JPS6347105B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 陰極と、棒の束として作られた制御電極と、
陰極の電子放出部分に向き合つて配置された底と
リブによりチヤンバが形成されたチヤンバ陽極と
を含む数個の部品が、電子束の方向に順次互いに
同軸状に配置される電子ビーム管であつて、陰極
２は管の長さ全体にわたつて延びる個々のテープ
６として作られ、その表面は陰極２の電子放出部
分であり、陰極２の各テープ６には陰極近くの集
束電極９が設けられ、その集束電極は陰極２に電
気的に接続されて、テープ６のすぐ近くに配置さ
れ、陰極近くの電極９により集束された全電子流
が制御電極３の一対の棒１０の間を通るように前
記棒１０が、テープ６に対して配置され、 ａ―陰極２のテープ６の幅； ｂ―陽極５のチヤンバ１３の電子流のための入
力スロツト１７の幅； ｃ―陰極２のテープ６と制御電極３の棒１０の
間の距離； ｄ―制御電極３の棒１０と陽極５のチヤンバ１
３のリブ１６の間の距離； ｅ―陽極５のチヤンバ１３の深さ、 として、陰極２の各テープ６の幅と、陽極５の各
チヤンバ１３の幾何学的寸法と、陰極２のテープ
６と制御電極３の棒１０および陽極５のチヤンバ
１３のリブ１６の間の距離とは次の関係 ａ／ｂ＝ｃ／ｄ；１＜ｄ／ｃ≦10；ｅ≧ｂ に従つて選択されていることを特徴とする電子ビ
ーム管。

２ 特許請求の範囲第１項に記載の電子ビーム管
であつて、陰極２のテープ６は電子流のための出
口として長手方向スロツト８を有するパイプ７の
中に置かれ、各スロツト８の壁は陰極近くの集束
電極９であることを特徴とする電子ビーム管。

３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
電子ビーム管であつて、制御電極３の棒３０は中
空に作られて冷却液が充されることを特徴とする
電子ビーム管。

４ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載
の電子ビーム管であつて、付加リブ１６が、電子
流の方向に対して、陽極５のチヤンバ１３の各リ
ブ１５の前方に、そのリブ１５からある距離をお
いて、かつそのリブ１５に対して垂直にセツトさ
れ、それらの付加リブ１６は、隣接する付加リブ
１６の突き合わせ端部が、陽極５の各チヤンバ１
３の電子流のための入力スロツト１７を形成する
ように、離隔されていることを特徴とする電子ビ
ーム管。

５ 特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
の電子ビーム管であつて、陽極５の各チヤンバ１
３を形成するリブ（３１と３２）は冷却液が充さ
れる中空の棒として作られていることを特徴とす
る電子ビーム管。

６ 特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載
の電子ビーム管であつて、制御電極３のすぐ近く
でチヤンバ陽極５と制御電極３の間に陰極２と同
軸状に配置されて、開口部が設けられる保護電極
４を有し、それらの開口部の数は、電極９により
集束された電子流を陽極５のチヤンバ１３の中に
入れるために、陰極２のテープ６の数に等しいこ
とを特徴とする電子ビーム管。

７ 特許請求の範囲第６項に記載の電子ビーム管
であつて、保護電極４は長手方向スロツト４を有
する円筒１１として作られ、それらのスロツト１
２は陰極近くの電極９により集束された電子流を
陽極５のチヤンバ１３の中に入れるための開口部
であることを特徴とする電子ビーム管。

技術分野 本発明は電子装置に関するものであり、とくに
電子ビーム管に関するものである。

背景技術 陰極が円筒形のタブレツトであり、陽極電位よ
りも高い電位の付加電極が陰極と陽極の間に配置
される電子ビーム管が知られている（たとえば、
発明、発見、工業デザイン、商標ブルテン
（Inventions、Discoveries、Industrial Designs、
Trade Marks Bulletin）No.８、1973、において
発行されたソ連邦発明者証No.367、482、Class
HO1j21／10、参照）。

そのような真空管の構造により数百キロボルト
までの電圧を転流でき、効率はかなり高い。しか
し、そのような真空管は陰極の限られた電子放出
面から電子ビームを発生するが、これはそれをこ
えては電子管の出力を数十メガワツト台まで増大
できないような障害である。

より大きな電力定格の装置が得られる１つの可
能性は、陰極の電子放出面が広い電子―光学装置
のために多ビーム原理を用いることである。

陰極と、棒の束として作られた制御電極と、陰
極の電子放出部分に向き合つて配置された底とリ
ブによりチヤンバが形成されたチヤンバ陽極など
の部品が電子束の方向に順次互いに同軸状に配置
された電子ビーム管が知られている（たとえば、
発明、発見、工業デザイン、商標ブルテン
（Inventions、Discoveries、Industrial Designs、
Trade Marks Bulletin）、No.29、1976、におい
て発行されたソ連邦発明者証No.291、607、Class
HO1j 21／10参照）。

そのような電子管においては、陰極は円筒形ベ
ースの周囲に組立てられ、円筒形リングの表面で
ある電子放出領域が設けられる。陰極から陽極へ
動く各円板形電子ビームの幅は一定である。この
ような構成により、陽極チヤンバの入力スロツト
の寸法は大幅に増大させることはできない。その
理由は、入力スロツトが陰極上の電子ビームの幅
をこえることができないからである。これに関連
して、陽極チヤンバ・リブから制御格子（電極）
までの距離は、制御格子から陰極までの距離に等
しい。最高許容動作電圧と、その電子管の効率は
大幅に限定される。陽極から制御格子までの距離
を長くすることにより動作電圧が高くされるもの
とすると、電子管内の電流が減少するから出力も
減少する。

発明の開示 本発明は、動作電圧を数百キロボルトまで上昇
させることができ、電流を数百アンペアまで増加
でき、効率が99％のレベルに維持されるように、
陰極ユニツトと、この陰極ユニツトに近接して配
置される電極ユニツトとが構成され、かつユニツ
トの幾何学的寸法が選択されるような電子ビーム
管を得ることに本質的に存するものである。

この目的は、陰極と、棒の束として作られた制
御電極と、陰極の電子放出部分に向き合つて配置
された底とリブによりチヤンバが形成されたチヤ
ンバ陽極とを含む数個の部品が、電子束の方向に
順次互いに同軸状に配置される電子ビーム管であ
つて、陰極は管の長さ全体にわたつて延びる個々
のテープで作られ、その表面は陰極の電子放出部
分であり、各テープには陰極近くの集束電極と制
御電極の一対の棒が設けられ、その集束電極は陰
極に電気的に結合されて、そのすぐ近くに配置さ
れ、陰極近くの電極により集束された電子束が前
記棒の間を通るように棒は陰極テープに対して配
置され、 ａ―陰極テープの幅； ｂ―陽極チヤンバの電子流のための入力スロツ
トの幅； ｃ―陰極テープと制御電極の棒の間の距離； ｄ―制御電極の棒と陽極チヤンバのリブの間の
距離； ｅ―陽極チヤンバの幅 として、各陰極テープの幅と、各陽極チヤンバの
幾何学的寸法と、陰極テープと制御電極の棒およ
び陽極チヤンバのリブの間の距離とは次の関係 ａ／ｂ＝ｃ／ｄ；１＜ｄ／ｃ≦10；ｅ≧ｂ に従つて選択される電子ビーム管により達成され
る。

陰極テープは、電子流の出口として長手方向の
スリツトを有するパイプの中に置くとよい。各ス
リツトの壁は陰極近くの集束電極である。

制御電極の棒を中空に作り、その中に冷却剤を
充すことが望ましい。

電子の流れの方向に関連して陽極チヤンバの各
リブの前方に、そのリブから垂直なある距離の所
に付加リブをセツトすることが可能である。隣接
する付加リブの突合せ端部が各陽極チヤンバの電
子流のための入力スロツトを形成するように、付
加リブは離隔させるべきである。

各陽極室を形成するリブは冷却剤が充される中
空棒として作ることが望ましい。

保護電極を電子管の中に設けるとよい。その保
護電極は制御電極とチヤンバ陽極の間で制御電極
のすぐ近くに陰極と同軸状に配置される。その保
護電極は、陰極近くの電極により集束された電子
流を陽極チヤンバの中に入れるために、陰極テー
プの数に等しい数の開口部を有する。

保護電極は長手方向スリツトを有する円筒とし
て作るとよい。その円筒は、陰極近くの電極によ
り集束された電子流を陽極チヤンバへ通すための
開口部である長手方向スリツトを有する。

電子ビーム管の上記構造により数十メガワツト
程度の出力を連続して発生できる。

【図面の簡単な説明】

ここで、本発明の具体例について添附図面とと
もに本発明を詳しく説明する。

第１図は本発明の電子ビーム管の全体的な斜視
図を示し、第２図は第１図の電子ビーム管のモジ
ユールの横断面図を示し、第３図は本発明の電子
ビーム管の別の実施例のモジユールの横断面図を
示す。

本発明を実施するための最良のモード 本発明の電子ビーム管は陰極２と、制御電極３
と、保護電極４と、チヤンバ陽極５とを納めるケ
ーシング１（第１図）を有する。それら全ての部
品は、電子の流れの下流側に互いに同軸状になつ
て順次配置される。

陰極２は電子管の長さに沿つて配置される個々
のテープ６で作られる。それらのテープ６の表面
は陰極２の電子放出部分である。テープ６は、電
子流を出すための長手方向スリツト８（第２図）
を有するパイプ７の中に置かれる。各スリツト８
の壁は陰極に近い集束電極であつて、陰極２に電
気的に接続される。

各陰極テープには種々の構成の陰極近くの集束
電極を設けることができるが、それを陰極テープ
のすぐ近くに配置することが重要である。

制御電極３（第１図）は棒１０で作られる。各
テープ６（第２図）には一対の棒１０が設けられ
る。陰極近くの電極９により集束された電子流が
前記棒１０の間を通るように、前記棒１０はテー
プ６に対して配置される。

保護電極４（第１図）は制御電極３のすぐ近く
に置かれ、長手方向スリツト１２（第２図）を有
する円筒１１として作られる。それらのスリツト
の数は、陰極２のテープ６の数に等しい。スリツ
ト１２は陰極近くの電極により集束された電子流
をチヤンバ陽極５へ出すための開口部である。

保護電極は種々の構成にできるが、陰極近くの
電極により集束された電子流をチヤンバ陽極へ出
すために、開口部の数を陰極テープの数に等しく
することが重要である。

チヤンバ陽極５の各チヤンバ１３は、全てのチ
ヤンバ１３に対して共通であつて、かつ陰極２の
１つの電子放出部分に向き合つて、この実施例で
はテープ６に向き合つて、配置される底１４と、
この底１４からある距離をおいて、かつ底１４に
対して垂直に設けられている主リブ１５と、各リ
ブ１５の前にそのリブ１５から多少隔てられ、そ
のリブ１５に対して垂直になつて、かつ電子流の
方向に関連して設けられている付加リブ１６とに
より形成される。

以上説明した陰極２のテープ６と、制御電極３
の一対のロツド１０と、スロツト１２を有する円
筒１４として作られた保護電極４と、チヤンバ陽
極５のチヤンバ１３とは本発明の電子ビーム管の
第２図に示されている１つのモジユールを構成す
る。電子管の提案されている実施例は18個のモジ
ユールを構成する。

本発明では、電子管の各モジユール１８ごと
に、陰極２の各テープ６の幅６と、陽極５の各チ
ヤンバ１３の幾何学的寸法と、陰極２のテープ６
と制御電極３の棒１０および陽極５のチヤンバ１
３のリブ１６の間の距離とは次の関係に従つて選
択される。

ａ／ｂ＝ｃ／ｄ (1)； １＜ｄ／ｃ≦10 (2) ；ｅ≧ｂ (3) ここに、 ａ―陰極２のテープ６の幅、 ｂ―陽極５のチヤンバ１３の電子流のための入
力スロツトの幅、 ｃ―陰極２のテープ６と電極３の棒１０の間の
距離、 ｄ―制御電極３の棒１０と陽極５のチヤンバ１
３のリブ１６との間の距離、 ｅ―陽極５のチヤンバ１３の深さ、 である。

全てのチヤンバ１３の底１４を形成する円筒と
ケーシング１の間に、冷却液すなわち水１９が充
されるスペースがある。

陽極５（第１図）は、互いに重ねて置かれてい
る絶縁体２０，２１により陰極２から絶縁され
る。それらの絶縁体２０，２１の突合せ端部はリ
ングアダプタ２２により連結される。絶縁体２
０，２１の連結場所は静電スクリーン２３により
しやへいされる。絶縁体２０，２１の他の突合せ
端部はチヤンバ・アノード５の底１４の突合せ部
分と、本発明の電子ビーム管のベースと陰極２の
出口であるフランジ２４とにそれぞれ連結され
る。フランジ２４は磁気放電ポンプ２５と、フイ
ラメント電圧を導入するための２つの絶縁体２６
と、制御電圧を導入するための絶縁体２７とを支
持する。

ケーシング１には、チヤンバ陽極５を冷却する
水１９の入口としてパイプ２８，２９が設けられ
る。

電子ビーム管の上記実施例は制御電極３の中実
棒１０と、陽極５のチヤンバ１３の中実リブ１
５，１６とを有する。この実施例は数十アンペア
までの陽極電流に対して最も良い。

数百アンペアまでの陽極電流に対しては第３図
の実施例を用いてうまくゆく。第３図の電子ビー
ム管は第１図の電子ビーム管に類似する。両者の
異なる点は、制御電極３の棒３０が中空に作ら
れ、陽極５のチヤンバ１３を形成するリブ３１，
３２が中空棒として作られることである。それら
全ての中空棒は冷却液すなわち水で充される。こ
れにより陽極消費電力を1000キロワツトまで許容
できる。

本発明の電子ビーム管は次のように動作する。

制御電極３（第１図）への特定の陽極電流を発
生させるために用いられる特定の電位を独立した
電源（図示せず）が供給した。各モジユール１８
（第２，３図）内でテープ電子流が発生される。
これにより管の中を通される電流を大幅に増加で
きる。その理由は、テープ電子流の最大定常電流
がテープ６（第１図）の長さとともに大きくなる
からである。この電子管のこの実施例においては
このテープは40センチメートルにすることができ
る。このようにして、陰極２のテープ６の全長を
用い、ある一定の加速電圧により、電子管の単位
体積当りの電流を大幅に増大できる。制御電極３
を通りすぎた電子は、陰極２の電位と制御電極３
の電位の間のある電位にある陽極５の減速電界の
中を動く。更に、陽極５の電位は、電子流の反射
を避けるようにして、陰極２の電位にできるだけ
近い値を選択する。この電子ビーム管の中を流れ
る電流は制御電極３の電位を変えることにより制
御される。棒１０に一次電子が当らないように、
制御電極３の隣り合う棒１０の間隔は選択され
る。減速脚の長さは動作電圧のレベルを決定する
から、したがつて制御電極３と陽極５の間の間隙
を決定する。減速電界中の各テープ電子流の幅
は、陽極５に接近するにつれて広くなる。本発明
の電子ビーム管の電極の幾何学的寸法の提案され
ている比により、電子流を陽極５のそれぞれのチ
ヤンバ（第２，３図）の中に完全に通すことがで
きる。条件式(1)によりテープ電子流の電流を最も
安定にする。

不等式(2)はこの電子ビーム管の電圧レベルと、
外部から陽極に加えられる（陰極２に対する）許
容電圧、およびこの電子ビーム管の効率を表す。
不等式(3)は、陽極５のチヤンバ１３の底１４から
の二次電子放出が少い時に、陽極５のチヤンバ１
３の形状・寸法を特徴づける。

陰極２の電位に等しい電位の保護電極４は、陽
極５の電位が制御電極３の電位より低い時に、制
御電極３へ与えられる電流を減少させるためのも
のである。陽極５から反射された電子は、陽極５
の付加リブ１６と制御電極３の間に生ずる最低電
位のために、元へ戻される。

本発明の電子ビーム管の効率は、電子流を減速
させるための損失と、制御電極３に加えられる電
流レベルとに依存する。

η＝１―I₁・Ｕ・I₂・U₂／Um・I₂ (4) ここに、I₁―制御電極３の電流、 U₁―制御電極３の電位、 I₂―陽極５の電流、 U₂―電子管が開かれている時の陰極２と陽極
５の間の電圧、 Um―電子管が閉じられている時の陽極５の最
高電圧、 である。式(4)は次のように変換できる。

η＝１―Ｍ／Ｎ (5) ここに、 Ｍ＝U₂／U₁＋I₁／I₂ (6) およびＮ＝Um／U₁ (7) 式(6)の第２項は実際には無視できる。この場合
には、減速損失Ｍの値が一定で、開かれている電
子管内の電圧降下が一定の最低許容電圧降下であ
るから、この電子管の効率はパラメータＮにより
示される。このパラメータＮは、電子管が閉じら
れている時は、陽極５の電位と制御電極３の電位
との比である。電子光学においては、パラメータ
Ｎは制御電極３から陽極５までの距離と、制御電
極３から陰極２までの距離との比によつて直接変
化する。すなわち、 Ｎ＝ｄ／ｃ (8) である。

この比ｄ／ｃが大きくなると効率も明らかに高
くなる。比ｄ／ｃ≦10の上限は管の寸法により決
められるから、管ユニツトの真空処理を含む複雑
なものである。比ｄ／ｃ＜１の時は本発明の電子
管の効率はほぼデイメンジヨンである。

本発明の電子ビーム管により、陽極電圧が150
キロボルトで、管が閉じられている時に150Aま
での電流を転流できる。制御電極の最高電圧は５
キロボルトに達し得る。この場合にはｄ／ｃは５
であり、制御電極と陽極の間の距離を60mmにでき
る。陰極テープの幅は６mmであり、関係(1)と(2)が
視察され、制御電極まで減速中の電流の偏移の大
きさは陽極電流の0.01より小さい大きさにでき
る。パワー電子ビーム管として用いた時のこの電
子管の効率は99パーセントに達する。

工業的応用性 電子ビーム管は電子ビーム弁およびスイツチと
して数十メガワツトの定格の電力変換器において
使用できる。