特開 2025-5464 電界放射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005464

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】電界放射装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/06 20060101AFI20250109BHJP

   H01J 35/08 20060101ALI20250109BHJP

   H01J 35/00 20060101ALI20250109BHJP

   H01J 35/12 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H01J35/06 E

H01J35/08 D

H01J35/00 A

H01J35/12

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105599

(22)【出願日】2023-06-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】高橋 大造

(57)【要約】

【課題】電界放射装置の部品点数の削減と小型化を図ること。
【解決手段】電界放射装置１は、陰極２及び陽極３と接合して真空容器１０を成す絶縁体４と、真空容器１０内にて陰極２と陽極３との間で絶縁体４に接合され、陰極２から陽極３に放出される電子ビームが通過する孔５１が形成された中間極５を有する。中間極５は、絶縁体４から真空容器１０の軸方向に沿って引き出されて直流電源７を介して接地されると共に陽極３に接続される導体５２を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陰極及び陽極と接合して真空容器を成す絶縁体と、
前記真空容器内にて前記陰極と前記陽極との間で前記絶縁体に接合され、前記陰極から前記陽極に放出される電子ビームが通過する孔が形成された中間極と、
この中間極に突設され、前記絶縁体から前記真空容器の軸方向に沿って引き出されて直流電源を介して接地されると共に前記陽極に接続される導体と、
を有することを特徴とする電界放射装置。

【請求項2】

前記絶縁体は、中央開口部を密閉して前記陰極と接合すると共に前記陽極と接合する中空盤部を有することを特徴とする請求項１に記載の電界放射装置。

【請求項3】

前記絶縁体は、
一端に前記陰極が接合する筒体と、
この筒体の他端外周に設けられて前記陽極と接合する中空盤部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電界放射装置。

【請求項4】

前記陽極は、
前記絶縁体と接合する大径筒部と、
この大径筒部と連通し、前記電子ビームを受けるターゲットを収容する小径筒部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電界放射装置。

【請求項5】

前記大径筒部の一端には、前記軸方向に沿って延伸する陰極側周壁部が備えられたことを特徴とする請求項４に記載の電界放射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は冷陰極型の電界放射装置の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線装置，電子管，照明装置等に適用される図４に示された電界放射装置１は、真空容器１０内の陰極２と陽極３との間に電圧を印加し、陰極２のエミッタ２０から放出された電子ビームを陽極３のターゲット３０に衝突させて所望の機能を発揮する（特許文献１）。例えば、Ｘ線装置の場合はＸ線照射による透視に使用される。

【0003】

エミッタ２０の電子放出は、エミッタ２０に印加される電界により決定される。図４に示された２極管構造のＸ線管の場合、その電流は電圧と１対１で固定され（図５）、電圧と電流を個別に調整できない。

【0004】

電界放射装置１の電圧と電流の個別の調整は図６に示したように絶縁体４を介して陰極２と陽極３との間に中間極５を配した３極管構造とすれば可能となる（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－１０４２８３号公報

【特許文献2】特開２０１１－１１９０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

Ｘ線の発生効率は３％以下と非常に悪く、残りはほぼ熱へと変換される。したがって、ターゲット３０を有する陽極３の冷却が課題となる。２極管構造の場合、図４に示したように陽極３を接地とすることでフィンやファンを用いた直接冷却が可能となる。

【0007】

一方、図６に示した３極管構造の場合、中間極５を接地とすると、陽極３はプラスＤＣ電圧が印加されるので直接冷却が困難となる。

【0008】

３極管構造は、図７に示された態様のように、エミッタ２０に加える電界を、陰極２に接続される直流電源６と中間極５に接続される直流電源７との差分で作り出せば、陽極３を接地とすることができ、陽極３の直接冷却が可能となる。直流電源７のかわりにフローティング電源を組み合わせてもよい。

【0009】

また、陽極接地となるメリットをより生かすためには、図８に示された真空容器１０を包囲する陽極３の大径筒部３１や図９に示された陽極３の大径筒部３１の一端に設けられる陰極側周壁部３４のように陽極３の外周面を接地面とすることが望ましい。しかしながら、これらの態様は装置構成が複雑及び大型化し、また、製造コストも上がる。

【0010】

本発明は、以上のことを鑑み、電界放射装置の部品点数の削減と小型化を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

そこで、本発明の電界放射装置の一態様は、陰極及び陽極と接合して真空容器を成す絶縁体と、前記真空容器内にて前記陰極と前記陽極との間で前記絶縁体に接合され、前記陰極から前記陽極に放出される電子ビームが通過する孔が形成された中間極と、この中間極に突設され、前記絶縁体から前記真空容器の軸方向に沿って引き出されて直流電源を介して接地されると共に前記陽極に接続される導体と、を有する。

【0012】

本発明の一態様は、前記電界放射装置において、前記絶縁体は、中央開口部を密閉して前記陰極と接合すると共に前記陽極と接合する中空盤部を有する。

【0013】

本発明の一態様は、前記電界放射装置において、前記絶縁体は、一端に前記陰極が接合する筒体と、この筒体の他端外周に設けられて前記陽極と接合する中空盤部と、を有する。

【0014】

本発明の一態様は、前記電界放射装置において、前記陽極は、前記絶縁体と接合する大径筒部と、この大径筒部と連通し、前記電子ビームを受けるターゲットを収容する小径筒部と、を有する。

【0015】

本発明の一態様は、前記電界放射装置において、前記大径筒部の一端には、前記軸方向に沿って延伸する陰極側周壁部が備えられる。

【発明の効果】

【0016】

以上の本発明によれば、電界放射装置の部品点数の削減と小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態１の中間極を備えた電界放射装置の概略断面図。

【図2】実施形態１の電界放射装置の断面斜視図。

【図3】実施形態２の電界放射装置の概略断面図。

【図4】２極管構造の電界放射装置の概略断面図。

【図5】２極管構造の電界放射装置の電圧と電流の関係。

【図6】３極管構造の電界放射装置の概略断面図。

【図7】中間極を接地とする３極管構造の電界放射装置の概略断面図。

【図8】外周面を接地面とする３極管構造の電界放射装置の概略断面図。

【図9】外周面を接地面とする３極管構造の電界放射装置の概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0019】

図１に示された本発明の一態様である実施形態１の電界放射装置１は、陰極２、陽極３、絶縁体４及び中間極５を有する。

【0020】

陰極２は、陽極３、絶縁体４及び中間極５と同軸に絶縁体４の一端に接合して陽極３及び絶縁体４とで真空容器１０を成し、この真空容器１０内にて陽極３のターゲット３０に電子ビームを放出するエミッタ２０を備える。そして、この陰極２は直流電源６を介して接地されると共に陽極３に接続される。

【0021】

陽極３は、陰極２、絶縁体４及び中間極５と同軸の異径の円筒体を成し、大径筒部３１と、この大径筒部３１と連通する大径筒部３１よりも小径な小径筒部３２を有する。大径筒部３１の一端縁の内面は、絶縁体４の中空盤部４２と接合する。小径筒部３２の端部の内面には、エミッタ２０から電子ビームを受けてＸ線を放出する傾斜面３０１を有するターゲット３０が備えられる。また、小径筒部３２の側壁部には、前記Ｘ線を外部に放出するビーム窓３３が設けられる。そして、この陽極３は直流電源６に接続されると共に接地される。

【0022】

また、絶縁体４の中空盤部４２の外周に沿う陽極３の大径筒部３１の一端には、大径筒部３１（真空容器１０）の軸方向に沿って延伸する陰極側周壁部３４が備えられる。

【0023】

絶縁体４は、陰極２及び陽極３と接合して真空容器１０を成す。絶縁体４は、陰極２，陽極３及び中間極５と同軸のセラミック部材から成り、一端に陰極２が接合する円筒部４１と、この円筒部４１の他端外周に設けられて陽極３と接合する中空盤部４２を有する。また、中空盤部４２には、真空容器１０内からの中間極５の導体５２の引き出し孔４３が形成される。

【0024】

中間極５は、図１，２に示したように真空容器１０内にて陰極２と陽極３との間で絶縁体４に接合され、陰極２のエミッタ２０から陽極３のターゲット３０に放出される電子ビームが通過する孔５１が形成された中空盤部５０を備える。さらに、中空盤部５０には導体５２が突設される。導体５２は、絶縁体４の中空盤部４２の引き出し孔４３から真空容器１０の軸方向に沿って引き出され、直流電源７を介して接地される共に陽極３に接続される。

【0025】

そして、陰極２、陽極３、絶縁体４及び中間極５は、真空ろう付け（例えば銀蝋付け）による接合により封止されて真空容器１０が構成される。真空ろう付けにより真空封止する際には陰極２、陽極３、絶縁体４及び中間極５が組み込まれて真空ろう付けされる。中間極５の導体５２と絶縁体４の引き出し孔４３との間も真空ろう付けされる。絶縁体４の接合部には、メタライズ処理を施してろう付けしやすくしておくが、使用するろう材によっては、絶縁体４の接合部をメタライズ処理しなくてもよい。

【0026】

以上の電界放射装置１によれば、絶縁体４のように陰極２側のセラミック部材の領域と陽極３側のセラミック部材の領域が一体化しているので、電界放射装置１の部品点数の削減が可能となる。また、電界放射装置１の構成が簡素となり、電界放射装置１の小型化と共にコストの削減も可能となる。

【0027】

さらに、陰極２が直流電源６を介して接地されると共に陽極３と接続され、また、導体５２が中空盤部４２から中間極５の軸方向に沿って引き出されて直流電源７を介して接地される共に陽極３に接続されることで、電界放射装置１の外周面が接地面となる。したがって、陽極３が接地となるメリットが生かされ、陽極３の直接冷却も可能となる。

【0028】

また、陽極３の大径筒部３１の一端から陰極２側に大径筒部３１の軸方向に沿って延伸する陰極側周壁部３４により、周辺の印加部品と嵌合可能となり、電界放射装置１をＸ線源等の装置にコンパクトに組み込み易くなる。

【0029】

尚、絶縁体４は、陰極２及び陽極３と接合して真空容器１０を成せばよいので、図３に例示された実施形態２の絶縁体４のように円筒部４１を備えていなくてもよい。同図の絶縁体４は、中空盤部４２の中央開口部４０を密閉して陰極２と接合すると共に陽極３と接合する。また、絶縁体４は、筒体を成し、当該筒体の一端面の中央部に陰極２が接合し、当該筒体の他端面に陽極３が接合し、当該一端面から中間極５の導体５２が引き出される態様であってもよい。これらの態様によっても上述の実施形態１と同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0030】

１…電界放射装置、１０…真空容器
２…陰極、２０…エミッタ
３…陽極、３０…ターゲット、３０１…傾斜面、３１…大径筒部、３２…小径筒部、３３…ビーム窓、３４…陰極側周壁部
４…絶縁体、４０…中央開口部、４１…円筒部、４２…中空盤部、４３…引き出し孔
５…中間極、５０…中空盤部、５１…孔、５２…導体
６，７…直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】