特許 7269107 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】2023-04-25

(45)【発行日】2023-05-08

(54)【発明の名称】電子銃

(51)【国際特許分類】

   H01J 1/20 20060101AFI20230426BHJP

   H01J 1/26 20060101ALI20230426BHJP

【ＦＩ】

H01J1/20

H01J1/26

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019109692

(22)【出願日】2019-06-12

(65)【公開番号】P2020202126

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 徹

(72)【発明者】

【氏名】井関 操

(72)【発明者】

【氏名】小畑 英幸

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４０９１３１１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００２－２６０５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２１１５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ １／２０

Ｈ０１Ｊ ２９／０４

Ｈ０１Ｊ ３７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子を放出するカソードと、該カソードを昇温させるヒータと、前記カソードに対して正の電位を印加して電子を一定方向に引き出すアノードと、を備える電子銃であって、
前記カソードの、前記電子の進行方向に対する直交面視における中心位置に、前記電子の進行方向に沿う貫通孔が設けられ、
該貫通孔を塞ぐ第一の部分と、前記カソードと前記ヒータとの間に位置する第二の部分とを有する耐熱部材が配設されており、
前記耐熱部材の前記第一の部分が、前記第二の部分の一面から突出して前記カソードの前記貫通孔へと挿し入れられる円筒部として形成されている、
ことを特徴とする電子銃。

【請求項2】

前記カソードに対して正の制御電圧を印加するために前記カソードと前記アノードとの間にグリッドを備え、
該グリッドの、前記カソードの前記貫通孔と同軸上に、孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子銃。

【請求項3】

前記耐熱部材の前記第一の部分よりも、前記第二の部分が薄くなっている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電子銃。

【請求項4】

前記耐熱部材の前記第二の部分に、１つもしくは複数の切欠き部もしくは穴が形成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子銃。

【請求項5】

前記耐熱部材が、金属によって形成され、前記カソードと同電位となっている箇所に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子銃。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電子銃に関し、特に、電子線発生装置、Ｌｉｎａｃ（線形加速器）、ＴＷＴ（進行波管）、クライストロンなどを動作させるために電子を供給する電子銃に関する。

【背景技術】

【0002】

電子ビームを利用するアプリケーションとしての電子線発生装置、Ｌｉｎａｃ、ＴＷＴ、クライストロンなどにおいては、図７に示すように、金属基体に熱電子放出物質を、吹き付け、塗り込み、または含浸させるなどしたカソード１０２をヒータ１０５により加熱することによって熱電子放出させる電子銃１０１が備えられる。従来の電子銃１０１は、電子を一定方向に向かって運動させ、また、ビームを収束させるために、アノード１０３やウェネルト１０４に、カソード１０２に対して正の電位を与えて使用する。図７に示す２極の構成に加えて、図８に示すように、グリッド１０６を配置して３極とし、カソードに対して正の制御電圧を加えることにより、電子の流れる量を制御する方法もある。

【0003】

図７と図８とのいずれの場合も、電子銃１０１から電子が放出され、電界または磁界により一定方向に向けてビームが収束されて、例えば、電子が直接利用されたり、電子をターゲットに衝突させた時のエネルギーでＸ線などを発生させることに利用されたりし、また、Ｌｉｎａｃのように高周波電界などで電子を加速してエネルギーを増加させたり、ＴＷＴやクライストロンのように電子の流れを高周波電界によって進行／遅延させて変調したりするアプリケーションがある。

【0004】

上記のアプリケーションのいずれの場合にも、電子ビームの全てが次のセクション（例えば、ＬｉｎａｃやＴＷＴなど）に伝達されるのではなく、必ず反射が生じ、一部が電子銃１０１側に戻ってくる（特許文献１参照）。また、電子の衝突によって２次電子が発生し、それが電子銃１０１側に進行してくる場合がある。さらに、電子からエネルギーを受けたイオンが電子銃１０１側に進行してくることもある。いずれの場合においても、電子、２次電子、或いはイオンが持つエネルギーによってグリッド１０６やカソード１０２に衝突した際に熱となり、ダメージを与えることが多い。このため、本来の寿命を全うする前に、エミッションが低下したりアーキングが発生したりする状態に短時間で至ることが多い。特許文献２の技術は、プラズマ発生装置によって成膜するアプリケーションであり、電子帰還電極を設けることにより、電子、２次電子、イオンなどは電子帰還電極に入射して帰還される。しかしながら、ＬｉｎａｃやＴＷＴに使用される場合に、電子やイオンは放出される電子ビームの方向と逆方向に直線的に戻ってくるため、このような電極の構造や位置による回収は電子銃では不可能である。

【0005】

また、カソードから放出された電子のうちの一部や、電子が当たって発生する２次電子およびイオンがカソードへと帰還することによるカソードの昇温を避けるために、カソードの中心に直径が１．８～２．２ｍｍの貫通孔を形成してホローカソードと呼ばれる構造として、バックボンバードメント（カソードから放出された電子であって、加速位相にある電子が、高周波電界からエネルギーを得てカソードに戻り、衝突する現象）によるカソードの加熱を防止する方法が知られている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開２０１６／０２９０６５Ａｌ

【文献】特開２０１０－５３４４３号公報

【文献】ＣＮ２０１２２２５８５２４Ｕ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ヒータや、ヒータを絶縁固定するためのポッティング材に電子やイオンが当たった場合、衝突エネルギーやその後の熱によってポッティング材が劣化したりポッティング材からガスが発生したりする、という問題があった。また、電子やイオンはカソードの中心軸に沿って戻ってくるため、従来のホローカソードでは、カソードを加熱するためのヒータ線をカソードの中心軸上に配置することができず、ヒータ線の巻き方が複雑となってコスト上昇の原因になる、という問題があった。また、ヒータを絶縁固定するためのポッティング材について、中心部を開けた構造とすることができない、という問題があった。

【0008】

そこで本発明は、ヒータやポッティング材の昇温や劣化が抑制されて長寿命化を図ることが可能な電子銃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】

【0009】

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、電子を放出するカソードと、該カソードを昇温させるヒータと、前記カソードに対して正の電位を印加して電子を一定方向に引き出すアノードと、を備える電子銃であって、前記カソードの、前記電子の進行方向に対する直交面視における中心位置に、前記電子の進行方向に沿う貫通孔が設けられ、該貫通孔を塞ぐ第一の部分と、前記カソードと前記ヒータとの間に位置する第二の部分とを有する耐熱部材が配設されており、前記耐熱部材の前記第一の部分が、前記第二の部分の一面から突出して前記カソードの前記貫通孔へと挿し入れられる円筒部として形成されている、ことを特徴とする。

【0010】

この発明によれば、次のセクション（例えば、ＬｉｎａｃやＴＷＴなど）から戻ってくる電子、２次電子、或いはイオンがカソードに向かってきた場合にも、カソードの中心に設けられた貫通孔を通過するので、カソードの中心に於ける局部的な発熱が防止され、かつ、貫通孔を通過した電子やイオンは耐熱部材に衝突するので、前記電子やイオンのバックボンバードメントによる発熱が耐熱部材で拡散される。

【0011】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子銃において、前記カソードに対して正の制御電圧を印加するために前記カソードと前記アノードとの間にグリッドを備え、該グリッドの、前記カソードの前記貫通孔と同軸上に、孔が設けられている、ことを特徴とする。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子銃において、前記耐熱部材前記第一の部分よりも、前記第二の部分が薄くなっている、ことを特徴とする。

【0014】

請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の電子銃において、前記耐熱部材の前記第二の部分に、１つもしくは複数の切欠き部もしくは穴が形成されている、ことを特徴とする。

【0015】

請求項５に記載の発明は、請求項１から４に記載の電子銃において、前記耐熱部材が、金属によって形成され、前記カソードと同電位となっている箇所に接続されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に記載の発明によれば、非常に高いビーム電流密度で設計した電子銃においても、カソードの中心に於ける局部的な発熱を防止することができ、カソードの損傷を防止することが可能となり、さらに、電子銃側へと戻ってきた電子やイオンのバックボンバードメントによる発熱を耐熱部材で拡散することができ、ヒータやポッティング材の昇温や劣化を低減することが可能となる。この結果、電子銃の特性が変化することを防止して安定な熱電子放出を長く確保することができ、カソードの寿命に至る前に劣化のために使用不能となることが避けられ、長寿命化を図ることが可能となる。また、カソードの貫通孔へと挿し入れられる円筒部を耐熱部材が有しているので、ヒータからの熱やバックボンバードメントによる発熱をカソードへと効率よく伝導させてカソードの加熱効率を向上させることが可能となる。

【0017】

請求項２に記載の発明によれば、グリッドを備えるようにした上で該グリッドに孔を設けるようにしているので、カソードからグリッドを通り抜けて進行する電子の進行速度を制御することができ、電子銃の操作性を向上させることが可能となり、その上で、グリッドの中心に於ける局部的な発熱を防止することができ、グリッドの損傷を防止することが可能となる。

【0018】

請求項３に記載の発明によれば、耐熱部材の厚さが箇所によって変えられているので、電子銃側へと戻ってきた電子やイオンのバックボンバードメントによる発熱を良好に拡散させつつ、ヒータによるカソードの加熱効率を良好に確保することが可能となる。

【0020】

請求項４に記載の発明によれば、耐熱部材のうちのカソードの貫通孔と対向しない部分に切欠き部や穴が形成されているので、ヒータからの熱をカソードへと一層効率よく伝導させてカソードの加熱効率を一層向上させることが可能となる。

【0021】

請求項５に記載の発明によれば、耐熱部材とカソードとが同電位となるので、カソードから放出された電子を、アノードに与えられる電位とカソードに与えられる電位との差としての電圧によってアノードへと向かうように進行させる働きが阻害されることを防ぐことができ、電子銃としての機能が阻害されることを回避した上で、耐熱部材を設けることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の実施の形態１に係る電子銃の概略構成を示す断面図である。

【図2】図１の電子銃の耐熱部材を示す斜視図である。

【図3】耐熱部材の他の形態を示す斜視図である。

【図4】この発明の実施の形態２に係る電子銃の概略構成を示す断面図である。

【図5】この発明の実施の形態３に係る電子銃の概略構成を示す断面図である。

【図6】図５の電子銃の耐熱部材を示す斜視図である。

【図7】従来の２極電子銃の概略構成を示す断面図である。

【図8】従来の３極電子銃の概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、各図はあくまでもこの発明に係る電子銃１の概略構成を説明するための図であり、各部の詳細構造や相互の寸法関係を厳密に表すものではない。

【0024】

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る電子銃１の概略構成を示す断面図である。なお、この実施の形態に係る電子銃１は、２極電子銃である。この電子銃１は、主として、カソード２に貫通孔２１が形成された上で耐熱部材８が設けられている点が従来の電子銃と構成が異なり、従来と同等の構成についての説明を省略するが、概略次のような構成となっている。

【0025】

すなわち、電子銃１は、カソード２、ヒータ３、アノード４、およびウェネルト５を有し、アノード４に形成された開口部４１から、主として矢印Ａの向きに電子を放出するものである。前記のカソード２などは絶縁部材によって形成される筐体（図示していない）内に収納され、電子銃１は、真空装置に装着されて内部が真空に保たれた状態で動作する。

【0026】

カソード２は導電性を備えるスリーブ９によって支持され、また、アノード４およびウェネルト５はそれぞれ別の導電部材によって個別に支持されて、筐体内における相互の位置関係が固定される。

【0027】

カソード２は、ヒータ３によって加熱され、電子を放出するためのものである。カソード２は、例えば、金属基体に、熱電子放出物質を、吹き付け、塗り込み、または含浸させるなどして形成される。カソード２には、電源（図示していない）によって所定の電位が与えられる。

【0028】

ヒータ３は、カソード２を加熱するためのものである。ヒータ３は、ポッティング材１０によって取り囲まれて保持されている。ポッティング材１０は、絶縁性を備えかつ耐熱性を備える材質によって形成され、具体的には例えばアルミナによって形成される。

【0029】

アノード４は、カソード２から放出された電子を、開口部４１を通過させるように進行させるためのものである。アノード４には、電源（図示していない）によって所定の電位が与えられる。

【0030】

ウェネルト５は、カソード２から放出された電子を、アノード４の開口部４１を効率的に通過させるように集束するための電極である。ウェネルト５には、電源（図示していない）によって所定の電位が与えられる。

【0031】

電子銃１は、電子ビームを利用するアプリケーション（例えば、電子線発生装置、Ｌｉｎａｃ、ＴＷＴ、クライストロンなど）と組み合わせて使用される。この際、アプリケーション側で反射が生じて電子の一部が電子銃１側へと戻ってきたり、電子の衝突によって発生した２次電子が電子銃１側へと進行したり、電子からエネルギーを受けたイオンが電子銃１側へと進行したりする。このような電子、２次電子、およびイオンのことを「帰還電子等」と呼ぶ。

【0032】

そして、この実施の形態に係る電子銃１は、電子を放出するカソード２と、該カソード２を昇温させるヒータ３と、カソード２に対して正の電位を印加して電子を一定方向に引き出すアノード４と、を備える電子銃であって、カソード２の、電子の進行方向Ａに対する直交面視における中心位置に、電子の進行方向Ａに沿う貫通孔２１が設けられ、該貫通孔２１を塞ぐ第一の部分（この実施の形態では凸部８２）と、カソード２とヒータ３との間に位置する第二の部分（この実施の形態では板状部８１）とを有する耐熱部材８が配設されている、ようにしている。

【0033】

貫通孔２１は、電子銃１側に進行してくる帰還電子等のバックボンバードメントのエネルギーによってカソード２が変形したり劣化したりすることを防止するためのものである。貫通孔２１は、カソード２の、電子の放出方向（進行方向）である矢印Ａの方向に対する直交面視における中心位置に、前記直交面視において円形に、電子の放出方向Ａ（進行方向）に沿ってカソード２を貫通する孔として形成される。貫通孔２１の、電子の放出方向Ａに対する直交面視における円形の直径は、あくまで一例として挙げると、１～３ｍｍ程度に設定される。

【0034】

耐熱部材８は、カソード２に設けられた貫通孔２１を通って進行する帰還電子等を衝突させて熱拡散させるためのものである。耐熱部材８は、カソード２に設けられた貫通孔２１を隙間なくカバーして塞ぐものとして形成され、カソード２の、ヒータ３側の端面に取り付けられる。また、耐熱部材８は、一部がスリーブ９と接触するように設けられることが好ましい。耐熱部材８がスリーブ９と接触することにより、耐熱部材８の熱がスリーブ９へと伝導される。

【0035】

耐熱部材８は、高耐熱性を備える材質によって形成され、電子銃１の使用時において耐熱部材８について想定される温度でも熱変形やガス放出を起こすこと無く安定に使用可能な材質によって形成されることが好ましい。耐熱部材８は、また、仕事関数が高く、２次電子増倍係数が低い金属によって形成されることが好ましい。これにより、電子銃１側に進行してきた帰還電子等が耐熱部材８に衝突した際の２次電子、３次電子の発生を抑えることができ、電子銃１から放出される電子ビームに影響が及ぶことを防止することが可能となる。耐熱部材８は、具体的には例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、もしくはハフニウム、または、前記物質の化合物や混合物、或いは、前記物質を含む合金などの高耐熱部材によって形成される。耐熱部材８は、セラミックやＳｉＣ（シリコンカーバイド）によって形成されるようにしてもよい。

【0036】

耐熱部材８を金属によって形成してカソード２と同電位となっている箇所へと電気的に接続させること（耐熱部材８をカソード２に対して取り付けることでもよい）により、耐熱部材８とカソード２とを同電位とすることができる。これにより、カソード２から放出された電子をアノード４に与えられる電位とカソード２に与えられる電位との差としての電圧によってアノード４の開口部４１へと向かうように進行させる働きが阻害されることが無い。すなわち、電子銃１としての機能が阻害されることを回避した上で、耐熱部材８を設けることが可能となる。

【0037】

ここで、ポッティング材１０が耐熱性を備える材質によって形成されているため、カソード２の加熱は、ヒータ３からの直接的な輻射ではなく、ポッティング材１０やスリーブ９を通じての熱伝導によるものが殆どとなる。発明者の検討によると、耐熱部材８の厚さなどが適切に調整されることにより、ヒータ３によるカソード２の加熱効率は著しくは低下しないことが確認されている。つまり、耐熱部材８は、カソード２に進行してくる帰還電子等を衝突させて適切に熱拡散させることができ、かつ、ヒータ３によるカソード２の加熱効率を著しく低下させないように調整され形成されて配設される。

【0038】

耐熱部材８の物性にもよるが、発明者の検討によると、耐熱部材８の、ヒータ３とカソード２との間に存在する部分の厚さを例えば１ｍｍ以下とすることにより、ヒータ３によるカソード２の加熱効率を著しくは低下させないようにすることが可能であることが確認されている。

【0039】

耐熱部材８は、表裏がどちらも平面である単なる平板状に形成されても（言い換えると、電子の放出方向Ａにおいて一定の厚さであるように形成されても）よいが、帰還電子等のバックボンバードメントのエネルギーによる耐熱部材８の変形や表面状態の変化などの機械的な劣化を効果的に防止しつつ、ヒータ３によるカソード２の加熱効率を著しく低下させないようにするため、カソード２の貫通孔２１を通る帰還電子等が衝突する部分（貫通孔２１と対向する部分）を厚くし、その他の部分（貫通孔２１と対向しない部分）を薄くするようにしてもよい。

【0040】

耐熱部材８は、具体的には例えば、図２に示すような形状に形成されてもよい。図２に示す耐熱部材８は、カソード２の貫通孔２１を通る帰還電子等が衝突する部分（貫通孔２１と対向する部分）だけ厚くするようにしたものであり、板状部８１と、該板状部８１のうちの一面に形成される凸部８２とを有する。板状部８１がカソード２のヒータ３側の端面に接合されることによって耐熱部材８がカソード２に対して取り付けられ、この状態で、凸部８２は、カソード２の貫通孔２１へと嵌まり込む。図２に示す例では、板状部８１は、板面視において円形に形成され、円形板状部８１とされている。凸部８２の形態は、図２に示すような太鼓型／コイン型に限定されるものではなく、すそ野を有する山型でもよい。

【0041】

図２に示す耐熱部材８では円形板状部８１の周端８３の全周がスリーブ９と接触するようにしているが、図３に示すように、板状部８１の周縁部分に１つもしくは複数の切欠き部８４が形成され、板状部８１の周端８３のうちの一部がスリーブ９と接触するようにしてもよい。板状部８１に切欠き部８４が形成されることにより、耐熱部材８の熱をスリーブ９へと伝導させる作用を確保しつつ、ヒータ３からの熱（ポッティング材１０やスリーブ９を通じての熱）をカソード２へと効率よく伝導させてカソード２の加熱効率を確保することが可能となる。

【0042】

また、耐熱部材８の板状部８１に、１つもしくは複数の穴が形成されるようにしてもよい。板状部８１に穴が形成されることにより、耐熱部材８の熱をスリーブ９へと伝導させる作用を確保しつつ、ヒータ３からの熱（ポッティング材１０やスリーブ９を通じての熱）をカソード２へと効率よく伝導させてカソード２の加熱効率を確保することが可能となる。

【0043】

耐熱部材８は、カソード２の貫通孔２１を通って耐熱部材８へと至る帰還電子等が衝突する部分（貫通孔２１と対向する部分。図２に示す例では凸部８２）が耐熱性を備える材質によって形成されれば、全体が一体（１片の部品）として形成されるようにしてもよく、或いは、複数の部品が組み合わせられて構成されるようにしてもよい。

【0044】

次に、このような構成の電子銃１の作用などについて説明する。

【0045】

カソード２がヒータ３により加熱されることによって熱電子放出が起こり、カソード２とアノード４との間の電界によって電子の運動方向性が決められ、ウェネルト５による電界の影響で電子ビームが収束される。すなわち、カソード２から放出された電子は、アノード４に与えられる電位とカソード２に与えられる電位との差としての電圧により、アノード４の開口部４１へと向かって進行する。

【0046】

カソード２から放出された電子の一部は、アノード４の開口部４１を通過し、主として矢印Ａの向きにさらに進行し、電子ビームが利用される次のセクション（例えば、ＬｉｎａｃやＴＷＴなど）へと向かう。そして、次のセクションにおいて反射したり発生したりした帰還電子等が、カソード２へと向かって進行する。

【0047】

カソード２へと進行した帰還電子等は貫通孔２１を通って耐熱部材８に衝突し、この帰還電子等のバックボンバードメントで発生した熱は、耐熱部材８で拡散し、主にスリーブ９側に伝達される。熱の一部は、カソード２の昇温に寄与するものの、ヒータ３による加熱の熱量に対しては僅かである。したがって、従来のようにカソード２の中心に於ける局部的な発熱とならなければ、カソード２の表面やベースメタルの気孔に含まれる熱電子放出物質が異常に蒸発を起こすことが防止される。

【0048】

この実施の形態に係る電子銃１によれば、次のセクション（例えば、ＬｉｎａｃやＴＷＴなど）から進行してくる帰還電子等がカソード２に向かってきた場合にも、カソード２の中心に設けられた貫通孔２１を通過するので、カソード２の中心に於ける局部的な発熱を防止することができ、かつ、貫通孔２１を通過した帰還電子等は耐熱部材８に衝突するので、前記帰還電子等のバックボンバードメントによる発熱を耐熱部材８で拡散することができる。このため、非常に高いビーム電流密度で設計した電子銃においても、カソード２の損傷を防止することが可能となり、さらに、ヒータ３やポッティング材１０の昇温や劣化を低減することが可能となる。この結果、電子銃１の特性が変化することを防止して安定な熱電子放出を長く確保することができ、カソード２の寿命に至る前に劣化のために使用不能となることが避けられ、長寿命化を図ることが可能となる。

【0049】

ここで、電子銃１側に進行してきた帰還電子等のバックボンバードメントによる発熱が無視できない程度となる場合には、ヒータ３の熱量を予め下げて設定することにより、耐熱部材８の昇温による影響を排除する（差し引く）ことができる。すなわち、この実施の形態に係る電子銃１によれば、耐熱部材８をカソード２の近傍に於いてヒータ３との間に配置することにより、ヒータ３の設計の自由度を向上させることが可能となる。従来のホローカソードでは、カソードの貫通孔と同軸上にヒータの電熱線やポッティング材をバックボンバードメントの影響を受けることなく配置することはできないが、この実施の形態に係る電子銃１によれば、カソード２の貫通孔２１と同軸上に、つまり従来の電子銃の設計と同様に、ヒータ３およびポッティング材１０を配置することが可能となる。

【0050】

また、耐熱部材８が図２や図３に示すように板状部８１と凸部８２とを有するものとして形成される場合には、カソード２の貫通孔２１を通って耐熱部材８へと至る帰還電子等は耐熱部材８の厚さが厚くなっている凸部８２に衝突するため、帰還電子等のバックボンバードメントによる発熱を十分に拡散させることが可能となり、かつ、カソード２とヒータ３との間に存在する耐熱部材８については板状部８１として厚さを薄くしてヒータ３からの熱（ポッティング材１０やスリーブ９を通じての熱）によるカソード２の加熱効率を良好に確保することが可能となる。

【0051】

（実施の形態２）
図４は、この実施の形態に係る電子銃１の概略構成を示す断面図である。この実施の形態では、実施の形態１と同等の構成に加え、ウェネルト５に対してグリッド６が接続されている。すなわち、この実施の形態に係る電子銃１は、３極電子銃である。なお、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

【0052】

グリッド６は、カソード電流を制御するためのものであり、ウェネルト５の、カソード２の側に取り付けられる。グリッド６は、ウェネルト５に与えられる電位によって駆動する。グリッド６は、例えば、導電性を備える材質により、電子が透過可能なメッシュやパンチング状などの構造を有するものとして形成される。グリッド６にはアノード４に対して負となる電圧が印加され（これにより、電子の流れを制御するためのカソード２に対して正の制御電圧が印加される）、カソード２からの電子をより引き出す電界をかけることにより、カソード電流を制御することが可能となる。

【0053】

グリッド６により、ウェネルト５に与えられる電位を誘因として、カソード２からグリッド６を通り抜けて矢印Ａの向きに進行する電子の進行速度が制御される。

【0054】

そして、この実施の形態に係る電子銃１は、カソード２に対して正の制御電圧を印加するためにカソード２とアノード４との間にグリッド６を備え、該グリッド６の、カソード２の貫通孔２１と同軸上に、孔６１が設けられている、ようにしている。

【0055】

孔６１は、電子銃１側に進行してくる帰還電子等のバックボンバードメントのエネルギーによってグリッド６が変形したり劣化したりすることを防止するためのものである。孔６１は、グリッド６の、電子の放出方向Ａ（進行方向）に対する直交面視における中心位置に、電子の放出方向Ａに沿ってグリッド６を貫通する円形孔として形成される。グリッド６の孔６１とカソード２の貫通孔２１とは、電子の放出方向Ａにおいて同軸となる位置にそれぞれ形成される。孔６１の、電子の放出方向Ａに対する直交面視における円形の直径は、あくまで一例として挙げると、１～３ｍｍ程度に設定される。グリッド６の孔６１とカソード２の貫通孔２１とは、電子の放出方向Ａに対する直交面視において同じ大きさに形成される。

【0056】

この実施の形態の場合、電子銃１へと進行した帰還電子等は、グリッド６の孔６１を通過し、さらにカソード２の貫通孔２１を通って耐熱部材８に衝突し、この帰還電子等のバックボンバードメントで発生した熱は、耐熱部材８で拡散し、主にスリーブ９側に伝達される。

【0057】

この実施の形態に係る電子銃１によれば、グリッド６を備えるようにした上で該グリッド６に孔６１を設けるようにしているので、カソード２からグリッド６を通り抜けて進行する電子の進行速度を制御することができ、電子銃１の操作性を向上させることが可能となり、その上で、グリッド６の中心に於ける局部的な発熱を防止することができ、グリッド６の損傷を防止することが可能となる。

【0058】

（実施の形態３）
図５は、この実施の形態に係る電子銃１の概略構成を示す断面図である。この実施の形態では、耐熱部材８が実施の形態１の耐熱部材８と構成が異なる。なお、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

【0059】

この実施の形態の耐熱部材８は、図６に示すように、カソード２とヒータ３との間に位置する第二の部分がカソード２に対して取り付けられる板状部８１として形成され、貫通孔２１を塞ぐ第一の部分が板状部８１の一面から突出してカソード２の貫通孔２１へと挿し入れられる円筒部８５として形成されている。板状部８１がカソード２のヒータ３側の端面に接合されることによって耐熱部材８がカソード２に対して取り付けられ、この状態で、円筒部８５は、カソード２の貫通孔２１へと挿し入れられる。図６に示す例では、板状部８１は、板面視において円形に形成され、円形板状部８１とされている。

【0060】

耐熱部材８の円筒部８５の外周面８６とカソード２の貫通孔２１の内周面とは接触するようにしてもよく、或いは、円筒部８５の外周面８６と貫通孔２１の内周面との間に隙間があるようにしてもよい。なお、図６に示す例では、円筒部８５の内側の板状部８１（円筒部８５の底部に相当する。貫通孔２１と対向する部分）の厚さが、円筒部８５の外側の板状部８１（貫通孔２１と対向しない部分）よりも厚くなるようにしているが、円筒部８５の内側と外側とで板状部８１の厚さが同じであるようにしてもよい。

【0061】

この実施の形態に係る耐熱部材８によれば、電子銃１側に進行した帰還電子等はカソード２の貫通孔２１を通って耐熱部材８（特に、円筒部８５の底部に相当する、円筒部８５の内側の板状部８１）に衝突し、帰還電子等のエネルギーは熱に変換される。また、円筒部８５がカソード２の貫通孔２１へと挿し入れられることにより、ヒータ３からの熱（ポッティング材１０やスリーブ９を通じての熱）やバックボンバードメントによる発熱をカソード２へと効率よく伝導させてカソード２の加熱効率を向上させることができる。

【0062】

なお、図６に示す耐熱部材８が用いられる場合も、ウェネルト５に対してグリッド６が取り付けられるようにしてもよい。

【0063】

この実施の形態に係る電子銃１によれば、カソード２の貫通孔２１へと挿し入れられる円筒部８５を耐熱部材８が有しているので、ヒータ３からの熱やバックボンバードメントによる発熱をカソード２へと効率よく伝導させてカソード２の加熱効率を向上させることが可能となる。

【0064】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、耐熱部材８が板状部８１を介してカソード２に対して取り付けられているが、カソード２とヒータ３との間に配設される限りにおいて、耐熱部材８の取り付け方は特定の態様には限定されない。

【符号の説明】

【0065】

１ 電子銃
２ カソード
２１ 貫通孔
３ ヒータ
４ アノード
４１ 開口部
５ ウェネルト
６ グリッド
６１ 孔
８ 耐熱部材
８１ 板状部
８２ 凸部
８３ 周端
８４ 切欠き部
８５ 円筒部
８６ 外周面
９ スリーブ
１０ ポッティング材
１０１ 従来の構成の電子銃
１０２ カソード
１０３ アノード
１０４ ウェネルト
１０５ ヒータ
１０６ グリッド
Ａ 電子の放出方向（進行方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】