(57)【要約】【課題】第１および第２の反射板や絶縁材の劣化を防止した含浸型陰極構体を提供する。【解決手段】陰極基体11の裏面11aに支持内筒23および支持外筒24が設けられ、支持内筒23と支持外筒24との間に収納空間25が形成される。収納空間25に絶縁材14が設けられ、絶縁材14にヒータ13が埋設される。支持内筒23には、絶縁材14の表面14aよりも突出する突出部26が設けられる。第１および第２の反射板15，16は、開口部37，37を有する環状に形成され、突出部26の周面にそれぞれ内径側が嵌合され、絶縁材14の表面14aに対向するように順次配置される。スペーサ39は、突出部26の周面に嵌合され、第１の反射板15の内径側と第２の反射板16の内径側との間に介在される。固定部材41は、絶縁材14の表面14aとの間に第１の反射板15の内径側、スペーサ39および第２の反射板16の内径側を挟持して、突出部26に固定される。【選択図】図１
2017022051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放射物質が含浸された電子放射面を有する陰極基体と、
前記陰極基体の前記電子放射面に対して反対側の裏面にそれぞれ設けられる支持内筒および支持外筒を有し、これら支持内筒と支持外筒との間に収納空間が形成された支持体と、
前記収納空間に設けられた絶縁材と、
前記絶縁材に埋設されたヒータと、
前記支持内筒と前記支持外筒との間から露出する前記絶縁材の表面よりも突出するように前記支持内筒に設けられている突出部と、
開口部を有する環状にそれぞれ形成されるとともに、前記突出部の周面にそれぞれ内径側が嵌合され、前記絶縁材の表面に対向するように順次配置された第１および第２の反射板と、
前記突出部の周面に嵌合され、前記第１の反射板の内径側と前記第２の反射板の内径側との間に介在されたスペーサと、
前記絶縁材の表面との間に前記第１の反射板の内径側、前記スペーサおよび前記第２の反射板の内径側を挟持して、前記突出部に固定された固定部材と
を具備することを特徴とする含浸型陰極構体。
【請求項２】
前記固定部材は、前記突出部の周面に嵌合されて前記突出部に固定されている
ことを特徴とする請求項１記載の含浸型陰極構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マイクロ波電子管の電子銃に用いられる含浸型陰極構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
含浸型陰極構体を備えた電子銃は、クライストロンやジャイロトロン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マイクロ波電子管に用いられている。
【０００３】
例えばクライストロンの電子銃に用いられる含浸型陰極構体は、陰極基体、支持体、ヒータ、絶縁材、第１の反射板および第２の反射板などを有している。
【０００４】
陰極基体には、電子放射物質が含浸された電子放射面が形成されている。
【０００５】
支持体は、陰極基体の電子放射面に対して反対側の裏面に設けられ、陰極基体を支持することに加えて、内部に形成された収納空間にヒータおよび絶縁材を収納する役割を果たす。支持体は、陰極基体の裏面からそれぞれ突出する支持外筒および支持内筒を有している。支持内筒と支持外筒とは同軸（同心状）に配置され、これら支持内筒と支持外筒との間に環状の収納空間が形成されている。
【０００６】
ヒータは、収納空間に収納され、絶縁材を介して陰極基体を加熱する役割を果たす。
【０００７】
絶縁材は、ヒータが収納された収納空間に隙間なく充填されている。絶縁材は、ヒータからの熱を陰極基体に伝えることに加えて、収納空間に収納されたヒータを保持する役割を果たす。
【０００８】
第１の反射板および第２の反射板は、絶縁材の表面に対向するように配設されている。第１の反射板および第２の反射板により、絶縁材の表面からの放熱を抑制し、陰極基体の加熱効率を高める役割を果たす。
【０００９】
そして、第１の反射板は、絶縁材の表面を覆うように支持外筒および支持内筒にアーク溶接によって接合されている。また、第２の反射板は、第１の反射板より外側に筒状のスペーサを介して配置されるとともに、アーク溶接により第１の反射板に接合されている。
【００１０】
しかしながら、第１の反射板および第２の反射板は、例えばモリブデン（Ｍｏ）の薄板円板であるため、アーク溶接による熱応力や再結晶により脆化する。また、支持内筒および支持外筒を溶融するため、収納空間の絶縁材が反応し、絶縁強度が劣化するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１２９３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、第１および第２の反射板や絶縁材の劣化を防止できる含浸型陰極構体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本実施形態の含浸型陰極構体は、陰極基体、支持体、絶縁材、ヒータ、突出部、第１および第２の反射板、スペーサおよび固定部材を備える。陰極基体は、電子放射物質が含浸された電子放射面を有する。支持体は、陰極基体の電子放射面に対して反対側の裏面にそれぞれ設けられる支持内筒および支持外筒を有し、これら支持内筒と支持外筒との間に収納空間が形成される。絶縁材は、収納空間に設けられる。ヒータは、絶縁材に埋設される。突出部は、支持内筒と支持外筒との間から露出する絶縁材の表面よりも突出するように支持内筒に設けられている。第１および第２の反射板は、開口部を有する環状にそれぞれ形成されるとともに、突出部の周面にそれぞれ内径側が嵌合され、絶縁材の表面に対向するように順次配置される。スペーサは、突出部の周面に嵌合され、第１の反射板の内径側と第２の反射板の内径側との間に介在される。固定部材は、絶縁材の表面との間に第１の反射板の内径側、スペーサおよび第２の反射板の内径側を挟持して、突出部に固定される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態を示す含浸型陰極構体の一部を切り欠いた側面図である。
【図２】同上含浸型陰極構体の一部を切り欠いた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、一実施形態を、図１および図２を参照して説明する。
【００１６】
図１に示すように、含浸型陰極構体10は、クライストロンの電子銃に用いられる陰極構体である。含浸型陰極構体10は、陰極基体11、支持体12、ヒータ13、埋め込み材である絶縁材14、第１および第２の反射板15，16、および反射筒17などを有している。なお、以下、含浸型陰極構体10において、陰極基体11が設けられた側を一端、陰極基体11に対して反対側を他端という。
【００１７】
そして、陰極基体11は、例えば空孔率１５〜２０％の多孔質のタングステン（Ｗ）によって形成されている。陰極基体11は、例えば直径が７０ｍｍのディスク状に形成されている。陰極基体11の一端側の面には、所定の曲率で曲面状に凹陥した電子放射面20が形成されている。陰極基体11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）を含む電子放射物質が含浸されている。
【００１８】
電子放射面20の加工時には、陰極基体11の空孔の目潰れが生じやすく、この目潰れにより電子放射物質が空孔に十分に含浸されないことがある。これを防ぐために、電子放射面20の加工前に、陰極基体11の空孔にプラスチックを含浸させて、電子放射面20の加工後に、そのプラスチックを飛散させることが好ましい。例えば陰極基体11を水素雰囲気下または真空下で加熱することにより、陰極基体11に含浸されているプラスチックは飛散する。このようにしてプラスチックを飛散させた後、陰極基体11の空孔に電子放射物質を含浸させるとよい。
【００１９】
また、支持体12は、支持内筒23および支持外筒24を有している。支持内筒23および支持外筒24は、それぞれ、例えばモリブデン（Ｍｏ）製で、円筒状に形成されている。支持内筒23と支持外筒24とは、同軸（同心状）に配置されている。支持内筒23と支持外筒24との間には、環状の収納空間25が形成されている。支持内筒23は、例えば直径２０ｍｍ、軸方向の長さ２０ｍｍ以上、板厚２ｍｍに形成されている。
【００２０】
支持内筒23および支持外筒24の一端は陰極基体11の裏面11aに接合されている。詳しくは、支持内筒23および支持外筒24の一端と陰極基体11の裏面11aとは、例えば、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を用いてろう付け接合されている。ここで、陰極基体11の裏面11aとは、電子放射面20に対して反対側の面である。したがって、収納空間25の一端側は陰極基体11の裏面11aで閉塞され、収納空間25の他端側は開口されている。そして、支持体12は、陰極基体11を支持し、さらに、収納空間25にヒータ13および絶縁材14を収納する。
【００２１】
支持内筒23の他端には、収納空間25に収納された絶縁材14の表面14aよりも突出する突出部26が設けられている。すなわち、支持内筒23に突出部26が一体に形成されている。支持内筒23の突出部26は、支持外筒24よりも突出されている。ここで、絶縁材14の表面14aとは、支持内筒23と支持外筒24との間から露出する絶縁材14の面であって、陰極基体11に対して反対側の絶縁材14の面である。
【００２２】
また、ヒータ13は、線状に形成されたフィラメントであり、例えば直径１．５ｍｍのタングステン（Ｗ）線である。ヒータ13の中間部分（発熱部分）29は、コイル状に巻回されて、支持体12の収納空間25に収納されている。ヒータ13の中間部分29の巻回軸は、例えば支持体12の周方向に延びている。ヒータ13は、絶縁材14を介して、陰極基体11を加熱する役割を果たす。
【００２３】
ヒータ13の一端側の端部30は、支持内筒23に電気的に接続されている。そのため、ヒータ13、支持体12（支持内筒23および支持外筒24）、および陰極基体11は、同電位となっている。
【００２４】
ヒータ13の他端側の端部31は、アルミナ管32を挿通して含浸型陰極構体10の外部に延びて、図示しない電源装置に接続されている。アルミナ管32は、絶縁材14の表面14aの付近でヒータ13が折損することを防止するため、および、ヒータ13と第１および第２の反射板15，16とを絶縁するために設けられている。
【００２５】
また、絶縁材14は、例えばアルミナの焼結体であって、ヒータ13の発熱部分である中間部分29が収納された収納空間25に隙間なく充填されている。絶縁材14の表面14aは、支持外筒24の他端と略面一に形成されている。そして、絶縁材14は、ヒータ13からの熱を陰極基体11に伝えることに加えて、収納空間25に収納されたヒータ13を保持する役割を果たす。
【００２６】
また、図１および図２に示すように、第１の反射板15は、例えばモリブデン（Ｍｏ）製で、中央に開口部35を有する円板状に形成されている。第１の反射板15は、内径側が突出部26の外周面に嵌合され、絶縁材14の表面14aに対向するように配置されている。すなわち、第１の反射板15は、開口部35が支持内筒23の突出部26の先端側から突出部26の外周面に嵌合され、絶縁材14の表面14aおよび支持外筒24の端面に接するように配置されている。第１の反射板15には、アルミナ管32が貫通する孔部36が形成されている。
【００２７】
第２の反射板16は、例えばモリブデン（Ｍｏ）製で、中央に開口部37を有する円板状に形成されている。第２の反射板16は、内径側が突出部26の外周面に嵌合され、第１の反射板15を介して絶縁材14の表面14aに対向するように配置されている。すなわち、第２の反射板16は、開口部37が支持内筒23の突出部26の先端側から突出部26の外周面に嵌合され、第１の反射板15に対して所定の間隔をあけて配置されている。第２の反射板16には、アルミナ管32が貫通する孔部38が形成されている。
【００２８】
そして、第１の反射板15の内径側と第２の反射板16の内径側との間には、これら第１の反射板15と第２の反射板16とを所定の間隔をあけて保持するためのスペーサ39が介在されている。スペーサ39は、金属製で、中央に開口部40を有するリング状に形成されている。スペーサ39は、開口部40が支持内筒23の突出部26の先端側から突出部26の外周面に嵌合されている。スペーサ39の一端面は第１の反射板15の内径側に当接し、他端面は第２の反射板16の内径側に当接する。
【００２９】
第１の反射板15の内径側、スペーサ39および第２の反射板16の内径側は、絶縁材14の表面14aと突出部26に固定される固定部材41との間に挟持されている。固定部材41は、金属製で、中央に開口部42を有するリング状に形成されている。固定部材41は、開口部42が支持内筒23の突出部26の先端側から突出部26の外周面に嵌合されている。固定部材41は、突出部26の先端部に、例えばアーク溶接により接合されている。
【００３０】
また、反射筒17は、例えばレニウム−モリブデン（Ｒｅ−Ｍｏ）合金製で、円筒状に形成されている。反射筒17は、支持外筒24を覆うように、支持外筒24の外周に固定されている。反射筒17の一端は、支持外筒24に例えばルテニウム−モリブデン−ニッケル（Ｒｕ−Ｍｏ−Ｎｉ）合金を用いてろう付けされている。反射筒17の他端には、環状のフランジ部材45が例えばＲｕ−Ｍｏ−Ｎｉ合金を用いてろう付けされている。含浸型陰極構体10は、このフランジ部材45を介して、図示しない電子銃部に固定される。
【００３１】
そして、第１の反射板15、第２の反射板16、および反射筒17は、ヒータ13によって発生した熱の収納空間25から外部への放熱を抑制し、陰極基体11の加熱効率を高める役割を果たす。
【００３２】
次に、含浸型陰極構体10の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、支持体12を電子放射物質が含浸されていない陰極基体11の裏面11aに設置して、陰極基体11と支持体12との接合部分にＲｕ−Ｍｏ合金を塗布する。同時に、陰極基体11の裏面11aにＲｕ−Ｍｏ合金を塗布する。塗布後、Ｒｕ−Ｍｏ合金を溶解させて、陰極基体11と支持体12とを接合し、陰極基体11の裏面11aにＲｕ−Ｍｏ合金の膜を形成する。このＲｕ−Ｍｏ合金の膜は、陰極基体11の電子放射面20から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11の裏面11aから収納空間25に染み出さないようにするためのものである。
【００３４】
その後、冶具によりヒータ13を収納空間25の所定位置に保持して、収納空間25に絶縁材14を充填する。この絶縁材14の充填は、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て撹拌してペースト状にしたものを収納空間25に流し込み、その後、乾燥により有機溶剤を飛散させて、真空中あるいは水素雰囲気で、１８００〜１８５０℃の温度で焼結させて行う。
【００３５】
絶縁材14の焼結後、支持内筒23の突出部26の先端側から、第１の反射板15、スペーサ39、第２の反射板16、固定部材41を順に嵌め込む。絶縁材14の表面14aと固定部材41との間に第１の反射板15の内径側、スペーサ39および第２の反射板16の内径側を挟持した状態で、固定部材41と突出部26とを溶接する。
【００３６】
また、反射筒17の一端は、支持外筒24にＲｕ−Ｍｏ−Ｎｉ合金を用いてろう付けする。反射筒17の他端に、環状のフランジ部材45をＲｕ−Ｍｏ−Ｎｉ合金を用いてろう付けする。
【００３７】
最後に、陰極基体11の電子放射面20上に電子放射物質を載せて、電子放射物質を水素雰囲気で、１６００〜１７００℃の温度で溶融させ、電子放射物質を陰極基体11に含浸させて、含浸型陰極構体10を完成する。
【００３８】
本実施形態の含浸型陰極構体10によれば、第１および第２の反射板15，16は、スペーサ39とともに支持内筒23の突出部26に嵌合するだけでよく、支持体12に溶接しないため、溶接による熱応力や再結晶による脆化が解消される。
【００３９】
一般的に、第１および第２の反射板15，16の間にスペーサ部材が介在される場合、スペーサ部材は、第１および第２の反射板15，16の外径側に配置されることが多く、第１および第２の反射板15，16に固定する必要が生じるので、第１および第２の反射板15，16に溶接されている。それに対して、本実施形態では、スペーサ39は、第１および第２の反射板15，16の内径側に配置されるとともに、突出部26の外周面に嵌合されるため、スペーサ39を溶接しなくても、位置決め固定できる。
【００４０】
さらに、支持内筒23の突出部26の先端部に固定部材41を溶接することにより、絶縁材14の表面14aと固定部材41との間にスペーサ39とともに第１および第２の反射板15，16を挟持した状態に固定できるともに、支持内筒23の突出部26の先端部と固定部材41とを溶接することで、収納空間25の絶縁材14は溶融による脆化や絶縁強度の劣化を防止することができる。
【００４１】
しかも、絶縁材14の表面14aと固定部材41とが互いに対向する間に、第１および第２の反射板15，16のそれぞれの内径側とともにスペーサ39が配置されるため、絶縁材14の表面14aと固定部材41との間にスペーサ39とともに第１および第２の反射板15，16を確実に挟持することができ、第１および第２の反射板15，16の固定を安定させることができる。
【００４２】
また、固定部材41は、突出部26の周面に嵌合されて突出部26に固定されるため、絶縁材14の表面14aとの間にスペーサ39とともに第１および第２の反射板15，16を確実に挟持でき、その挟持状態で固定できる。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【００４４】
10    含浸型陰極構体
11    陰極基体
11a   裏面
12    支持体
13    ヒータ
14    絶縁材
14a   表面
15    第１の反射板
16    第２の反射板
20    電子放射面
23    支持内筒
24    支持外筒
25    収納空間
26    突出部
35，37    開口部
39    スペーサ
41    固定部材
【図１】
2017022051.tif 000003
【図２】
2017022051.tif 000004