(57)【要約】【課題】放出ガスの捕獲と電子放出抑制の両方を同時に実現し、アーキング対策の十分な効果が得られるようにする。【解決手段】陰極１の端部のエンドハット４の表面に、電子放出抑制部材を設けると共に、エンドハット４のポールピース側のカソードスリーブ５に、凸状の第２電極１０を形成し、この第２電極１０とエンドハット４の間に、ゲッタ金属１１を設ける。上記第２電極１０の代わりに凹部を形成し、この凹部にゲッタ金属１２を設けてもよい。第２電極１０又は凹部を設けたカソードスリーブが形成する電場分布と外部磁場よって、電子が周回運動して残留ガスをイオン化することで、残留ガスがゲッタ金属１１，１２に捕獲される。また、エンドハットに電子放出抑制部材とゲッタ金属（１４ｂ，１６）の両方を配置してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、
上記エンドハットの表面に、電子放出抑制部材を設けると共に、
上記作用空間の外であって、上記磁界が印加されている上記エンドハットのポールピース側の上記カソードスリーブに、電場を傾けるための構造体を設け、この構造体と上記エンドハットとの間にゲッタ部材を配置することを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
上記構造体として、上記カソードスリーブから上記陽極側に突出する第２電極を備え、
この第２電極と上記エンドハットの間に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネトロン。
【請求項３】
上記構造体として、上記カソードスリーブに凹部を備え、
この凹部に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネトロン。
【請求項４】
陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、
上記作用空間内の上記エンドハットのポールピース側部分の表面に、電子放出抑制部材を設けると共に、
上記エンドハットの陰極側部分に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とするマグネトロン。
【請求項５】
陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、
上記作用空間内の上記エンドハットをゲッタ部材で形成すると共に、
上記エンドハットのポールピース側の面及び側面に電子放出抑制部材を設けたことを特徴とするマグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネトロン、特に陰極部にゲッタ材を配置するマグネトロンの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力電力が要求されるマグネトロンでは、その動作中の管内真空度を高真空（１０−８Ｐａ以下）に維持する高い技術が必要である。特に、電場と磁場が印加される作用空間及びその周辺の真空度が劣化すると、陽極電圧及び陽極電流が大きいためにアーキングが生じる。このアーキングによるダメージは、マグネトロンの特性に大きな影響を与えることから、管内真空度、特に作用空間及びその周辺の真空度を高い水準に維持することが重要であり、そのことが求められてきた。
【０００３】
一方、高出力電力マグネトロンでは、陽極電圧及び陽極電流が大きいため、陽極の温度が上昇して、その表面及び周辺からのガスや電子の放出が増える。また、陰極へのバックヒートも同時に大きくなるので、陰極の温度も上昇し、エミッタ材蒸発によるガスの放出が増えることになる。これらガスの放出が、電子密度の高い作用空間及びその周辺で生じると、ガスが電子と衝突することで、放出したガスはイオン化される。このイオン化されたガスは、陽極電圧で加速されて陰極やエンドハットの表面と衝突することにより、更なるガスや電子を放出し、アーキングへと雪崩的に進行し、真空度が劣化する。
【０００４】
従来では、アーキング対策の一つとして、陽極との距離が最も近くアーキングが生じ易いエンドハットの表面に、電子放出を抑制する部材（仕事関数の大きいもの、２次電子増倍係数の小さいもの）である炭化（金属）膜（例えば、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化シリコン）や酸化（金属）膜（例えば、酸化クロム、酸化シリコン）等を形成している。
【０００５】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に、従来のマグネトロンの各種の構成例が示されている。図３（Ａ）の場合は、電子放出抑制部材を設けたものであり、符号の１は、陰極（カソード）、２は陽極、３は電界を印加するための一対のポールピース、４は陰極１の端部を構成するフランジ状のエンドハットで、このエンドハット４の表面に、上述した炭化膜、酸化膜等の電子放出抑制膜が形成されている。なお、５はカソードスリーブである。このような図３（Ａ）の構成によれば、電子放出を抑制することができる。
【０００６】
図３（Ｂ）の場合は、放出されたガスを捕獲して真空度を改善するために、エンドハット６の材質をゲッタ作用のあるゲッタ金属（例えば、タンタル、ハフニウム）としている。
図３（Ｃ）の場合は、カソードスリープ５の一部にゲッタ作用のあるゲッタ金属（例えば、チタン）７を設けたものである。
このような図３（Ｂ）,（Ｃ）の構成によれば、ゲッタ作用により放出ガスを捕獲する効果を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７８８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のマグネトロンでは、図３（Ａ）のように、エンドハット４に炭化膜等を成膜する技術では、電子放出の抑制のみで放出ガスの捕獲はできない。また、図３（Ｂ）,（Ｃ）のように、エンドハット６をゲッタ作用のあるゲッタ金属にする技術では、ガス捕獲のみで電子放出は抑制できない。この放出ガスの捕獲と電子放出抑制の両方を同時に実現するとアーキング対策として効果が大きいが、従来では、どちらか一方のみの実施が多く、十分な効果が得られないという問題があった。
【０００９】
また、カソードスリープ５にゲッタ金属を付加する技術［図３（Ｃ）］の場合、エンドハット６に炭化金属膜を成膜する技術［図３（Ｂ）］と合わせることで、放出ガスの捕獲と電子放出抑制の両方の効果を期待するかもしれない。しかし、その場合のガス捕獲作用は、放出ガス（非イオン）がゲッタ金属の表面に接触することで化学吸着するゲッタ作用であり、８００℃から１０００℃に達する陰極表面での高温真空下におけるゲッタ作用の効果は小さく、むしろガス放出を生む場合もあった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放出ガスの捕獲と電子放出抑制の両方を同時に実現し、アーキング対策として十分な効果が得られるマグネトロンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、上記エンドハットの表面に、電子放出抑制部材を設けると共に、上記作用空間の外であって、上記磁界が印加されている上記エンドハットのポールピース側の上記カソードスリーブに、電場を傾けるための構造体を設け、この構造体と上記エンドハットとの間にゲッタ部材を配置することを特徴とする。
請求項２の発明は、上記構造体として、上記カソードスリーブから上記陽極側に突出する第２電極を備え、この第２電極と上記エンドハットの間に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記構造体として、上記カソードスリーブに凹部を備え、この凹部に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とする。
請求項４の発明は、陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、上記作用空間内の上記エンドハットのポールピース側部分の表面に、電子放出抑制部材を設けると共に、上記エンドハットの陰極側部分に、ゲッタ部材を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、陽極と、この陽極の中心部に配置され、上記陽極との間で電場を形成する陰極と、この陰極の端部に設けられたエンドハットと、上記陰極を保持するカソードスリーブと、上記陰極の表面に平行な磁界を印加する一対のポールピースとを備え、上記陰極、陽極及びポールピースで作用空間が形成されるマグネトロンにおいて、上記作用空間内の上記エンドハットをゲッタ部材で形成すると共に、上記エンドハットのポールピース側の面及び側面に電子放出抑制部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
以上の請求項１乃至３の構成によれば、電場を傾けるための構造体が形成する電場分布と外部磁場によって電子が周回運動して飛程距離が延び、残留ガスをイオン化する。このイオン化した残留ガスは、磁場で加速されゲッタ部材に衝突して捕獲される。また、イオン化した残留ガスが衝突し合うことで、２次電子が生じ、電子密度の増加に寄与することで、残留ガスをイオン化し捕獲作用を促進する。
上記請求項４又は５の構成によれば、エンドハットと陽極との間は電子密度の高い作用空間であり、このエンドハットの陰極側部分にゲッタ部材を配置すると、作用空間において電子が周回運動して残留ガスをイオン化することで、上記同様残留ガスがゲッタ部材に捕獲される。
また、上記残留ガスの捕獲と同時に、エンドハットに設けられた電子放出抑制部材によってアーキングが発生しやすい場所での電子放出が抑制され、アーキングの発生を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放出ガスの捕獲と電子放出抑制の両方を同時に実現でき、アーキング対策として十分な効果を発揮するマグネトロンが得られる。特に、本来のマグネトロンの作用空間の外に電場を傾けるための構造体を設けることで、放出ガスの捕獲効果を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の各実施例に係るマグネトロンの構成を示し、図（Ａ）は第１実施例、図（Ｂ）は第２実施例、図（Ｃ）は第３実施例、図（Ｄ）は第４実施例の断面図である。
【図２】第１実施例のマグネトロンにおけるガス捕獲の説明図である。
【図３】従来のマグネトロンの各種の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に、第１実施例〜第４実施例のマグネトロンの構成が示され、図２には、第１実施例でのガス捕獲の様子が示されており、実施例のマグネトロンでは、図１（Ａ）に示されるように、陰極（カソード）１を囲むように陽極２（２ａはベーン）が配置され、この陰極１の両端にエンドハット４が設けられる。また、符号の３は、高密度磁力線を形成するためのポールピース、５はカソードスリーブ（筒）である。
【００１６】
この図１（Ａ）の第１実施例では、上記エンドハット４の表面に、炭化（金属）膜、酸化（金属）膜等からなる電子放出抑制膜を成膜する。上記炭化膜としては、炭化タンタル、炭化ハフニウム、炭化チタン、炭化シリコン、炭化モリブデン、炭化タングステン等が用いられ、上記酸化膜としては、酸化クロム、酸化シリコン等が用いられる。
そして、エンドハット４のポールピース３側のカソードスリーブ５に、その外周に沿って突出する円環凸状の第２電極１０を設けると共に、この第２電極１０とエンドハット４の間に、ゲッタ金属１１をスリーブ外周に沿って環状に配置している。このゲッタ金属１１としては、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、チタン等を適用することができる。
【００１７】
このような構成によれば、カソードスリーブ５に平行である電場の向きが、第２電極１０により第２電極１０に沿って曲がり（傾き）電子密度が増す領域を作り、高温真空下でも放出ガスを効率良く捕獲することができる。即ち、マグネトロンでは、図２に示されるように、外部磁場がスリーブ方向で分布しており、ゲッタ金属１１の近傍の空間Ｓａで生じた電子は、第２電極１０が形成する電場分布と上述の外部磁場によって周回運動を始める。この周回運動によって飛程距離が増大した電子は、放出ガスと衝突する確率が上がり、衝突したガス（例えば、アルゴン）は、正イオンと２次電子となる。正イオンは質量が大きいので電子のような周回運動はせず、電場で加速されて（外部エネルギーを貰って）ゲッタ金属１１に衝突し、このゲッタ金属１１内に強固に捕獲される。一方、２次電子は周回運動によって、空間Ｓａの電子密度の増加に寄与し、電子密度が増えると、放出ガスとの衝突確率が増えて上述の捕獲作用が効率良く行われることになる。
【００１８】
このような第１実施例によれば、炭化膜、酸化膜を形成したエンドハット４により電子放出が抑制されると共に、高い電子密度分布を作る第２電極１０及びゲッタ金属１１により放出ガスの捕獲の両方が効率よく行われる。なお、従来で説明した図３（Ｂ）のように、エンドハット（６）の材質をゲッタ金属にした場合でも、構造的に第１実施例と同様のゲッタ作用が生じると考えられるが、エンドハットの役割上、ゲッタ金属１１の面積は限定される。第１実施例では、ゲッタ金属１１の面積を広く設計することができ、ガス捕獲効率が高いという利点もある。
なお、図１（Ａ）では、一方端のエンドハット４に対し第２電極１０及びゲッタ金属１１を設けたが、この第２電極１０及びゲッタ金属１１を陰極１の他方端又は両端のエンドハット４に対して配置することができる。
【００１９】
図１（Ｂ）の第２実施例のマグネトロンは、上記第２電極１０の代わりに、カソードスリーブ５上に凹部を設け、この凹部にゲッタ金属１２を付けたものである。この第２実施例でも、エンドハット４の表面には、炭化（金属）膜、酸化（金属）膜等の電子放出抑制膜が形成される。
このようなカソードスリーブ５は、凹部によって相対的に突出した形状を持つことになり、第１実施例の第２電極１０と同様に機能し、第１実施例と同様の電場分布が形成され、ゲッタ金属１２の近傍の空間の電子密度を増大させ、放出ガスが強固に捕獲される。
【００２０】
図１（Ｃ）の第３実施例のマグネトロンでは、エンドハット１４のポールピース側の突状リング部１４ａの表面に、炭化（金属）膜、酸化（金属）膜等の電子放出抑制膜を設けると共に、エンドハット１４の陰極側のスリーブ部に、ゲッタ金属１４ｂを付加する。
【００２１】
このような構成によれば、陰極１と陽極（ベーン２ａ）２の間の電子密度が高い作用空間Ｓｂの近傍にゲッタ金属１４ｂを置くことになり、この結果、作用空間Ｓｂに入ってきた放出ガスと電子が衝突し、正イオンと２次電子が生じる。そして、ゲッタ金属１４ｂの近傍で生じた正イオンは、加速されてゲッタ金属１４ｂに強固に捕獲され、２次電子は作用空間内で周回運動することになる。
なお、従来の図３（Ｂ）のように、エンドハット（６）の材質をゲッタ金属にした場合でも、構造的に第３実施例と同様のゲッタ作用が生じると考えられるが、実施例のようにエンドハット（１４ａ）からの電子放出を抑制する効果は得られない。
【００２２】
図１（Ｄ）の第４実施例のマグネトロンでは、エンドハット１６をゲッタ金属で形成すると共に、このエンドハット１６のポールピース側の面（突状リング部のポールピース側の面）及び側面（突状リング部の外周面）に、炭化（金属）膜或いは酸化（金属）膜からなる電子放出抑制膜１６ｆを成膜している。
【００２３】
このような構成によれば、第３実施例と同様の効果があり、エンドハット１６（突状リング部）の作用空間Ｓｂ側の面とスリーブ部の面がゲッタ面となるので、第３実施例よりもゲッタ面積が広くなってガス捕獲の効率が向上し、またエンドハット１６のポールピース側の面及び側面の電子放出抑制膜１６ｆにより、ポールピース３或いは陽極２への電子放出が抑制され、アーキングを低減できることになる。
【００２４】
なお、実施例では、フランジ状のエンドハットを例にとって説明したが、フランジ状以外の形状のエンドハットに本発明の構成を適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…陰極、              ２…陽極、
２ａ…ベーン、          ３…ポールピース、
４，１４…エンドハット（電子放出抑制膜が形成される）、
５…カソードスリーブ、
６，１６…エンドハット（ゲッタ金属からなる）、
７，１１，１２，１４ｂ…ゲッタ金属、
１０…第２電極、
１４ａ…突状リング部、  １６ｆ…電子放出抑制膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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