特許 7427575 電子放出電極及びマグネトロン

(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】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】電子放出電極及びマグネトロン

(51)【国際特許分類】

   H01J 23/04 20060101AFI20240129BHJP

   H01J 23/05 20060101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

H01J23/04

H01J23/05

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020201039

(22)【出願日】2020-12-03

(65)【公開番号】P2022088906

(43)【公開日】2022-06-15

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】吉田 学史

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 久生

(72)【発明者】

【氏名】木村 重哉

【審査官】佐藤 海

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１４０８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４１３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２６５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３０２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１２５８２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ １／００－１／９８，

５／００－９／０２，

１９／００－２５／７８，

３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパイラル状の第１部材であって、前記第１部材の表面は、第１領域及び第２領域を含む、前記第１部材と、
前記第１領域に設けられた第１ダイヤモンド部材であって、前記第１ダイヤモンド部材は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含む、前記第１ダイヤモンド部材と、
前記第２領域に設けられた第２ダイヤモンド部材であって、前記第２ダイヤモンド部材は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素を含む、前記第２ダイヤモンド部材と、
を備えた電子放出電極。

【請求項2】

前記第２領域を基準にした前記第２ダイヤモンド部材の第２高さは、前記第１領域を基準にした前記第１ダイヤモンド部材の第１高さよりも高い、請求項１記載の電子放出電極。

【請求項3】

前記第２領域の面積の、前記第１領域の面積に対する比は、０．１以下である、請求項１または２に記載の電子放出電極。

【請求項4】

前記第２ダイヤモンド部材は、前記第１部材の延びる方向に沿って延びる、請求項１～３のいずれか１つに記載の電子放出電極。

【請求項5】

前記第１領域は、前記第１部材の延びる方向を中心とする周の一部に沿って設けられ、
前記第２領域は、前記周の他部に設けられた、請求項１～３のいずれか１つに記載の電子放出電極。

【請求項6】

複数の前記第１ダイヤモンド部材を備え、
前記表面は、複数の前記第１領域を含み、
前記第２領域は、前記複数の前記第１領域の１つと前記複数の第１領域の別の１つとの間にあり、
前記複数の第１ダイヤモンド部材の１つは、前記複数の前記第１領域の前記１つに設けられ、
前記複数の第１ダイヤモンド部材の別の１つは、前記複数の前記第１領域の前記別の１つに設けられた、請求項１または２に記載の電子放出電極。

【請求項7】

前記第２領域の面積の、前記複数の第１領域の面積の和に対する比は、０．１以下である、請求項６記載の電子放出電極。

【請求項8】

複数の前記第２ダイヤモンド部材を備え、
前記表面は、複数の前記第２領域を含み、
前記複数の前記第１領域の前記１つは、前記複数の前記第２領域の１つと前記複数の第２領域の別の１つとの間にあり、
前記複数の第２ダイヤモンド部材の１つは、前記複数の前記第２領域の前記１つに設けられ、
前記複数の第２ダイヤモンド部材の別の１つは、前記複数の前記第２領域の前記別の１つに設けられた、請求項６記載の電子放出電極。

【請求項9】

前記複数の第２領域の面積の和の、前記複数の第１領域の面積の和に対する比は、０．１以下である、請求項８記載の電子放出電極。

【請求項10】

第１電極端子と、
第２電極端子と、
をさらに備え、
前記第１部材は導電性であり、
前記第１電極端子は、前記第１部材の第１端部と電気的に接続され、
前記第２電極端子は、前記第１部材の第１他端部と電気的に接続された、請求項１～９のいずれか１つに記載の電子放出電極。

【請求項11】

前記第１端部と前記第１他端部との間に供給される電流により前記第１部材の温度が上昇し、
前記第１ダイヤモンド部材及び前記第２ダイヤモンド部材から電子が放出される、請求項１０記載の電子放出電極。

【請求項12】

筒状の第１部材であって、前記第１部材の表面は、第１領域及び第２領域を含む、前記第１部材と、
前記第１領域に設けられた第１ダイヤモンド部材であって、前記第１ダイヤモンド部材は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含む、前記第１ダイヤモンド部材と、
前記第２領域に設けられた第２ダイヤモンド部材であって、前記第２ダイヤモンド部材は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素を含む、前記第２ダイヤモンド部材と、
導電性でスパイラル状の第２部材と、
第１電極端子と、
第２電極端子と、
を備え、
前記第１電極端子は、前記第２部材の第２端部と電気的に接続され、
前記第２電極端子は、前記第２部材の第２他端部と電気的に接続され、
前記第１部材は、前記第２部材と前記第１ダイヤモンド部材との間、及び、前記第２部材と前記第２ダイヤモンド部材との間にある、電子放出電極。

【請求項13】

前記第２端部と前記第２他端部との間に供給される電流により加熱される前記第２部材により前記第１部材の温度が上昇し、
前記第１ダイヤモンド部材及び前記第２ダイヤモンド部材から電子が放出される、請求項１２記載の電子放出電極。

【請求項14】

前記第１ダイヤモンド部材は、第１多結晶を含む、請求項１～１３のいずれか１つに記載の電子放出電極。

【請求項15】

前記第１多結晶は、（１１１）面を含み、
前記第１多結晶は（１００）面を含まない、または、前記第１多結晶における（１００）面の割合は、前記第１多結晶における（１１１）面の割合よりも低い、請求項１４記載の電子放出電極。

【請求項16】

前記第１ダイヤモンド部材は、前記第１多結晶の表面に設けられ水素を含む第１水素領域を含む、請求項１４または１５に記載の電子放出電極。

【請求項17】

前記第２ダイヤモンド部材は、第２多結晶を含む、請求項１～１６のいずれか１つに記載の電子放出電極。

【請求項18】

前記第２多結晶は、（１１１）面を含み、
前記第２多結晶は（１００）面を含まない、または、前記第２多結晶における（１００）面の割合は、前記第２多結晶における（１１１）面の割合よりも低い、請求項１７記載の電子放出電極。

【請求項19】

前記第２ダイヤモンド部材は、前記第２多結晶の表面に設けられ水素を含む第２水素領域を含む、請求項１７または１８に記載の電子放出電極。

【請求項20】

請求項１～１９のいずれか１つに記載の電子放出電極と、
前記電子放出電極と対向する対向電極であって、前記電子放出電極と前記対向電極との間に空隙が設けられた前記対向電極と、
を備えたマグネトロン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電子放出電極及びマグネトロンに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、マグネトロンに、熱電子素子などの電子放出電極が設けられる。電子放出電極において効率の向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２４１３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、効率を向上可能な電子放出電極及びマグネトロンを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、電子放出電極は、第１部材と、第１ダイヤモンド部材と、第２ダイヤモンド部材と、を含む。前記第１部材の表面は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１ダイヤモンド部材は、前記第１領域に設けられる。前記第１ダイヤモンド部材は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含む。前記第２ダイヤモンド部材は、前記第２領域に設けられる。前記第２ダイヤモンド部材は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１（ａ）～図１（ｄ）は、第１実施形態に係る電子放出電極を例示する模式図である。

【図2】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る電子放出電極を例示する模式的断面図である。

【図3】図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る電子放出電極の一部を例示する模式的斜視図である。

【図4】図４（ａ）～図４（ｄ）は、第２実施形態に係る電子放出電極を例示する模式図である。

【図5】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２実施形態に係る電子放出電極を例示する模式的断面図である。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３実施形態に係るマグネトロンを例示する模式図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係るマグネトロンを例示する模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

（第１実施形態）
図１（ａ）～図１（ｄ）は、第１実施形態に係る電子放出電極を例示する模式図である。
図１（ａ）は、側面図である、図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部１０Ａが抽出されて描かれた斜視図である。図１（ｃ）は、電子放出電極の１つの例の断面図である。図１（ｄ）は、電子放出電極の別の例の断面図である。

【0009】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、実施形態に係る電子放出電極１１０は、第１部材１０と、第１ダイヤモンド部材２１と、第２ダイヤモンド部材２２と、を含む。

【0010】

図１（ａ）に示すように、この例では、第１部材１０は、スパイラル状である。第１部材１０は、例えば、フィラメントである。第１部材１０は、例えば、タングステンを含む。第１部材１０は、例えば、酸化トリウム及び酸化セリウムよりなる群から選択された少なくとも１つと、タングステンと、を含んでも良い。第１部材１０におけるタングステンの濃度は例えば、９０％以上である。これらの材料の融点は高い。例えば、融点が１２００℃以上の任意の材料が第１部材１０として用いられても良い。第１部材１０は、例えば、導電性である。

【0011】

図１（ｂ）～図１（ｄ）に示すように、第１部材１０の表面１０Ｆは、第１領域１１及び第２領域１２を含む。図１（ｂ）に示すように、この例では、第１領域１１及び第２領域１２は、第１部材１０の延びる方向Ｄｘ１に沿っている。

【0012】

第１ダイヤモンド部材２１は、第１領域１１に設けられる。第１ダイヤモンド部材２１は、ダイヤモンドと第１元素とを含む。第１元素は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１ダイヤモンド部材２１は、例えば、ｎ形である。

【0013】

第２ダイヤモンド部材２２は、第２領域１２に設けられる。第２ダイヤモンド部材２２は、ダイヤモンドと第２元素とを含む。第２元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２ダイヤモンド部材２２は、例えばｐ形である。

【0014】

図１（ａ）に示すように、電子放出電極１１０は、第１電極端子Ｔ１及び第２電極端子Ｔ２を含んでも良い。第１電極端子Ｔ１は、第１部材１０の第１端部１０ｅと電気的に接続される。第２電極端子Ｔ２は、第１部材１０の第１他端部１０ｆと電気的に接続される。これらの端子に電流が供給されることで、第１部材１０の温度が上昇する。第１部材１０の温度の上昇に伴って、第１ダイヤモンド部材２１及び第２ダイヤモンド部材２２から電子が放出される。

【0015】

例えば、第１ダイヤモンド部材２１から熱電子が放出される。例えば、第１ダイヤモンド部材２１から、１次電子が放出される。例えば、第２ダイヤモンド部材２２から、２次電子が放出される。例えば、電子放出電極１１０がマグネトロンなどの陰極に応用されても良い。この場合に、例えば、第１ダイヤモンド部材２１から放出された電子が、第２ダイヤモンド部材２２に入射する。これにより、第２ダイヤモンド部材２２から２次電子が放出される。

【0016】

例えば、導電性ダイヤモンドは、負の電子親和力を持つ。このような材料において、伝導帯の準位は、真空の準位よりも高い。このような材料において、電子が放出されやすい。導電性ダイヤモンドを含む陰極により、第１部材１０の温度が低くても電子が放出され易い。例えば、１次電子を出射する導電性ダイヤモンドとして、ｎ形のダイヤモンドが用いられる。

【0017】

例えば、電子放出電極１１０がマグネトロンなどの陰極に応用された場合、放出された熱電子の一部はサイクロトロン運動し、逆衝撃現象によって陰極に衝突する。陰極が２次電子の放出効率の高い材料を含むことで、効率的に２次電子を放出させることができる。２次電子を放出する材料として、導電性ダイヤモンドを用いることができる。２次電子を放出する材料として、例えば、ｐ形のダイヤモンドが用いられる。

【0018】

実施形態によれば、第１ダイヤモンド部材２１からの電子の放出に加えて、第２ダイヤモンド部材２２の電子の放出が利用できる。これにより、高い効率の電子放出が得られる。実施形態によれば、効率を向上可能な電子放出電極が提供される。

【0019】

例えば、ｐ形のダイヤモンドの代わりに金属酸化物などを設ける参考例が考えられる。この参考例においては、２次電子の放出の効率が低い。実施形態において、ｐ形の第２ダイヤモンド部材２２が設けられることで、２次電子が高い効率で放出できる。

【0020】

図１（ｃ）及び図１(ｄ)に示すように、第１ダイヤモンド部材２１及び第２ダイヤモンド部材２２は、互いに離れている。

【0021】

第１ダイヤモンド部材２１及び第２ダイヤモンド部材２２のいずれかの表面は、凹凸を含んでも良い。これらの凹凸は、例えば、ダイヤモンドの結晶粒に起因しても良い。

【0022】

例えば、第２ダイヤモンド部材２２は、５０μｍ以下の深さの凹凸形状（突起形状を含む）を含んでも良い。凹凸形状により、２次電子が放出され易くなる。

【0023】

図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、第１領域１１（第１部材１０の表面１０Ｆ）を基準にした第１ダイヤモンド部材２１の高さを第１高さＨ１とする。第１高さＨ１は、例えば、第１ダイヤモンド部材２１の厚さに対応する。第２領域１２（第１部材１０の表面１０Ｆ）を基準にした第２ダイヤモンド部材２２の高さを第２高さＨ２とする。第２高さＨ２は、例えば、第２ダイヤモンド部材２２の厚さに対応する。実施形態において、第２高さＨ２は、第１高さＨ１よりも高いことが好ましい。これにより、第２ダイヤモンド部材２２の表面の面積が実質的に増える。これにより、例えば、第２ダイヤモンド部材２２への電子の入射、及び、第２ダイヤモンド部材２２からの電子の出射がより効率的に行われる。より高い効率が得られる。

【0024】

実施形態において、第２高さＨ２は、第１高さＨ１の１．５倍以上１０倍以下である。例えば、第２高さＨ２は、５μｍ以下である。これにより、第２ダイヤモンド部材２２からの電子の出射が容易になる。

【0025】

図１（ｃ）に示すように、第２ダイヤモンド部材２２の頂部は、錐状でも良い。第２ダイヤモンド部材２２の頂部は、面状でも良い。

【0026】

実施形態において、第２領域１２の面積の、第１領域１１の面積に対する比は、０．１以下であることが好ましい。例えば、第１領域１１の面積は、第２領域１２の面積の１０倍以上である。例えば、第１ダイヤモンド部材２１の面積は、第２ダイヤモンド部材２２の面積の１０倍以上である。これにより、第１ダイヤモンド部材２１から放出される１次電子の量が多くなる。１次電子の量が多くなることで、第２ダイヤモンド部材２２への電子の入射の量が多くなる。その結果、第２ダイヤモンド部材２２から出射される２次電子の量が多くなる。

【0027】

図１（ｂ）に示すように、この例では、第２ダイヤモンド部材２２は、第１部材１０の延びる方向Ｄｘ１に沿って延びる。この例では、第１領域１１は、第１部材１０の延びる方向Ｄｘ１を中心とする周の一部に沿って設けられている、第２領域１２は、周の他部に設けられている。

【0028】

実施形態において、第１部材１０の表面１０Ｆは、複数の第１領域１１を含んでも良い。例えば、複数の第１ダイヤモンド部材２１が設けられても良い。第２領域１２は、複数の第１領域１１の１つと複数の第１領域１１の別の１つとの間に設けられても良い。例えば、複数の第１ダイヤモンド部材２１の１つは、複数の第１領域１１の１つに設けられる。複数の第１ダイヤモンド部材２１の別の１つは、複数の第１領域１１の別の１つに設けられる。例えば、第２領域１２の面積の、複数の第１領域１１の面積の和に対する比は、０．１以下である。例えば、第２ダイヤモンド部材２２の面積の、複数の第１ダイヤモンド部材２１の面積の和に対する比は、０．１以下である。

【0029】

実施形態において、第１部材１０の表面１０Ｆは、複数の第２領域１２を含んでも良い。例えば、複数の第２ダイヤモンド部材２２が設けられても良い。例えば、複数の第１領域１１の１つは、複数の第２領域１２の１つと、複数の第２領域１２の別の１つとの間にあっても良い。複数の第２ダイヤモンド部材２２の１つは、複数の第２領域１２の１つに設けられる。複数の第２ダイヤモンド部材２２の別の１つは、複数の第２領域１２の別の１つに設けられる。例えば、複数の第２領域１２の面積の和の、複数の第１領域１１の面積の和に対する比は、０．１以下である。例えば、複数の第２ダイヤモンド部材２２の面積の和の、複数の第１ダイヤモンド部材２１の面積の和に対する比は、０．１以下である。

【0030】

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る電子放出電極を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１ダイヤモンド部材２１は、第１多結晶２１ｃを含む。第１ダイヤモンド部材２１は、第１水素領域２１ｆを含んでも良い。第１水素領域２１ｆは、第１多結晶２１ｃの表面に設けられる。第１水素領域２１ｆは、水素を含む。第１水素領域２１ｆは、例えば、水素終端領域である。

【0031】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第２ダイヤモンド部材２２は、第２多結晶２２ｃを含む。第２ダイヤモンド部材２２は、第２水素領域２２ｆを含んでも良い。第２水素領域２２ｆは、第２多結晶２２ｃの表面に設けられる。第２水素領域２２ｆは、水素を含む。第２水素領域２２ｆは、例えば、水素終端領域である。

【0032】

ダイヤモンド部材が多結晶を含むことで、例えば、均質なダイヤモンド部材が得易くなる。ダイヤモンド部材が水素領域を含むことで、例えば、効率良い電子の放出が安定して得易くなる。

【0033】

図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る電子放出電極の一部を例示する模式的斜視図である。
これらの図は、第１多結晶２１ｃまたは第２多結晶２２ｃを例示している。

【0034】

図３（ａ）の例においては、第１多結晶２１ｃ及び第２多結晶２２ｃの少なくともいずれかは、（１００）面及び（１１１）面を含む。（１１１）面の割合は、（１００）面の割合よりも高い。

【0035】

図３（ｂ）の例においても、第１多結晶２１ｃ及び第２多結晶２２ｃの少なくともいずれかは、（１００）面及び（１１１）面を含む。図３（ｂ）の例において、（１１１）面の割合は、（１００）面の割合よりもさらに高い。

【0036】

図３（ｃ）の例においても、第１多結晶２１ｃ及び第２多結晶２２ｃの少なくともいずれかは、（１１１）面を含む。（１００）面が実質的に設けられていない。

【0037】

例えば、（１１１）面の割合が高いことで、第２ダイヤモンド部材２２からの２次電子の出射がより効率的に行われる。

【0038】

例えば、第２多結晶２２ｃは、（１１１）面を含む。第２多結晶２２ｃは（１００）面を含まない。または、第２多結晶２２ｃにおける（１００）面の割合は、第２多結晶２２ｃにおける（１１１）面の割合よりも低い。これにより、高い効率での電子の放出が得易い。

【0039】

（第２実施形態）
図４（ａ）～図４（ｄ）は、第２実施形態に係る電子放出電極を例示する模式図である。
図４（ａ）は、断面及び側面図である、図４（ｂ）は、電子放出電極の一部の斜視図である。図４（ｃ）は、電子放出電極の１つの例の断面図である。図４（ｄ）は、電子放出電極の別の例の断面図である。

【0040】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、実施形態に係る電子放出電極１１１は、第１部材１０と、第１ダイヤモンド部材２１と、第２ダイヤモンド部材２２と、第２部材１５と、を含む。

【0041】

第２部材１５は、導電性である。第２部材１５は、例えば、タングステンを含む。第２部材１５は、例えば、酸化トリウム及び酸化セリウムよりなる群から選択された少なくとも１つと、タングステンと、を含んでも良い。第２部材１５におけるタングステンの濃度は例えば、９０％以上である。これらの材料の融点は高い。例えば、融点が１２００℃以上の任意の材料が第２部材１５として用いられても良い。この例では、第２部材１５は、スパイラル状である。

【0042】

図４（ａ）に示すように、電子放出電極１１１は、第１電極端子Ｔ１と第２電極端子Ｔ２とを含んでも良い。第１電極端子Ｔ１は、第２部材１５の第２端部１５ｅと電気的に接続される。第２電極端子Ｔ２は、第２部材１５の第２他端部１５ｆと電気的に接続される。

【0043】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、この例では、第２部材１５の周りに、筒状（円筒状を含む）の第１部材１０が設けられる。図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、例えば、第１部材１０は、第２部材１５と第１ダイヤモンド部材２１との間、及び、第２部材１５と第２ダイヤモンド部材２２との間にある。第２部材１５は、筒状の第１部材１０の中にある。

【0044】

例えば、第１電極端子Ｔ１及び第２電極端子Ｔ２を介して、第２端部１５ｅと第２他端部１５ｆとの間に電流が供給される。この電流により、第２部材１５が加熱される。加熱された第２部材１５により、第１部材１０の温度が上昇する。第１部材１０の温度の上昇に伴って、第１ダイヤモンド部材２１及び第２ダイヤモンド部材２２から電子が放出される。例えば、第１ダイヤモンド部材２１から１次電子が放出される。例えば、第２ダイヤモンド部材２２から２次電子が放出される。

【0045】

図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、第１領域１１（第１部材１０の表面１０Ｆ）を基準にした第１ダイヤモンド部材２１の高さを第１高さＨ１とする。第２領域１２（第１部材１０の表面１０Ｆ）を基準にした第２ダイヤモンド部材２２の高さを第２高さＨ２とする。第２高さＨ２は、第１高さＨ１よりも高いことが好ましい。より高い効率が得られる。

【0046】

図４（ｃ）及び図４(ｄ)に示すように、第１部材１０の表面１０Ｆは、複数の第１領域１１を含んでも良い。例えば、第２領域１２は、複数の第１領域１１の１つと複数の第１領域１１の別の１つとの間に設けられても良い。複数の第１ダイヤモンド部材２１の１つは、複数の第１領域１１の１つに設けられる。複数の第１ダイヤモンド部材２１の別の１つは、複数の第１領域１１の別の１つに設けられる。例えば、第２領域１２の面積の、複数の第１領域１１の面積の和に対する比は、０．１以下である。例えば、第２ダイヤモンド部材２２の面積の、複数の第１ダイヤモンド部材２１の面積の和に対する比は、０．１以下である。

【0047】

図４（ｃ）及び図４(ｄ)に示すように、第１部材１０の表面１０Ｆは、複数の第２領域１２を含んでも良い。例えば、複数の第１領域１１の１つは、複数の第２領域１２の１つと、複数の第２領域１２の別の１つとの間にあっても良い。複数の第２ダイヤモンド部材２２の１つは、複数の第２領域１２の１つに設けられる。複数の第２ダイヤモンド部材２２の別の１つは、複数の第２領域１２の別の１つに設けられる。例えば、複数の第２領域１２の面積の和の、複数の第１領域１１の面積の和に対する比は、０．１以下である。例えば、複数の第２ダイヤモンド部材２２の面積の和の、複数の第１ダイヤモンド部材２１の面積の和に対する比は、０．１以下である。

【0048】

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２実施形態に係る電子放出電極を例示する模式的断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１ダイヤモンド部材２１は、第１多結晶２１ｃを含む。第１ダイヤモンド部材２１は、第１水素領域２１ｆを含んでも良い。第１水素領域２１ｆは、第１多結晶２１ｃの表面に設けられる。第１水素領域２１ｆは、水素を含む。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第２ダイヤモンド部材２２は、第２多結晶２２ｃを含む。第２ダイヤモンド部材２２は、第２水素領域２２ｆを含んでも良い。第２水素領域２２ｆは、第２多結晶２２ｃの表面に設けられる。第２水素領域２２ｆは、水素を含む。均質なダイヤモンド部材が得易くなる。例えば、効率良い電子の放出が安定して得易くなる。

【0049】

（第３実施形態）
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３実施形態に係るマグネトロンを例示する模式図である。
図６（ａ）は、斜視図である。図６（ｂ）は、断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、実施形態に係るマグネトロン２１０は、第１実施形態または第２実施形態に係る電子放出電極と、対向電極４０と、を含む。この例では、電子放出電極１１０が描かれている。対向電極４０は、電子放出電極１１０と対向する。電子放出電極１１０と対向電極４０との間に空隙４０Ｇが設けられる。空隙４０Ｇにおける気圧は１気圧よりも低い。電子放出電極１１０は、例えば、陰極である。対向電極４０は、例えば、陽極である。

【0050】

図６（ａ）に示すように、第１磁石５１及び第２磁石５２が設けられる。第１磁石５１から第２磁石５２への方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。Ｘ－Ｙ平面において、対向電極４０は、電子放出電極１１０と対向する。

【0051】

図６（ｂ）に示すように、これらの磁石による磁界により、電子放出電極１１０から出射した電子に基づく電子雲４５が形成される。例えば、電子雲４５の電子は、サイクロトロン運動をする。サイクロトロン運動をした電子の一部が逆衝撃現象により、電子放出電極１１０に入射する。実施形態においては、電子雲４５に含まれる電子は、電子放出電極１１０の第２ダイヤモンド部材２２に入射し、第２ダイヤモンド部材２２から２次電子が出射される。

【0052】

図６（ｂ）に示すように、対向電極４０に空洞共振器４１が設けられる。出力アンテナ５５から、マイクロ波が出射する。

【0053】

実施形態によれば、効率を向上可能なマグネトロンを提供できる。

【0054】

図７は、第３実施形態に係るマグネトロンを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係るマグネトロン２１０において、筐体５６が設けられる。筐体５６中に電子放出電極１１０及び対向電極４０が設けられる。筐体５６中の気圧は、１気圧よりも低い。

【0055】

実施形態においては、低温で熱電子を得ることができる。熱陰極の周辺部材を高融点金属から安価な金属へ代替できる。例えば、フィンなどの冷却構造を簡素化することができる。

【0056】

実施形態によれば、効率を向上可能な電子放出電極及びマグネトロンを提供することができる。

【0057】

本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。

【0058】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電子放出電極に含まれる、部材、ダイヤモンド部材、及び端子などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0059】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0060】

その他、本発明の実施の形態として上述した電子放出電極及びマグネトロンを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子放出電極及びマグネトロンも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0061】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。

【0062】

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】

【0063】

１０…第１部材、 １０Ａ…一部、 １０Ｆ…表面、 １０ｅ…第１端部、 １０ｆ…第１他端部、 １１、１２…第１、第２領域、 １５…第２部材、 １５ｅ…第２端部、 １５ｆ…第２他端部、 ２１、２２…第１、第２ダイヤモンド部材、 ２１ｃ、２２ｃ…第１、第２多結晶、 ２１ｆ、２２ｆ…第１、第２水素領域、 ４０…対向電極、 ４１…空洞共振器、 ４５…電子雲、 ５１、５２…第１、第２磁石、 １１０、１１１…電子放出電極、 ２１０…マグネトロン、 Ｄｘ１…第１方向、 Ｈ１、Ｈ２…第１、第２高さ、 Ｔ１、Ｔ２…第１、第２電極端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】