特許 7092470 電子銃

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】電子銃

(51)【国際特許分類】

   H01J 23/06 20060101AFI20220621BHJP

【ＦＩ】

H01J23/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2017142457

(22)【出願日】2017-07-24

(65)【公開番号】P2019023958

(43)【公開日】2019-02-14

【審査請求日】2020-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】599161890

【氏名又は名称】ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】千葉 徹

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５６２３１８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平０７－３２０６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４６６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２５７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ２３／００－２５／７８

Ｈ０１Ｊ ２７／００－２７／２６

Ｈ０１Ｊ ３７／０６－３７／０８

Ｈ０１Ｊ ３７／２４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱により電子を放出し得るカソードと、
前記電子の放出を制御し得るグリッドと、
前記カソードの側面の近傍に位置するとともに前記側面の少なくとも一部に空隙又は断熱材料を介して対向する部材面を備え、前記カソードに対し直接的な物理的な接続及び直接的な物理的な接触のいずれもされていない、導電性部材であるカソードシールドと、
を備え、
前記カソードシールドは、前記カソードの、電子放出面の側面に対向する位置に配置され、前記カソードシールドは、熱電子が到達しない位置に設けられた、
電子銃。

【請求項2】

前記カソードシールドに、前記カソードに与えられる電位に略等しい電位である第一電位が与えられる、請求項１に記載された電子銃。

【請求項3】

前記カソードシールドがタンタル、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、タングステン及びタングステンとレニウムの合金のうちの少なくとも一つを備える、請求項１又は請求項２に記載された電子銃。

【請求項4】

前記グリッドに与えられる電位がパルス状である、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【請求項5】

前記加熱を行うヒータと、前記ヒータの周囲に金属部材とをさらに備える、請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【請求項6】

前記カソードシールドが前記金属部材に物理的に接触している、請求項５に記載された電子銃。

【請求項7】

前記カソードシールドが前記金属部材に物理的に接続されている、請求項５又は請求項６に記載された電子銃。

【請求項8】

前記接続が溶接によるものである、請求項７に記載された電子銃。

【請求項9】

前記カソードシールドの前記金属部材と近接する部分の近傍に、部材が存在しない部分である部材不在部が形成されている、請求項８に記載された電子銃。

【請求項10】

前記カソードシールドにおける前記部材不在部の端部が、前記金属部材に溶接された請求項９に記載された電子銃。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子を放出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子銃において、カソードの側面から電子が放出されるサイドエミッションが生じると、当該側面から放出された電子が所定の進行方向に進まない悪影響が生じる場合がある。当該悪影響は、具体的には、例えば、電子銃をマイクロ波管に設置した場合に、放出した電子が設定領域を透過する確率が減少することである。

【0003】

サイドエミッションの影響を抑えるためには、導電性部材をカソードの側部近傍に設置することが有効である。

【0004】

電子銃がグリッドを備えない場合は、この導電性部材としてウェネルト電極をカソード側部近傍に設置することにより、サイドエミッションを抑制し得る。しかしながら、電子銃がグリッドを備える場合は、カソードとウェネルト電極との間にグリッドを設置する必要がある。そのため、電子銃がグリッドを備える場合は、ウェネルト電極をカソード側部近傍に設置することが困難である。

【0005】

上記課題を解決するための方法として、導電性部材であるカソードシールドをカソードの側部に接触させて設置する方法が考えられる。

【0006】

図９は、一般的と考えられる、カソードシールドを備える電子銃である電子銃１３１ｙのカソード近傍の構成を表す断面概念図である。

【0007】

電子銃１３１ｙは、カソード２０６と、金属部材２１１と、カソードシールド２２１と、ヒータ２１６とを備える。

【0008】

カソード２０６は、ヒータ２１６により加熱され、カソード２０６周囲の真空空間へ電子を放出する。

【0009】

円筒状の金属部材２１１とカソード２０６との間には、円筒状の導電性部材であるカソードシールド２２１が設置されている。カソードシールド２２１は、カソード２０６と金属部材２１１との間に挟まるか、あるいは、カソード２０６に溶接されるかにより、カソード２０６に固定されている。カソード２０６の側面から放出される電子は、カソードシールド２２１に流れる。そのため、図９に表す構成は、カソード２０６の側面から放出される電子の影響を緩和し得る。

【0010】

なお、特許文献１は、ヒータ電源、グリッド電源、コレクタ電源及びヘリックス電源からなるグリッドパルス型進行波管用電源装置を開示する。

【0011】

また、特許文献２は、直流高電圧が印加される金属電極を両端面に接着された円筒形セラミック外囲部品を有する電子銃部を備えた電子管を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】実開平０１－１４２１４８号公報

【文献】実開昭５９－１４６８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

図９に表す電子銃１３１ｙにおいては、前述のように、カソード２０６が導熱性のカソードシールド２２１に接触している。そのため、ヒータ２１６からカソード２０６に供給される熱がカソードシールド２２１に伝わり、カソードシールド２２１からの熱放出が生じる。そのため、カソード２０６の加熱に要するヒータ２１６への供給電力が増大するという課題がある。

【0014】

本発明は、グリッドを備えるとともに、カソード側面からの電子放出の影響及びヒータへ供給するエネルギーの消費量を抑え得る、電子銃等の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の電子銃は、加熱により電子を放出し得るカソードと、前記電子の放出を制御し得るグリッドと、前記カソードの側面の近傍に位置するとともに前記側面の少なくとも一部に空隙又は断熱材料を介して対向する部材面を備え、前記カソードに対し直接的な物理的な接続及び直接的な物理的な接触のいずれもされていない、導電性部材であるカソードシールドと、を備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電子銃等は、グリッドを備えるとともに、カソード側面からの電子放出の影響及びヒータへ供給するエネルギーの消費量を抑え得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態の電子銃の構成例を表す縦断面概念図である。

【図2】本実施形態の電子銃の範囲１８６の構成例を表す概念図（その１）である。

【図3】一体的に構成された部材１５１とヒータ１１７とカソード１０６との組合せの例を表す概念図である。

【図4】本実施形態の電子銃の範囲１８７の構成例を表す概念図である。

【図5】本実施形態のカソードシールドの第二の構成例を表す概念図（その１）である。

【図6】本実施形態のカソードシールドの第二の構成例を表す概念図（その２）である。

【図7】本実施形態のカソードシールドの第二の構成例の設置例を表す概念図である。

【図8】本実施形態の電子銃を備えるマイクロ波管の構成例を表す概念図である。

【図9】一般的と考えられる電子銃のカソード周辺の構成例を表す概念図である。

【図10】本実施形態の電子銃の最小限の構成を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［構成と動作］
図１は、本実施形態の電子銃の例である電子銃１３１の構成を表す縦断面概念図である。

【0019】

電子銃１３１は、ヒータ１１７と、カソード１０６と、グリッド１０１と、アノード１２６と、ウェネルト電極１６６と、部材１４６、１５６、１５７、１５８、１５９ａ、１５９ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６３ａ及び１６３ｂとを備える。

【0020】

電子銃１３１は、内部が真空に保たれた状態で、図１に表す開口部１３６から、主として矢印１９１ａの向きに電子を放出するための装置である。

【0021】

部材１５６は、絶縁部材である。部材１５６の形状は、任意であり、例えば、円筒状である。部材１５６は、例えば、セラミクスで構成されている。

【0022】

部材１４６、１５１、１５７、１５８、１５９ａ、１５９ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６３ａ及び１６３ｂは、導電部材である。

【0023】

部材１５６と、１５７、１５８、１５９ａ、１５９ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、１６３ａ及び１６３ｂの各々とは、電子銃１３１を真空装置に装着した場合に電子銃１３１の内部を真空に保ち得るように、隙間が生じないように組まれている。

【0024】

なお、図１に表す範囲１８６の例は、図２を参照して後述する。

【0025】

ヒータ１１７は、外部から、部材１５８及び部材１６２ａ及び１５９ａを介して供給される電力により、カソード１０６を加熱する。

【0026】

カソード１０６の温度は、ヒータ１１７による加熱により、約１０００度に上昇する。加熱されたカソード１０６は、周囲の真空空間に電子を放出する。

【0027】

カソード１０６には、図示しない第一電源から、部材１５９ａ及び１５１を介して、直流の第一電位が与えられる。当該第一電位は、部材１５９ａを介して、部材１４６にも与えられる。

【0028】

ウェネルト電極１６６は、カソード１０６が放出した電子が開口部１３６を効率的に通過するように集束させるための電極である。ウェネルト電極１６６には、図示しない第二電源から部材１６１ａを介して、第二電位が与えられる。

【0029】

ウェネルト電極１６６はグリッド１０１に接続されている。前記第二電位は、ウェネルト電極１６６に、電子を集束させると同時に、グリッド１０１を駆動する電位でもある。グリッド１０１にパルス状に変動する電位を与える場合は、ウェネルト電極１６６には、前記第二電位として、パルス状に変動する電位が与えられる。

【0030】

アノード１２６には、図示しない第三電源により、部材１６３ａを介して、直流の第三電位が与えられる。カソード１０６が放出した電子は、当該第三電位と前述の第一電位との差である第一電圧により、開口部１３６の向きに進行する。そして、当該電子の一部は、開口部１３６を通り抜け、主として矢印１９１ａの向きにさらに進行する。

【0031】

グリッド１０１は、例えば、導電材料から構成される網目のような構造をしている。カソード１０６から、前記第二電位により、グリッド１０１を通り抜けて矢印１９１ａの向きに進行する電子の進行速度を制御する。当該制御は、例えば、電子の進行のオン／オフである。

【0032】

図２は、図１に表す電子銃１３１の、範囲１８６の構成例を表す概念図である。

【0033】

電子銃１３１は、範囲１８６に、カソード１０６と、カソードシールド１２１と、部材１４６、１５１、１６２ａ及び１６２ｂと、ヒータ１１７とを備える。

【0034】

ヒータ１１７は、部材１６２ａを介して外部から供給される電力によりカソード１０６を加熱する。なお、ヒータ１１７の部材１６２ａに接続されていない他方の端子は、導電部材である部材１６２ｂを介して部材１５１に接続されている。ヒータ１１７への電力供給は、前記部材１６２ａを介して外部が供給する電位と、部材１５１に供給される前記第一電位との差により生じる。

【0035】

ヒータ１１７の周囲には絶縁材１１８が形成されている。絶縁材１１８は例えばアルミナである。

【0036】

カソード１０６は、仕事関数の低いことから電子を放出しやすい、高融点金属を基体とする含浸型カソードである。カソード１０６は、例えば、タングステンやタングステンとオスミウム、イリジウムなどの複合材料である。

【0037】

カソード１０６は、ヒータ１１７による加熱により、１０００度程度の温度に到達する。加熱されたカソード１０６は、周囲の真空空間に電子を放出する。カソード１０６から放出される電子は、主として面１９３ｅから放出されるが、側面１９３ｃからも放出される。側面１９３ｃは、カソード１０６の側面のうち、面１９３ｅに近い部分である。

【0038】

絶縁材１１８の周囲には、部材１５１が設置される。部材１５１は、カソード１０６を保持するための部材である。部材１５１は、カソード１０６に接触している。部材１５１は、当該接触により、図１に表す部材１５９ａを介して与えられる前記第一電位を、カソード１０６に与える部材でもある。

【0039】

部材１５１は、例えば、円筒状の高融点金属で構成される。部材１５１は、例えば、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、タンタル、タングステン又はタングステンとレニウムの合金を備える。

【0040】

部材１５１の外側には、部材１４６が設けられる。部材１４６は、ヒータ１１７が発する熱が外部に放出されるのを緩和するためのものである。部材１４６は、例えば、円筒状である。部材１４６は、例えば、空間を介して設置された複数の金属を備える。部材１４６の構成例は、図４を参照して後述する。

【0041】

図２に表す部材１４６の右方には導電性部材であるカソードシールド１２１が設けられる。

【0042】

カソードシールド１２１は、例えば、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、タンタル、タングステン、タングステンとレニウムの合金等の高融点金属を備える。カソードシールド１２１に高融点金属を用いることにより、カソード１０６からの放射熱による変形等のダメージを抑えることができる。また、カソードシールド１２１に高融点金属を用いると、カソード１０６からの放射熱により、カソードシールド１２１が溶融、分解することがなく、また、カソードシールド１２１の高温での蒸気圧も低くなる。そのため、カソードシールド１２１に高融点金属を用いることは、汚染物質の放出を抑え得る。

【0043】

カソードシールド１２１は、例えば、図２に表す、カソードシールド１２１の面１９３ａと、部材１４６の面１９３ｂとの接触により固定される。カソードシールド１２１は、後述のように、部材１４６に溶接等により接合されていても構わない。カソードシールド１２１は、前記接触又は前記接合により、部材１４６に電気的及び熱的に接続される。前述のように、部材１４６にはカソード１０６に与えられる電位である第一電位が与えられているので、カソードシールド１２１の電位は第一電位である。

【0044】

かつ、カソード１０６の側面１９３ｃは、カソードシールド１２１の部材面１９３ｄの近傍に位置するとともに、部材面１９３ｄに対向している。これにより、カソードシールド１２１と部材面１９３ｄとの間に電位差（電界）が生じなくなる。そのため、側面１９３ｃから熱電子が放出されても、当該電子は、部材面１９３ｄからカソードシールド１２１に到達しない。

【0045】

カソード１０６とカソードシールド１２１との間には空隙１９４が設けられる。さらに、カソード１０６とカソードシールド１２１とは、いずれの部分においても、物理的な接触も物理的な接続もされていない。そのため、カソード１０６とカソードシールド１２１との熱的接続は、カソード１０６とカソードシールド１２１とが物理的に接触又は接続されている場合と比較して緩和される。

【0046】

空隙１９４の幅は、例えば、０．２ｍｍ近傍である。空隙の幅は、例えば、０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍである。

【0047】

側面１９３ｃから放出される電子を抑える観点からは空隙１９４の幅は小さい方がよい。空隙１９４が小さいことは、空隙１９４内の電位が、カソードシールド１２１及びカソード１０６の電位である第一電位からずれるのを防ぎ得る。空隙１９４が小さく、空隙１９４内が前記第一電位に保たれた場合には、側面１９３ｃからの電子の放出が抑制され得る。

【0048】

また、カソード１０６の熱をカソードシールド１２１に伝わりにくくする観点からは、空隙１９４の幅は大きい方がよい。

【0049】

さらに、空隙１９４の幅が極端に小さいと、カソード１０６とカソードシールド１２１の熱膨張率の差や、カソードシールド１２１の変形等により、カソード１０６とカソードシールド１２１とが接触する場合が想定され得る。カソード１０６とカソードシールド１２１とが接触すると、カソード１０６からカソードシールド１２１への熱流出が急増する。

【0050】

前述の空隙１９４の幅は、上記観点から定められたものである。

【0051】

なお、カソード１０６の面のうち、側面１９３ｃ以外の側面から放出される電子は、部材１４６等を構成する導電部材と同電位であるため、矢印１９１ａの向きには進行しない。また、カソード１０６の面１９３ｆから放出された電子のほとんどは、前述の第一電圧により、カソード１０６に吸収される。

【0052】

部材１５１は、円筒状の高融点金属で構成される。部材１５１は、例えば、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、又は、タンタルを備える。

【0053】

部材１４６は、ヒータ１１７が発する熱が外部に放出されるのを緩和するためのものである。部材１４６は、例えば、円筒状である。部材１４６は、例えば、空間を介して設置された複数の金属を備える。部材１４６の構成例は、図４を参照して後述する。

【0054】

図２に表す部材１５１とヒータ１１７と絶縁材１１８とカソード１０６とは、一体的に構成されていても構わない。

【0055】

図３は、一体的に構成された部材１５１とヒータ１１７と絶縁材１１８とカソード１０６との組合せの例を表す概念図である。部材１５１ａ、ヒータ１１７ａ及び絶縁材１１８ａの各々は、この順に、図２に表す部材１５１、ヒータ１１７及び絶縁材１１８の各々の例である。

【0056】

図３に表す円筒状の部材１５１ａの右方にはカソード１０６が接続され、固定されている。そして、部材１５１ａとカソード１０６の面１９３ｆとで囲まれた部分には、線状の導電部材が巻かれたヒータ１１７ａとが形成される。ヒータ１１７ａの一方の端部近傍の導電部分である部材１６２ｂは、部材１５１ａに接続されている。一方、ヒータ１１７aの他方の端部は、図２に表す部材１６２ａに接続されている。ヒータ１１７ａの周囲には、絶縁材１１８ａが、部材１５１ａとカソード１０６の面１９３ｆとで囲まれた部分に充填されるように形成されている。絶縁材１１８ａは、例えば、アルミナである。

【0057】

図４は、図２に表す電子銃１３１の、範囲１８７の構成例を表す概念図である。

【0058】

部材１４６は、部材１４６ａと、部材１４６ｃとを備える。部材１４６ａと部材１４６ｃとの間には、空間１４６ｂが設けられている。部材１４６は、部材１４６ａと部材１４６ｃとの間に空間１４６ｂを備えることにより、図２に表すヒータ１１７が発し、部材１４６ｃに伝わった熱が、部材１４６ａに伝わるのを抑制する。

【0059】

部材１４６ａ及び１４６ｃの各々は、例えば、高融点金属である。部材１４６ａ及び１４６ｃの各々は、例えば、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、タンタル、タングステン、又は、タングステンとレニウムの合金を備える。部材１４６ａ及び１４６ｃ各々は、例えば、金属の板を円筒状に丸めて接合することにより形成される。

【0060】

カソードシールド１２１は、部材１４６ａに接触し又は接続され、固定されている。

【0061】

図５及び図６は、図１に表すカソードシールド１２１の第二の例であるカソードシールド１２１ａの構成を表す概念図である。

【0062】

図５は、カソードシールド１２１ａの上面図である。図６（ａ）は、カソードシールド１２１ａを、図５に表す線１９９ａで切断した場合を想定した断面図である。図６（ｂ）は、カソードシールド１２１ａを、図５に表す線１９９ｂで切断した場合を想定した断面図である。

【0063】

カソードシールド１２１ａには、部材が存在しない部分である上面不在部１７１ａ乃至１７１ｄが形成されている。上面不在部１７１ａ乃至１７１ｄは、後述のように、図４に表す部材１４６ａとカソードシールド１２１ａとの、図５に表す上方（図面の手前側）からの溶接を容易にするための部材不在部である。

【0064】

図７は、図１に表すカソードシールド１２１として図５及び図６に表すカソードシールド１２１ａを用いた電子銃の、図２に表す矢印１９１ａの逆向きを見た場合に相当する図である。

【0065】

カソードシールド１２１ａは、部材１４６ａに、位置１９５ａ乃至１９５ｈの各々において溶接される。あるいは、カソードシールド１２１ａは、部材１４６ａに、位置１９５ａ乃至１９５ｈから選択した一つ以上の位置において溶接されても構わない。

【0066】

カソードシールド１２１ａは、上面不在部１７１ａ乃至１７１ｄの存在により、図４に表す部材１４６ａとカソードシールド１２１ａとの、図７に表す上方（図７の手前側）からの溶接が容易である。

【0067】

図８は、図１に表す電子銃１３１を備えるマイクロ波管の例であるマイクロ波管２０１の構成例を表す概念図である。

【0068】

マイクロ波管２０１は、電子銃１３１と、へリックス１７と、集束装置１５と、コレクタ１６と、導体部材２６と、絶縁体１９ｂ、１９ｃとを備える。

【0069】

電子銃１３１の開口部１３６から放出された電子は、へリックス１７及びコレクタ１６の向きに進行する。

【0070】

集束装置１５は、例えば、電子銃１３１と同心円的に配置された円筒形の磁石である。当該磁石は例えば永久磁石である。図８に表す集束装置１５は、二組以上の円筒形の磁石から構成されている。なお、集束装置１５を構成する磁石の数は、二つに限らず任意である。

【0071】

集束装置１５は、発生する磁界により、電子銃１３１から放出された電子の進行方向を制御する。当該制御は、螺旋状のへリックス１７で覆われたへリックス１７近傍の真空空間を、電子がコレクタ１６方向に進行するようにするものである。

【0072】

へリックス１７は、内部が中空の管状の細長い導体が螺旋状に成型されたものである。へリックス１７の入力部６１からは、マイクロ波がその中空の管内に入力される。入力されたマイクロ波は、出力部６２に向けて、へリックス１７の管内をへリックス１７の螺旋形状に沿って進む。そして、マイクロ波は、へリックス１７の管内を進む際に、電子銃１３１から放出されへリックス１７近傍の空間を通過する電子との間でエネルギーの相互作用を起こす。そして、当該相互作用により当該マイクロ波は増幅される。増幅されたマイクロ波は、出力部６２から出力される。

【0073】

へリックス１７は、図示しない第四電源により第四電位に保たれている。当該第四電位は、開口部１３６からコレクタ１６に向かう電子流を調整するためのものである。

【0074】

コレクタ１６には、図示しない第五電源により第五電位が印加されている。開口部１３６から放出された電子は、当該第五電位により生じる電圧により、衝突する電子を吸収する。衝突した電子のエネルギーは熱に変換される。変換された熱はコレクタ１６の表面から外部に放出される。

【0075】

絶縁体１９ｂは、円筒状であり、電子銃１３１のアノードと導体部材２６とを絶縁する。絶縁体１９ｂは、また、他の部材とともに、へリックス周囲等を真空に封止する。絶縁体１９ｂは、例えば、セラミクスである。

【0076】

導体部材２６は、へリックス１７の周囲を覆っている。そして、導体部材２６は、他の部材とともに、へリックス周囲等を真空に封止する。

【0077】

絶縁体１９ｃは、例えば円筒状であり、コレクタ１６と導体部材２６とを絶縁する。絶縁体１９ｃは、また、他の部材とともに、へリックス周囲等を真空に封止する。絶縁体１９ｃは、例えば、セラミクスである。
［効果］
本実施形態の電子銃においては、導電性部材であるカソードシールドの部材面は、カソードと略等電位であり、かつ、カソードの側面に対向して、当該側面の近傍に位置する。そのため、前記側面からの電子の放出は抑制される。従い、前記電子銃は、前記カソードシールドにより、前記側面から放出される電子の影響を抑え得る。当該影響には、カソード側面から放出された電子が所定の進行方向に進まないことによる悪影響が含まれる。また、当該影響には、カソード側面から放出された電子によるグリッドのダメージが含まれ得る。

【0078】

前記部材面と前記側面とは非接触であり、前記カソードシールドと前記カソードとは非接触である。そのため、前記電子銃は、前記カソードシールドとカソードとが接触している場合と比較して、前記カソードからの熱の流出を抑え得る。従い、前記カソードシールドは、ヒータに供給する電力を抑え得る。

【0079】

背景技術の項で説明した一般的と考えられる方法では、カソードシールドとカソードとの熱膨張の差により変形が生じ、カソードシールドとカソードとの熱的接続状態が変化しやすい。このことは、たとえ、カソードとカソードシールドとを溶接したとしても生じる場合がある。その理由は、前記熱膨張の差により、溶接部分等に割れや変形が生じ得るためである。

【0080】

カソードシールドとカソードとの熱的接続状態が変化すると、カソードの温度が変化しやすくなる。そのため、ヒータに供給する電力を細かく制御する必要があるが、そのような制御は困難な場合が多い。

【0081】

本実施形態のカソードシールドとカソードとの間には空隙がある。そのため、空隙の大きさを、熱膨張によりカソードシールドとカソードとが接触しない程度に設定することにより、本実施形態の電子銃は、カソードシールドとカソードとの熱的接続状態の変化を抑えることを可能にし得る。そのため、前記電子銃は、ヒータに供給する電力の制御の要求精度を緩和し得る。

【0082】

以上の説明においては、カソードシールドが、ヒータ周囲の部材に固定された例を説明した。しかしながら、カソードシールドを固定する部材は、ヒータ周囲の部材に限らず任意である。

【0083】

また、カソードシールドの形状は、カソード側面に対向する部材面を備え、前記カソードに対し物理的な接続及び物理的な接触のいずれもされていない限りにおいて任意である。

【0084】

また、以上の説明においては、カソードシールドとカソードとの間に空隙が設けられた例を説明したが、カソードシールドとカソードとの間に断熱材料を備えても構わない。 図１０は、本実施形態の電子銃の最小限の構成である電子銃１３１ｘの構成を表す図である。

【0085】

電子銃１３１ｘは、カソード１０６ｘと、図示しないグリッドと、カソードシールド１２１ｘとを備える。

【0086】

カソード１０６ｘは、加熱により電子を放出し得る。

【0087】

前記グリッドは、前記電子の放出を制御し得る。

【0088】

カソードシールド１２１ｘは、カソード１０６ｘの側面１９３ｃｘの近傍に位置する。それととともに、カソードシールド１２１ｘは、側面１９３ｃｘの少なくとも一部に空隙又は断熱材料を介して対向する部材面１９３ｄｘを備え、カソード１０６ｘに対し直接的な物理的な接続及び直接的な物理的な接触のいずれもされていない。

【0089】

カソードシールド１２１ｘの部材面１９３ｄｘは、カソード１０６ｘの側面１９３ｃｘに対向しており、側面１９３ｃｘの近傍に位置する。そのため、側面１９３ｃｘからの電子の放出は抑制される。そのため、前記カソードシールドは、側面１９３ｃｘから放出される電子の影響を抑え得る。

【0090】

また、部材面１９３ｄｘと側面１９３ｃｘとは非接触であり、カソードシールド１２１ｘは、カソード１０６ｘと物理的な接続及び物理的な接触のいずれもされていない。そのため、電子銃１３１ｘは、カソードシールドがカソードと接触している場合と比較して、カソード１０６ｘからの熱の流出を抑え得る。そのため、電子銃１３１ｘは、ヒータに供給するエネルギーの消費量を抑え得る。

【0091】

そのため、電子銃１３１ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。

【0092】

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

【0093】

また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。

【0094】

（付記Ａ１）
加熱により電子を放出し得るカソードと、
前記電子の放出を制御し得るグリッドと、
前記カソードの側面の近傍に位置するとともに前記側面の少なくとも一部に空隙又は断熱材料を介して対向する部材面を備え、前記カソードに対し直接的な物理的な接続及び直接的な物理的な接触のいずれもされていない、導電性部材であるカソードシールドと、
を備える、電子銃。

【0095】

（付記Ａ２）
前記カソードシールドに、前記カソードに与えられる電位に略等しい電位である第一電位以下の電位が与えられる、付記Ａ１に記載された電子銃。

【0096】

（付記Ａ３）
前記カソードシールドに、前記第一電位が与えられる、付記Ａ２に記載された電子銃。

【0097】

（付記Ａ４）
前記カソードシールドがタンタル、モリブテン、モリブテンとレニウムの合金、タングステン及びタングステンとレニウムの合金のうちの少なくとも一つを備える、付記Ａ1乃至付記Ａ３のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0098】

（付記Ａ７）
前記カソードシールドが第二導電性部材に物理的に接触している、付記Ａ１乃至付記Ａ６のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0099】

（付記Ａ８）
前記カソードシールドが第三導電性部材に物理的に接続されている、付記Ａ１乃至付記Ａ７のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0100】

（付記Ａ９）
前記電子を通過させるための開口部が設けられ、前記カソードとの間に第一電圧を印加し得るアノードをさらに備える、付記Ａ１乃至付記Ａ８のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0101】

（付記Ａ１０）
前記グリッドに与えられる電位がパルス状である、付記Ａ１乃至付記Ａ９のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0102】

（付記Ａ１１）
前記加熱を行うヒータをさらに備える、付記Ａ１乃至付記Ａ１０のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0103】

（付記Ａ１２）
前記ヒータの周囲に金属部材を備える、付記Ａ１１に記載された電子銃。

【0104】

（付記Ａ１３）
前記カソードシールドが前記金属部材に物理的に接触している、付記Ａ１２に記載された電子銃。

【0105】

（付記Ａ１４）
前記カソードシールドが前記金属部材に物理的に接続されている、付記Ａ１２又は付記Ａ１３に記載された電子銃。

【0106】

（付記Ａ１５）
前記接続が溶接によるものである、付記Ａ１４に記載された電子銃。

【0107】

（付記Ａ１６）
前記カソードシールドの前記金属部材と近接する部分の近傍に、部材が存在しない部分である部材不在部が形成されている、付記Ａ１２乃至付記Ａ１５のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0108】

（付記Ａ１７）
前記カソードシールドにおける前記部材不在部の端部が、前記金属部材に溶接された付記Ａ１６に記載された電子銃。

【0109】

（付記Ａ１８）
前記金属部材が、第一部材と、前記第一部材よりも外側に位置する第二部材とを備える、付記Ａ１２に記載された電子銃。

【0110】

（付記Ａ１９）
前記第一部材と前記第二部材との間に空間が設けられている、付記Ａ１８に記載された電子銃。

【0111】

（付記Ａ２０）
前記カソードシールドが、前記第二部材と物理的に接触している、付記Ａ１８又は付記Ａ１９に記載された電子銃。

【0112】

（付記Ａ２１）
前記カソードシールドが、前記第二部材に物理的に接続されている、付記Ａ１８乃至付記Ａ２０に記載された電子銃。

【0113】

（付記Ａ２２）
前記接続が溶接によるものである、付記Ａ２１に記載された電子銃。

【0114】

（付記Ａ２３）
前記カソードシールドの前記第二部材と近接する部分の近傍に、部材が存在しない部分である部材不在部が形成されている、付記Ａ１８乃至付記Ａ２２のうちのいずれか一に記載された電子銃。

【0115】

（付記Ａ２４）
前記カソードシールドにおける前記部材不在部の端部が、前記第二部材に溶接された付記Ａ２３に記載された電子銃。

【0116】

（付記Ｂ１）
付記Ａ１乃至付記Ａ２４のうちのいずれか一に記載された電子銃と、
前記電子銃が放出する電子がへリックスの近傍を通過する確率を向上させ得る集束装置と、
近傍を通過する電子により、入力されたマイクロ波を増幅し得る前記へリックスと、
前記電子銃が放出する電子に前記へリックスの近傍を通過させ得るコレクタと
を備えるマイクロ波管。

【符号の説明】

【0117】

１５ 集束装置
１６ コレクタ
１７ へリックス
１９ｂ、１９ｃ 絶縁体
２６ 導体部材
６１ 入力部
６２ 出力部
１０６、１０６ｘ、２０６ カソード
１１７ ヒータ
１４６、１４６ａ、１４６ｃ、１５１、１５６、１５７、１５８、１５９ａ、１５９ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、１６３ａ、１６３ｂ 部材
１１７、１１７ａ、２１６ ヒータ
１１８、１１８ａ 絶縁材
１２１、１２１ａ、１２１ｘ カソードシールド
１２６ アノード
１３１、１３１ｘ、１３１ｙ 電子銃
１３６ 開口部
１４６ｂ、１５２ 空間
１６６ ウェネルト電極
１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄ 上面不在部
１８６、１８７ 範囲
１９１ａ 矢印
１９３ａ、１９３ｂ、１９３ｅ、１９３ｆ 面
１９３ｃ、１９３ｃｘ 側面
１９３ｄ、１９３ｄｘ 部材面
１９４ 空隙
１９５ａ、１９５ｂ、１９５ｃ、１９５ｄ、１９５ｅ、１９５ｆ、１９５ｇ、１９５ｈ 位置
１９９ａ、１９９ｂ 線
２０１ マイクロ波管
２１１ 金属部材
２２１ カソードシールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】