸Ｊ）に対して傾斜してもよい。
【００４５】
第３面１５３の面積は、第１面１５１の面積及び第２面１５２の面積よりも大きい。Ｚ軸方向に関する第３面１５３の寸法Ｈ３は、Ｙ軸方向に関する第３面１５３の寸法Ｗ３よりも大きい。なお、寸法Ｈ３が寸法Ｗ３よりも小さくてもよいし、寸法Ｈ３と寸法Ｗ３とが等しくてもよい。
【００４６】
図４及び図５に示すように、ヒータ５の少なくとも一部が凹部１０に配置される。ヒータ５は、第２部分１２を支持する。第１ヒータ５１と第２ヒータ５２とは、第２部分１２を挟んで支持する。ヒータ５（第１ヒータ５１及び第２ヒータ５２）は、第２部分１２と接触し、第１部分１１とは接触しない。ヒータ５の少なくとも一部が凹部１０に配置されている状態において、ヒータ５は、第１部分１１の面９と離れる。ヒータ５の少なくとも一部は、凹部１０の内面１５と接触する。本実施形態において、ヒータ５は、凹部１０（内面１５）の外側の第２部分１２の外面１４とは接触しない。
【００４７】
本実施形態において、内面１５のほぼ全部の領域とヒータ５の表面とが接触する。内面１５のほぼ全部の領域とヒータ５の表面とが接触するように、ヒータ５の形状及び凹部１０の形状が定められている。ヒータ５は、ブロック状（直方体状）である。内面１５の第１面１５１、第２面１５２、及び第３面１５３のそれぞれがヒータ５の表面と接触する。
【００４８】
図５に示すように、ヒータ５の一部が凹部１０に配置されている状態において、そのヒータ５の他の一部は、凹部１０の外側にはみ出す。Ｙ軸方向に関して、ヒータ５の寸法Ｄ５は、第２部分１２の寸法Ｄ１２よりも大きい。
【００４９】
次に、本実施形態に係るカソード２を備える電子銃１の動作の一例について説明する。支持電極６に電流が通されると、ヒータ５が発熱する。ヒータ５が発熱することによって、カソード２が加熱される。カソード２が加熱されると、カソード２の電子放出面８から電子（熱電子）が放出される。カソード２から放出された電子は、ウェーネルト電極３及びアノード４によって集束及び加速され、電子ビームとなって対象物に照射される。
【００５０】
電子放出面８は、第２部分１２よりも大きい第１部分１１に設けられる。電子放出面８の面積が大きいので、その電子放出面８から多くの電子が放出可能である。ヒータ５は、第１部分１１とは接触せず、第１部分１１から離れて配置される。ヒータ５は、電子放出面８からの電子の放出が阻害されないように、第２部分１２を支持する。これにより、電子放出面８からの電子の放出が安定して行われる。
【００５１】
第２部分１２の凹部１０にヒータ５の少なくとも一部が配置されることにより、カソード２の位置が固定される。電子銃１に、例えば、衝撃、振動などに起因する外力が作用した場合でも、ヒータ５に対するカソード２の位置の変化が抑制される。また、凹部１０の内面１５とヒータ５の表面とが接触することにより、カソード２とヒータ５との接触面積が大きくなり、その結果、カソード２とヒータ５との間の摩擦力が大きくなる。そのため、ヒータ５に対するカソード２の位置の変化が抑制される。
【００５２】
また、カソード２とヒータ５との接触面積が大きくなると、カソード２はヒータ５で効率良く加熱される。また、カソード２とヒータ５との接触面積が大きいので、例えば加熱などによりカソード２が消耗（蒸発）しても、カソード２とヒータ５とは長期間接触し続けることができる。
【００５３】
本実施形態においては、凹部１０の内面１５は、第１面１５１と、第２面１５２と、第３面１５３とを含む。第１面１５１及び第２面１５２とヒータ５とが接触することによって、Ｚ軸方向に関するカソード２の位置の変化が抑制される。すなわち、第１面１５１とヒータ５とが接触することによって、カソード２が−Ｚ方向に移動することが抑制される。第２面１５２とヒータ５とが接触することによって、カソード２が＋Ｚ方向に移動することが抑制される。また、第１面１５１及び第２面１５２の少なくとも一方とヒータ５とが接触することによって、カソード２がθＸ方向に移動（回転）したり、θＹ方向に移動（回転）したりすることが抑制される。また、第３面１５３とヒータ５とが接触することによって、Ｘ軸方向に関するカソード２の位置の変化が抑制される。第２部分１２（形成部１２１）に対して＋Ｘ側に第１ヒータ５１が配置されているため、カソード２が＋Ｘ方向に移動することが抑制される。第２部分１２（形成部１２１）に対して−Ｘ側に第２ヒータ５２が配置されているため、カソード２が−Ｘ方向に移動することが抑制される。また、第１面１５１、第２面１５２、及び第３面１５３とヒータ５との摩擦力によって、Ｙ軸方向に関するカソード２の位置の変化が抑制される。このように、本実施形態においては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の３つの並進方向に関するカソード２の位置の変化が抑制されるとともに、θＸ、θＹ、及びθＺの３つの回転方向に関するカソード２の位置の変化が抑制される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、カソード２の位置が変化することが抑制される。また、カソード２が第１ヒータ５１と第２ヒータ５２との間から脱落することが抑制される。本実施形態において、カソード２は、第２部分１２と、その第２部分１２の一端部側に配置され、第２部分１２よりも大きい第１部分１１とを含み、第２部分１２がヒータ５によって支持される。そのため、カソード２が十分に保持されないと、カソード２が動いてしまう可能性がある。例えば、第２部分１２の一端部側と他端部側との質量（重量）のバランスにより、カソード２が回転方向に変位（回転）してしまう可能性が高くなる。本実施形態によれば、第２部分１２に凹部１０が形成され、その凹部１０にヒータ５の少なくとも一部が配置されるので、カソード２の位置が良好に固定される。
【００５５】
また、本実施形態によれば、ヒータ５は、例えば電子放出面８の中心と軸Ｊとが一致し続けるように、カソード２を支持可能である。また、ヒータ５は、電子放出面８がＸＹ平面に対して傾斜しないように、カソード２を支持可能である。そのため、例えば電子ビームの進行方向の変化が抑制される。また、カソード２とヒータ５との接触面積が大きいので、ヒータ５によってカソード２が効率良く加熱される。また、カソード２とヒータ５との接触面積が大きいので、加熱などによりカソード２の一部が消耗しても、カソード２とヒータ５とは長期間接触し続けることができる。そのため、電子銃１の性能の低下が抑制され、電子銃１の長寿命化及び信頼性の向上を図ることができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００５７】
図６は、凹部１０Ｂを有するカソード２Ｂ及びヒータ５Ｂの一例を示す図である。図６に示すように、凹部１０Ｂは、内面１５Ｂを有する。内面１５Ｂは、第１面１５１Ｂと、第１面１５１Ｂとは異なる方向を向く第２面１５２Ｂと、第１面１５１Ｂ及び第２面１５２Ｂとは異なる方向を向く第３面１５３Ｂとを含む。第１面１５１Ｂは、第２面１５２Ｂ及び第３面１５３Ｂよりも＋Ｚ側（第１部分１１側）に配置される。第１面１５１Ｂと第２面１５２Ｂとは間隙を介して対向する。第３面１５３Ｂは、第１面１５１Ｂと第２面１５２Ｂとを結ぶ。第１面１５１Ｂ及び第２面１５２Ｂはそれぞれ、軸Ｊに対して傾斜する斜面である。第１面１５１Ｂは、軸Ｊに対して外側に向かって＋Ｚ方向（第１部分１１に近づく方向）に傾斜する。第２面１５２Ｂは、軸Ｊに対して外側に向かって−Ｚ方向（第１部分１１から離れる方向）に傾斜する。ヒータ５Ｂの形状は、凹部１０Ｂの内面１５Ｂのほぼ全部の領域と接触するように定められている。内面１５Ｂの第１面１５１Ｂ、第２面１５２Ｂ、及び第３面１５３Ｂのそれぞれがヒータ５Ｂの表面と接触する。図６に示す例においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に関するカソード２Ｂの位置の変化が抑制される。
【００５８】
図７は、凹部１０Ｃを有するカソード２Ｃ及びヒータ５Ｃの一例を示す図である。図７に示すように、凹部１０Ｃは、内面１５Ｃを有する。内面１５Ｃは、第１面１５１Ｃと、第１面１５１Ｃとは異なる方向を向く第２面１５２Ｃとを含む。第１面１５１Ｃは、第２面１５２Ｃよりも＋Ｚ側（第１部分１１側）に配置される。本実施形態において、第１面１５１Ｃの端部（下端）と第２面１５２Ｃの端部（上端）とが結ばれる。第１面１５１Ｃ及び第２面１５２Ｃはそれぞれ、軸Ｊに対して傾斜する斜面である。第１面１５１Ｃは、軸Ｊに対して外側に向かって＋Ｚ方向（第１部分１１に近づく方向）に傾斜する。第２面１５２Ｃは、軸Ｊに対して外側に向かって−Ｚ方向（第１部分１１から離れる方向）に傾斜する。ヒータ５Ｃの形状は、凹部１０Ｃの内面１５Ｃのほぼ全部の領域と接触するように定められている。内面１５Ｃの第１面１５１Ｃ及び第２面１５２Ｃのそれぞれがヒータ５Ｃの表面と接触する。図７に示す例においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に関するカソード２Ｃの位置の変化が抑制される。
【００５９】
図８は、凹部１０Ｄを有するカソード２Ｄ及びヒータ５Ｄの一例を示す図である。図８に示すように、凹部１０Ｄは、内面１５Ｄを有する。内面１５Ｄは、曲面を含む。内面１５Ｄは、ＸＺ平面内において円弧状でもよい。ヒータ５Ｄの形状は、凹部１０Ｄの内面１５Ｄのほぼ全部の領域と接触するように定められている。図８に示す例においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に関するカソード２Ｄの位置の変化が抑制される。
【００６０】
図９は、凹部１０Ｅを有するカソード２Ｅ及びヒータ５Ｅの一例を示す図である。図９に示すように、凹部１０Ｅの内面１５Ｅは、第１面１５１Ｅと、第１面１５１Ｅよりも−Ｚ側に配置される第２面１５２Ｅとを含む。第１面１５１Ｅは、軸Ｊに対して外側に向かって＋Ｚ方向に傾斜する。第２面１５２Ｅは、Ｚ軸と直交する。第２面１５２Ｅは、ＸＹ平面と平行な平面である。図９に示す例においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に関するカソード２Ｅの位置の変化が抑制される。
【００６１】
図１０は、凹部１０Ｆを有するカソード２Ｆ及びヒータ５Ｆの一例を示す図である。図１０に示すように、凹部１０Ｆの内面１５Ｆは、第１面１５１Ｆと、第１面１５１Ｆよりも−Ｚ側に配置される第２面１５２Ｆとを含む。第１面１５１Ｆは、Ｚ軸と直交する。第１面１５１Ｆは、ＸＹ平面と平行な平面である。第２面１５２Ｆは、軸Ｊに対して外側に向かって−Ｚ方向に傾斜する。図１０に示す例においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に関するカソード２Ｆの位置の変化が抑制される。
【００６２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るヒータ５Ｇの一例を示す斜視図である。ヒータ５Ｇは、図４などを参照して説明したカソード２を支持可能である。図１１において、ヒータ５Ｇは、第２部分１２に形成された凹部１０に配置される凸部１６を有する。凸部１６の外面１７は、凹部１０の内面１５と接触可能である。
【００６３】
図１２は、ヒータ５Ｇでカソード２が支持されている状態の一例を示す断面図である。図１２に示すように、ヒータ５Ｇの凸部１６がカソード２の凹部１０に配置される。凹部１０の内面１５のほぼ全部の領域と凸部１６の外面１７とが接触するように、凸部１６の形状及び凹部１０の形状が定められている。
【００６４】
ヒータ５Ｇは、凹部１０の外側の第２部分１２の外面１４の少なくとも一部と対向する対向面１８を有する。対向面１８は、凸部１６に対して＋Ｚ側に配置された第１対向面１８１と、凸部１６に対して−Ｚ側に配置された第２対向面１８２とを含む。第１対向面１８１は、第２部分１２の非形成部１２２の外面１４の少なくとも一部と対向する。第２対向面１８２は、第２部分１２の非形成部１２３の外面１４の少なくとも一部と対向する。
【００６５】
凹部１０に凸部１６が配置され、内面１５と外面１７とが接触された状態で、第１対向面１８１は、非形成部１２２の外面１４の少なくとも一部と接触し、第２対向面１８２は、非形成部１２３の外面１４の少なくとも一部と接触する。すなわち、本実施形態において、ヒータ５Ｇは、凹部１０の内面１５、及び凹部１０（内面１５）の外側の第２部分１２の外面１４の一部（非形成部１２２の表面の一部及び非形成部１２３の表面の一部）と接触するように第２部分１２を支持する。
【００６６】
本実施形態によれば、カソード２とヒータ５Ｇとの接触面積はさらに大きくなる。したがって、カソード２の位置が良好に固定され、カソード２の位置の変化が抑制される。また、カソード２がヒータ５Ｇによって効率良く加熱される。
【００６７】
図１３は、ヒータ５Ｈの一例を示す斜視図である。ヒータ５Ｈは、図６を参照して説明したカソード２Ｂを支持可能である。ヒータ５Ｈは、凹部１０Ｂの内面１５Ｂのほぼ全部の領域と接触可能な外面１７Ｈを有する凸部１６Ｈを有する。ヒータ５Ｈを用いてカソード２Ｂ（第２部分１２）を支持する場合、凹部１０Ｂにヒータ５Ｈの凸部１６Ｈが配置される。ヒータ５Ｈは、凹部１０Ｂの内面１５Ｂ、及び凹部１０Ｂの外側の第２部分１２の外面１４の少なくとも一部と接触するように、第２部分１２を支持する。
【００６８】
図１４は、ヒータ５Ｉの一例を示す斜視図である。ヒータ５Ｉは、図７を参照して説明したカソード２Ｃを支持可能である。ヒータ５Ｉは、凹部１０Ｃの内面１５Ｃのほぼ全部の領域と接触可能な外面１７Ｉを有する凸部１６Ｉを備える。ヒータ５Ｉを用いてカソード２Ｃ（第２部分１２）を支持する場合、凹部１０Ｃにヒータ５Ｉの凸部１６Ｉが配置される。ヒータ５Ｉは、凹部１０Ｃの内面１５Ｃ、及び凹部１０Ｃの外側の第２部分１２の外面１４の少なくとも一部と接触するように、第２部分１２を支持する。
【００６９】
図１５は、ヒータ５Ｊの一例を示す斜視図である。ヒータ５Ｊは、図８を参照して説明したカソード２Ｄを支持可能である。ヒータ５Ｊは、凹部１０Ｄの内面１５Ｄのほぼ全部の領域と接触可能な外面１７Ｊを有する凸部１６Ｊを備える。ヒータ５Ｊを用いてカソード２Ｄ（第２部分１２）を支持する場合、凹部１０Ｄにヒータ５Ｊの凸部１６Ｊが配置される。ヒータ５Ｊは、凹部１０Ｄの内面１５Ｄ、及び凹部１０Ｄの外側の第２部分１２の外面１４の少なくとも一部と接触するように、第２部分１２を支持する。
【００７０】
なお、図９を参照して説明した凹部１０Ｅを有する第２部分１２が、その凹部１０Ｅに配置される凸部を有するヒータで支持されてもよい。なお、図１０を参照して説明した凹部１０Ｆを有する第２部分１２が、その凹部１０Ｆに配置される凸部を有するヒータで支持されてもよい。
【００７１】
＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。図１６は、本実施形態に係るカソード２Ｋ及びヒータ５Ｇの一例を示す斜視図である。図１６において、カソード２Ｋは、凹部１０Ｋを有する。凹部１０Ｋは、第２部分１２Ｋに形成される。第２部分１２Ｋは、棒状である。本実施形態において、凹部１０Ｋは、軸Ｊを囲むように形成される。軸Ｊの周囲に形成された凹部１０Ｋに、ヒータ（５など）の少なくとも一部が配置される。図１６は、第２部分１２Ｋが２つのヒータ５Ｇで挟まれてに支持される例を示す。ヒータ５Ｇは、図１１などを参照して説明したような凸部１６を有する。凸部１６は、凹部１０Ｋに配置される。ヒータ５Ｇは、凹部１０Ｋの内面１５Ｋ、及び凹部１０Ｋの外側の第２部分１２Ｋの外面１４Ｋの一部と接触するように第２部分１２Ｋを支持する。本実施形態においても、カソード２Ｋの位置の変化が抑制される。
【００７２】
＜第５実施形態＞
第５実施形態について説明する。図１７は、本実施形態に係る凹部１０Ｌを有するカソード２Ｌの一例を示す図である。凹部１０Ｌは、第２部分１２Ｌに形成される。凹部１０Ｌは、内面１５Ｌを有する。内面１５Ｌは、ＸＹ平面と平行な第１面１５１Ｌと、ＹＺ平面と平行な第３面１５３Ｌと、ＸＺ平面と平行な第４面１５４Ｌ及び第５面１５５Ｌとを含む。第４面１５４Ｌと第５面１５５Ｌとは、間隙を介して対向する。第３面１５３Ｌは、第４面１５４Ｌと第５面１５５Ｌとを結ぶように配置される。第１面１５１Ｌと第３面１５３Ｌとがなす角度は、ほぼ９０度である。第３面１５３Ｌと第４面１５４Ｌとがなす角度は、ほぼ９０度である。第３面１５３Ｌと第５面１５５Ｌとがなす角度は、ほぼ９０度である。
【００７３】
凹部１０Ｌにヒータ５Ｌが配置される。内面１５Ｌのほぼ全部の領域とヒータ５Ｌの表面とが接触する。第１面１５１Ｌとヒータ５Ｌとが接触することによって、カソード２Ｌが−Ｚ方向に移動することが抑制される。また、第３面１５３Ｌ、第４面１５４Ｌ、及び第５面１５５Ｌとヒータ５Ｌとの摩擦力によって、＋Ｚ方向及び−Ｚ方向に関するカソード２Ｌの位置の変化が抑制される。また、第１面１５１Ｌ、第３面１５３Ｌ、第４面１５４Ｌ、及び第５面１５５Ｌとヒータ５Ｌとが接触することによって、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向にカソード２Ｌの位置の変化が抑制される。
【００７４】
＜第６実施形態＞
第６実施形態について説明する。図１８は、本実施形態に係る凹部１０Ｍを有するカソード２Ｍ及びヒータ５Ｍの一例を示す図である。凹部１０Ｍは、第２部分１２Ｍに形成される。図１８に示すように、凹部１０Ｍの内面１５Ｍの少なくとも一部が、Ｘ軸と平行な軸Ｊｘを囲むように配置される。ヒータ５Ｍは、凸部１６Ｍと、凸部１６Ｍの周囲に配置される対向面１８Ｍとを有する。凸部１６Ｍの外面１７Ｍは、内面１５Ｍと接触可能である。対向面１８Ｍは、凹部１０Ｍ（内面１５Ｍ）の外側の第２部分１２Ｍの外面１４Ｍと接触可能である。凸部１６Ｍが凹部１０Ｍに配置されることにより、カソード２Ｍの位置が良好に固定される。
【００７５】
なお、図１８に示す例において、ＸＹ平面内における第２部分１２Ｍの外形は四角形である。第２部分１２Ｍは、四角柱状である。対向面１８Ｍは、平面（平坦）である。対向面１８Ｍが対向する第２部分１２Ｍの外面１４Ｍも平面（平坦）である。これにより、外面１４Ｍと対向面１８Ｍとの接触面積は大きくなる。そのため、カソード２Ｍの位置が良好に固定されるとともに、ヒータ５Ｍによってカソード２Ｍは効率良く加熱される。
【００７６】
なお、上述の第１〜第５実施形態で説明したカソード（２など）の第２部分（１２など）が四角柱状でもよい。凹部（１０など）が形成されていない非形成部１２２及び非形成部１２３のＸＹ平面内における外形が四角形でもよい。以下で説明する実施形態においても同様である。
【００７７】
＜第７実施形態＞
第７実施形態について説明する。図１９は、本実施形態に係るカソード２Ｆの一例を示す斜視図である。図２０は、本実施形態に係るヒータ５Ｎの一例を示す斜視図である。図２１は、カソード２Ｆが２つのヒータ５Ｎで挟まれて支持されている状態の一例を示す断面図である。カソード２Ｆは、図１０を参照して説明したような凹部１０Ｆを有する。
【００７８】
凹部１０Ｆは、ＸＹ平面と平行な第１面１５１Ｆと、軸Ｊに対して傾斜する第２面１５２Ｆとを含む内面１５Ｆを有する。ヒータ５Ｎは、内面１５Ｆのほぼ全域と接触可能である。図２１に示すように、ヒータ５Ｎの一部は、凹部１０Ｆの外側にはみ出す。
【００７９】
本実施形態において、カソード２Ｆを支持する支持部材１９が設けられる。支持部材１９は、カソード２Ｆのヒータ５Ｎに支持される部位とは異なる部位を支持する。ヒータ５Ｎは、凹部１０Ｆの内面１５Ｆに接触し、その内面１５Ｆを支持する。すなわち、カソード２Ｆにおいてヒータ５Ｆに支持される部位は、内面１５Ｆ（凹部１０Ｆ）である。支持部材１９は、内面１５Ｆとは異なるカソード２Ｆの一部を支持する。
【００８０】
支持部材１９は、第２部分１２を支持する。支持部材１９は、内面１５Ｆとは異なる第２部分１２の一部を支持する。支持部材１９は、第１部分１１とは接触しない。支持部材１９は、電子放出面８とは反対方向を向く第２部分１２の下面２１と対向するように配置される。支持部材１９は、下面２１と接触するように配置されてもよい。
【００８１】
本実施形態において、第２部分１２は孔部２０を有する。なお、孔部を、凹部と称してもよいし、開口と称してもよい。孔部２０は、下面２１に形成される。支持部材１９の一部は、孔部２０に配置される。支持部材１９は、孔部２０の内面に接触し、その孔部２０の内面を支持する。
【００８２】
本実施形態において、支持部材１９は、円錐状の部材である。孔部２０の形状は、孔部２０の内面の少なくとも一部と支持部材１９とが接触するように定められている。
【００８３】
本実施形態において、カソード２Ｆは、２つのヒータ５Ｎ及び支持部材１９で支持される。そのため、カソード２Ｆの位置が良好に固定される。本実施形態においては、下面２１に形成された孔部２０に支持部材１９が配置される。これにより、支持部材１９は、少なくともＸＹ平面内におけるカソード２の移動を抑制可能である。
【００８４】
本実施形態において、支持部材１９が複数設けられてもよい。その複数の支持部材１９で、カソード２Ｆの複数の部位のそれぞれが支持されてもよい。なお、カソード２Ｆに孔部２０が形成されなくてもよい。支持部材１９は、孔部２０が形成されていない下面２１を支持してもよい。
【００８５】
本実施形態においては、カソード２Ｆが支持部材１９で支持されることとしたが、図４などを参照して説明したカソード２がヒータ及び支持部材１９で支持されてもよいし、図６、図７、図８、図９などを参照して説明したカソード２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅがヒータ及び支持部材１９で支持されてもよいし、図１６、図１７、図１８などを参照して説明したカソード２Ｋ、２Ｌ、２Ｍがヒータ及び支持部材１９で支持されてもよい。
【００８６】
図２２は、本実施形態に係るカソード２Ｆｂ及びヒータ５Ｎの一例を示す斜視図である。図２２に示すようなカソード２Ｆｂの第２部分１２Ｆｂが、２つのヒータ５Ｎ及び支持部材１９で支持されてもよい。図２２に示すように、カソード２Ｆｂは、軸Ｊを囲むように形成された凹部１０Ｆｂを有する。凹部１０Ｆｂは、内面１５Ｆｂを有する。内面１５Ｆｂは、ＸＹ平面と平行な第１面１５１Ｆｂと、第１面１５１Ｆｂの−Ｚ側に配置され、軸Ｊに対する放射方向に関して外側に向かって−Ｚ方向に傾斜する第２面１５２Ｆｂとを含む。
【００８７】
＜第８実施形態＞
第８実施形態について説明する。図２３は、本実施形態に係るカソード２Ｐ及びヒータ５Ｐの一例を示す図である。図２３に示すように、カソード２Ｐは、第１部分１１Ｐと第２部分１２Ｐとを含む。第１部分１１Ｐは、第２部分１２Ｐの＋Ｚ側に配置される。第２部分１２Ｐに、ヒータ５Ｐの少なくとも一部が配置される凹部１０Ｐが形成される。ヒータ５Ｐは、第２部分１２Ｐを挟んで支持する第１ヒータ５１Ｐと第２ヒータ５２Ｐとを含む。本実施形態においては、第１ヒータ５１Ｐと第２ヒータ５２Ｐとの間にカソード２Ｐの重心Ｇが位置するように、カソード２Ｐが第１ヒータ５１Ｐ及び第２ヒータ５２Ｐによって支持される。
【００８８】
カソード２Ｐの重心Ｇは、第１ヒータ５１Ｐが接触するカソード２Ｐの第１部位（第１接触面）３１と、第２ヒータ５２Ｐが接触するカソード２の第２部位（第２接触面）３２との間に位置する。第１接触面３１は、第１ヒータ５１Ｐからの力が作用する面（作用面、支持面）である。第２接触面３２は、第２ヒータ５２Ｐからの力が作用する面である。重心Ｇは、第１接触面３１の中心（支持点）と、第２接触面３２の中心（支持点）との間に位置する。
【００８９】
カソード２Ｐの重心Ｇは、Ｚ軸方向に関して第２部分１２Ｐの中心よりも＋Ｚ側に位置する。換言すれば、Ｚ軸方向に関して、重心Ｇと第２部分１２Ｐの−Ｚ側の端部との距離は、重心Ｇと第２部分１２Ｐの＋Ｚ側の端部との距離よりも長い。第１ヒータ５１Ｐ及び第２ヒータ５２Ｐよりも−Ｚ側に配置される第２部分１２Ｐの寸法Ｈｂは、第１ヒータ５１Ｐ及び第２ヒータ５２Ｐよりも＋Ｚ側に配置される第２部分１２Ｐの寸法Ｈａよりも大きい。寸法Ｈａ及び寸法Ｈｂは、Ｚ軸方向に関する寸法である。
【００９０】
本実施形態によれば、第１ヒータ５１Ｐと第２ヒータ５２Ｐとの間にカソード２Ｐの重心Ｇが位置するため、外力が作用しても、例えば回転方向に関するカソード２Ｐの変位（回転、傾斜）が抑制される。例えば図２４に示すように、第１ヒータ５１Ｐ及び第２ヒータ５２Ｐよりも＋Ｚ側に配置されるカソード２Ｐの一部分と−Ｚ側に配置されるカソード２Ｐの一部分とのそれぞれに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に力Ｆが作用しても、カソード２Ｐに対するモーメントの作用が抑制され、θＸ方向に関するカソード２Ｐの移動（回転、傾斜）が抑制される。
【００９１】
図２５は、カソード２Ｑ及びヒータ５Ｑの一例を示す図である。図２５において、カソード２Ｑは、電子放出面８を有する第１部分１１Ｑと、軸Ｊと直交するＸＹ平面内における外形が第１部分１１Ｑよりも小さい第２部分１２Ｑと、ＸＹ平面内における外形が第２部分１２Ｑよりも大きい第３部分１３Ｑとを含む。第２部分１２Ｑは、凹部１０Ｑを有する。ヒータ５Ｑ（第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑ）の少なくとも一部は、凹部１０Ｑに配置される。第１部分１１Ｑは、第２部分１２Ｑの一端部（＋Ｚ側の端部）と接続される。第３部分１３Ｑは、第２部分１２Ｑの他端部（−Ｚ側の端部）と接続される。第１部分１１Ｑ及び第３部分１３Ｑはそれぞれ、プレート状である。ＸＹ平面内において、第１部分１１Ｑの外形と第３部分１３Ｑの外形とは実質的に等しい。Ｚ軸方向に関して、第１部分１１Ｑの寸法と第３部分１３Ｑの寸法とは実質的に等しい。カソード２Ｑの重心Ｇは、Ｚ軸方向に関する第２部分１２Ｑの中心と一致する。第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑは、Ｚ軸方向に関して第２部分１２Ｑの中心を挟むように支持する。本実施形態において、第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑよりも＋Ｚ側に配置される第２部分１２Ｑの寸法Ｈｃと、第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑよりも−Ｚ側に配置される第２部分１２Ｑの寸法Ｈｄとは、実質的に等しい。
【００９２】
図２５に示す例においては、第２部分１２Ｑの一端部側に第１部分１１Ｑが配置され、第２部分１２Ｑの他端部側に第３部分１３Ｑが配置されており、一端部側と他端部側との重量のバランスが良い。図２５に示す例においても、第１ヒータ５１Ｑと第２ヒータ５２Ｑとの間にカソード２Ｑの重心Ｇが位置するようにカソード２Ｑが第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑで支持されることにより、外力が作用しても、回転方向（例えばθＸ方向）に関するカソード２Ｑの変位（回転、傾斜）が抑制される。また、第１ヒータ５１Ｑと第２ヒータ５２Ｑとの間にカソード２Ｑの重心Ｇが位置するようにカソード２Ｑを第１ヒータ５１Ｑ及び第２ヒータ５２Ｑで支持する場合、Ｚ軸方向に関するカソード２Ｑの寸法が大きくなることが抑制される。例えば、寸法Ｈｄが大きくなることが抑制される。
【００９３】
また、図２５に示す例においては、第１部分１１Ｑの電子放出面８の反対方向を向く第３部分１３Ｑの面２２が、電子放出面として利用可能である。例えば第１部分１１Ｑの電子放出面８が劣化した場合、第３部分１３Ｑの面２２が電子放出面として利用されてもよい。
【００９４】
なお、図２３に示したカソード２Ｐが、図２１などを参照して説明した支持部材１９で支持されてもよいし、図２５に示したカソード２Ｑが、支持部材１９で支持されてもよい。カソード２Ｑを支持部材１９で支持する場合、第３部分１３Ｑの面２２に、支持部材１９の少なくとも一部が配置される孔部２０が形成されてもよいし、孔部２０が形成されなくてもよい。
【００９５】
なお、図２３及び図２５のそれぞれに示した凹部１０Ｐ及び凹部１０Ｑは、軸Ｊに対して一側（＋Ｘ側）及び他側（−Ｘ側）のそれぞれに形成されてもよいし、軸Ｊを囲むように形成されてもよい。
【００９６】
なお、第１〜第８の実施形態においては、凹部（１０など）の内面（１５など）のほぼ全部の領域にヒータ（５など）が接触することとした。凹部の内面の一部にヒータが接触し、他の一部にヒータが接触しなくてもよい。
【００９７】
＜第９実施形態＞
第９実施形態について説明する。図２６は、本実施形態に係るカソード２Ｒ及びヒータ５Ｒの一例を示す断面図である。図２６に示すように、カソード２Ｒは、電子放出面８を有する第１部分１１Ｒと、軸Ｊと直交するＸＹ平面内における外形が第１部分１１Ｒよりも小さい第２部分１２Ｒとを含む。第１部分１１Ｒは、第２部分１２Ｒの＋Ｚ側に配置される。ヒータ５Ｒは、第２部分１２Ｒを挟んで支持する第１ヒータ５１Ｒと第２ヒータ５２Ｒとを含む。第１ヒータ５１Ｒと第２ヒータ５２Ｒとの間にカソード２Ｒの重心Ｇが位置するように、カソード２Ｒが第１ヒータ５１Ｒ及び第２ヒータ５２Ｒによって支持される。
【００９８】
本実施形態において、カソード２Ｒの第２部分１２Ｒは、凹部を有しない。第２部分１２Ｒには、ヒータ５Ｒが配置される凹部が形成されない。第２部分１２Ｒは、棒状である。第２部分１２Ｒは、円柱状である。なお、第２部分１２Ｒが、角柱状（例えば四角柱状）でもよい。
【００９９】
カソード２Ｒの重心Ｇは、第１ヒータ５１Ｒが接触するカソード２Ｒの第１部位（第１接触面）３１Ｒと、第２ヒータ５２Ｒが接触するカソード２Ｒの第２部位（第２接触面）３２Ｒとの間に位置する。重心Ｇは、第１接触面３１Ｒの中心（支持点）と、第２接触面３２Ｒの中心（支持点）との間に位置する。
【０１００】
カソード２Ｒの重心Ｇは、Ｚ軸方向に関する第２部分１２Ｒの中心よりも＋Ｚ側に位置する。換言すれば、Ｚ軸方向に関して、重心Ｇと第２部分１２Ｒの−Ｚ側の端部との距離は、重心Ｇと第２部分１２Ｒの＋Ｚ側の端部との距離よりも長い。第１ヒータ５１Ｒ及び第２ヒータ５２Ｒよりも−Ｚ側に配置される第２部分１２Ｒの寸法Ｈｆは、第１ヒータ５１Ｒ及び第２ヒータ５２Ｒよりも＋Ｚ側に配置される第２部分１２Ｒの寸法Ｈｅよりも大きい。
【０１０１】
本実施形態においても、第１ヒータ５１Ｒと第２ヒータ５２Ｒとの間にカソード２Ｒの重心Ｇが位置するため、外力が作用しても、回転方向（例えばθＸ方向）に関するカソード２Ｒの変位（回転、傾斜）が抑制される。
【０１０２】
図２７は、カソード２Ｓの一例を示す斜視図である。図２８は、カソード２Ｓ及びヒータ５Ｓの一例を示す図である。図２７及び図２８において、カソード２Ｓは、第１部分１１Ｓと、軸Ｊと直交するＸＹ平面内における外形が第１部分１１Ｓよりも小さい第２部分１２Ｓと、ＸＹ平面内における外形が第２部分１２Ｓよりも大きい第３部分１３Ｓとを含む。第２部分１２Ｓは、凹部を有しない。第１部分１１Ｓは、第２部分１２Ｓの一端部（＋Ｚ側の端部）と接続される。第３部分１３Ｓは、第２部分１２Ｓの他端部（−Ｚ側の端部）と接続される。図２７に示すように、第２部分１２Ｓは、プレート状である。第１部分１１Ｓ及び第３部分１３Ｓはそれぞれ、プレート状である。ＸＹ平面内において、第１部分１１Ｓの外形と第３部分１３Ｓの外形とは実質的に等しい。Ｚ軸方向に関して、第１部分１１Ｓの寸法と第３部分１３Ｓの寸法とは実質的に等しい。カソード２Ｓの重心Ｇは、Ｚ軸方向に関する第２部分１２Ｓの中心と一致する。ヒータ５Ｓは、第２部分１２Ｓを挟んで支持する第１ヒータ５１Ｓと第２ヒータ５２Ｓとを含む。第１ヒータ５１Ｓ及び第２ヒータ５２Ｓは、Ｚ軸方向に関して第２部分１２Ｓの中心を挟むように支持する。第１ヒータ５１Ｓ及び第２ヒータ５２Ｓよりも＋Ｚ側に配置される第２部分１２Ｓの寸法Ｈｇと、第１ヒータ５１Ｓ及び第２ヒータ５２Ｓよりも−Ｚ側に配置される第２部分１２Ｓの寸法Ｈｈとは、実質的に等しい。
【０１０３】
第２部分１２Ｓの一端部側に第１部分１１Ｓが配置され、第２部分１２Ｓの他端部側に第３部分１３Ｓが配置されている。このような構造とすることにより、一端部側と他端部側との質量（重量）のバランスが向上する。第１ヒータ５１Ｓと第２ヒータ５２Ｓとの間にカソード２Ｓの重心Ｇが位置するようにカソード２Ｓが第１ヒータ５１Ｓと第２ヒータ５２Ｓとで支持されることにより、カソード２Ｓに外力が作用しても、回転方向（例えばθＸ方向）に関するカソード２Ｓの変位（回転、傾斜）が抑制される。また、第１ヒータ５１Ｓと第２ヒータ５２Ｓとの間にカソード２Ｓの重心Ｇが位置するようにカソード２Ｓを第１ヒータ５１Ｓと第２ヒータ５２Ｓとで支持する場合、Ｚ軸方向に関するカソード２Ｓの寸法が大きくなることが抑制される。例えば寸法Ｈｈが大きくなることが抑制される。
【０１０４】
なお、カソード２Ｓにおいても、第１部分１１Ｓの電子放出面８の反対方向を向く第３部分１３Ｓの面２２Ｓが、電子放出面として利用可能である。
【０１０５】
図２９に示すように、第２部分１２Ｓｂが棒状でもよい。第２部分１２Ｓｂは、円柱状でもよいし、角柱状（例えば四角柱状）でもよい。第１ヒータ５１Ｓ及び第２ヒータ５２Ｓは、第２部分１２Ｓｂを挟んで支持可能である。
【０１０６】
本実施形態に係るカソード２Ｒ及びカソード２Ｓの少なくとも一方が、図２１などを参照して説明した支持部材１９で支持されてもよい。例えば、カソード２Ｓの第３部分１３Ｓの面２２Ｓに、支持部材１９の少なくとも一部が配置される孔部２０が形成されてもよいし、孔部２０が形成されなくてもよい。
【０１０７】
図３０は、カソードの一例を示す斜視図である。上述の第１〜第９実施形態において、図３０に示すように、電子放出面８Ｔが軸Ｊに対して傾斜する斜面を含んでもよい。例えば、第１部分１１Ｔが円錐状でもよい。なお、電子放出面８Ｔが曲面を含んでもよい。
【０１０８】
＜第１０実施形態＞
第１０実施形態について説明する。図３１は、本実施形態に係る放射線発生装置１００の一例を示す図である。放射線発生装置１００は、電子銃１と、電子銃１からの電子ビームが照射されるターゲット１０２とを備えている。電子銃１は、上述の各実施形態で説明したカソード（２など）及びヒータ（５など）の少なくとも一部を含む。放射線発生装置１００は、電子銃１から射出された電子ビームを加速する電子ビーム加速装置１０１を備えている。ターゲット１０２は、電子ビーム加速装置１０１の終端部に配置される。ターゲット１０２は、例えばタングステンを含み、電子ビームの照射によりＸ線を発生する。ターゲットから発生したＸ線は、例えばコリメータで集束され、対象物に照射される。
【０１０９】
本実施形態によれば、カソード２の変位が抑制され、電子銃１から射出される電子ビームの進行方向の変化などが抑制されるため、放射線発生装置１００の性能の低下が抑制される。
【０１１０】
なお、本実施形態に係る電子銃１は、放射線治療装置に使用されてもよいし、工業用Ｘ線ＣＴスキャン装置に使用されてもよいし、電子顕微鏡に使用されてもよい。例えば、本実施形態に係る電子銃１が、特開２００７−２６７９７１号公報に開示されているような回転ガントリー及びカウチを備える放射線治療装置に使用されてもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１  電子銃
２  カソード
４  アノード
５  ヒータ
８  電子放出面
１０  凹部
１１  第１部分
１２  第２部分
１３Ｑ  第３部分
１５  内面
１６  凸部
１９  支持部材
２０  孔部
５１  第１ヒータ
５２  第２ヒータ
１００  放射線発生装置
１０２  ターゲット
Ｊ  軸
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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