JPS6216491B2 - - Google Patents
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- JPS6216491B2 JPS6216491B2 JP53157301A JP15730178A JPS6216491B2 JP S6216491 B2 JPS6216491 B2 JP S6216491B2 JP 53157301 A JP53157301 A JP 53157301A JP 15730178 A JP15730178 A JP 15730178A JP S6216491 B2 JPS6216491 B2 JP S6216491B2
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- Japan
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- cathode
- coil spring
- emitting surface
- electron emitting
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱陰極構体の改良に関し、熱損失が
少なく、かつ陰極の高温加熱時において、陰極と
他の電極、例えばアノード電極との相対位置関係
が、ほとんど変化しない陰極の保持構造を提供す
ることを目的とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a hot cathode structure, in which heat loss is small and the relative positional relationship between the cathode and other electrodes, such as an anode electrode, hardly changes when the cathode is heated to a high temperature. The purpose is to provide a cathode holding structure.
熱陰極を出来るだけ低熱損失で保持するという
要求は、例えば独立電源で駆動される家庭用ビデ
オカメラ等の撮像管においてとくに強く、とりわ
け含浸陰極などのように、動作温度が高いため熱
損失が増大する傾向の保持において、特に強い。 The requirement to maintain hot cathodes with as low heat loss as possible is particularly strong in image pickup tubes such as home video cameras that are powered by an independent power supply, and in particular impregnated cathodes, which suffer from increased heat loss due to high operating temperatures. Particularly strong in maintaining the tendency to
一方、外部から加わる振動、衝撃に基づく陰極
の位置変動によつて撮像管の特性が著るしく低下
したりすることのないように、陰極の十分な保持
強度も強く要求される。 On the other hand, sufficient holding strength of the cathode is also strongly required to prevent the characteristics of the image pickup tube from being significantly degraded due to fluctuations in the position of the cathode due to vibrations or shocks applied from the outside.
このような要求に対して、従来は、例えば第1
図に示す陰極保持構造が用いられていた。 In response to such requests, conventionally, for example, the first
The cathode holding structure shown in the figure was used.
第1図において、1は電子放出面、2は該電子
放出面を支持する円筒状の電子放出面支持体で、
前記電子放出面1と共に陰極を構成する。3は該
支持体2を支持するセラミツク円筒、4は前記支
持体2からの熱輻射を遮蔽する金属製の熱輻射遮
蔽体、5は電子放出面1と陽極8との間に設けら
れたG1電極で、電子放出面1の対向部に孔6を
有する。7は前記陽極8に設けられたアパーチヤ
である。9は前記電子放出面を動作温度にまで加
熱するヒータ、10,11は、それぞれ陰極、
G1電極への電気的接続を行なう陰極リード線、
G1リード線である。 In FIG. 1, 1 is an electron emitting surface, 2 is a cylindrical electron emitting surface support that supports the electron emitting surface,
Together with the electron emitting surface 1, it constitutes a cathode. 3 is a ceramic cylinder that supports the support 2; 4 is a metal thermal radiation shield that blocks heat radiation from the support 2; 5 is a G provided between the electron emission surface 1 and the anode 8; One electrode has a hole 6 on the opposite side of the electron emitting surface 1. 7 is an aperture provided in the anode 8. 9 is a heater that heats the electron emission surface to the operating temperature; 10 and 11 are cathodes, respectively;
Cathode lead wire, making the electrical connection to the G 1 electrode;
G is the 1 lead wire.
2/3インチ撮像管の場合について大体共通的
な寸法である支持体2の外径1.2mmφ、長さ3.5mm
の陰極について、動作温度1000℃を得るために
は、ヒータ電力は、約1.2Wを必要とした。この
電力は、セラミツク円筒3の寸法、物性により、
大いに変化し、上述の電力値は、該円筒3の外径
が1.6mmφ、肉厚0.17mm、長さ7mm、熱伝導率が
4×10-4〔cal・mm/mm2℃sec〕(20℃)のもの
を使用して達
成された値である。 The outer diameter of the support 2 is 1.2 mmφ and the length is 3.5 mm, which are generally common dimensions for 2/3-inch image pickup tubes.
To obtain an operating temperature of 1000°C for the cathode, the heater power was required to be approximately 1.2W. This electric power depends on the dimensions and physical properties of the ceramic cylinder 3.
The above power value varies greatly, and the above power value is based on the case that the cylinder 3 has an outer diameter of 1.6 mmφ, a wall thickness of 0.17 mm, a length of 7 mm, and a thermal conductivity of 4×10 -4 [cal・mm/mm 2 ℃sec] (20 ℃).
この従来例の保持構造で更にヒータ電力を低減
するためには、セラミツク円筒3を更に薄肉化も
しくは長くして該円筒3の熱伝導抵抗を増大する
ことが考えられるが、加工上や、寸法上の制限か
らいずれも実用的ではない。また、上記熱伝導率
より更に小さな伝導率を有する例えば、コージラ
イト等のセラミツクは、上記の薄肉円筒状に加工
することは極めて困難であり、このような事情か
ら、上記のヒータ電力値を、更に低減する事は、
上記保持構造では困難である。 In order to further reduce the heater power in this conventional holding structure, it is conceivable to make the ceramic cylinder 3 thinner or longer to increase the heat conduction resistance of the cylinder 3. None of these methods are practical due to their limitations. Furthermore, it is extremely difficult to process ceramics such as cordierite, which have a conductivity even lower than the above-mentioned thermal conductivity, into the above-mentioned thin-walled cylindrical shape, and for this reason, the above-mentioned heater power value is Further reduction is
This is difficult with the above holding structure.
更に、ヒータ9が点灯され支持体2が、陰極動
作温度にまで加熱される段階においては、最初に
加熱される支持体2が、セラミツク円筒3との接
合点aを支点として行なう熱膨張と、支持体2が
加熱された後徐々に温度の上昇するセラミツク円
筒3が、時間的遅れを伴なつてbを支点として行
なう熱膨張とが重なりあつて、電子放出面1と
G1電極との距離Dは、時間と共に複雑に変動し
て、ヒータが点灯してから大体15〜20分後に定常
値に落ちつく。この距離変動が生じている。上記
の15〜20分の間は電子放出面1からの電子放出
量、従つてアパーチヤ7を透過する信号電流も、
当然、変動しており、変調度、シエーデイング等
の撮像管の諸特性は十分に安定していない。一
方、家庭における撮像カメラの使用状況では、15
〜20分で撮像が完了してしまう場合が多く、結
局、上記従来例のカメラでは、特性の安定しきつ
ていない状態で使用されることになつている。 Furthermore, at the stage where the heater 9 is turned on and the support body 2 is heated to the cathode operating temperature, the support body 2 that is heated first undergoes thermal expansion using the junction point a with the ceramic cylinder 3 as a fulcrum. After the support 2 is heated, the temperature of the ceramic cylinder 3 gradually rises, and the thermal expansion that takes place with b as the fulcrum with a time delay overlaps with the electron emitting surface 1.
The distance D to the G1 electrode varies in a complicated manner with time and settles to a steady value approximately 15 to 20 minutes after the heater is turned on. This distance variation is occurring. During the above 15 to 20 minutes, the amount of electrons emitted from the electron emitting surface 1, and therefore the signal current passing through the aperture 7, also decreases.
Naturally, it fluctuates, and various characteristics of the image pickup tube, such as modulation degree and shedding, are not sufficiently stable. On the other hand, regarding the usage status of imaging cameras at home, 15
In many cases, imaging is completed in ~20 minutes, and in the end, the above-mentioned conventional cameras are used with unstable characteristics.
本発明は、上記の2点を除去し、また熱損失の
少ない陰極保持構造を提供するもので、以下一実
施例の図面と共に説明を行なう。 The present invention eliminates the above two points and provides a cathode holding structure with less heat loss, and will be described below with reference to drawings of one embodiment.
第2図に本発明に先立つて考えた熱陰極構体を
示し、まず、これを説明する。金属製の導電性平
板5は、電子放出面1の支持体2と実質的に一体
の突起12が、セラミツク製リング18を介して
当接する当接部17を有した、陰極の当接体で、
電子放出面1の対向部に穴6を有する。該当接体
5には略円柱状のコイルバネ15の一端がセラミ
ツク製リング14を介して当接するコイルバネ支
持体19を有した金属製円筒状部材16が実質的
に一体に設けられている。また、前記コイルバネ
15の他の一端は、支持体2に、13で示す位置
において当接している。 FIG. 2 shows a hot cathode structure that was conceived prior to the present invention, and this will be explained first. The metal conductive flat plate 5 is a cathode abutting body having a contact portion 17 in which a protrusion 12 substantially integral with the support 2 of the electron emitting surface 1 abuts via a ceramic ring 18. ,
A hole 6 is provided at a portion opposite to the electron emitting surface 1 . The corresponding contact body 5 is substantially integrally provided with a metal cylindrical member 16 having a coil spring support 19 against which one end of a substantially cylindrical coil spring 15 abuts via a ceramic ring 14 . Further, the other end of the coil spring 15 is in contact with the support body 2 at a position indicated by 13.
コイルバネ15は、図の状態で、圧縮の状態に
あり、支持体2を、セラミツク製リング18を介
して前記当接体5に押圧状態で当接する。この状
態において、電子放出面1と平板5とは、ほぼリ
ング18の厚さで定まる距離を保つ。 The coil spring 15 is in a compressed state as shown in the figure, and presses the support body 2 into contact with the abutting body 5 via the ceramic ring 18. In this state, the distance between the electron emitting surface 1 and the flat plate 5 is approximately determined by the thickness of the ring 18.
このように構成された陰極構体が、電気絶縁材
20を介して、アノード電極8に固定され、平板
状の当接体5は、G1電極として機能する。また
金属製の円筒状部材16は、陰極の熱輻射を遮蔽
する熱輻射遮蔽体として機能する。 The cathode structure configured in this manner is fixed to the anode electrode 8 via the electrical insulating material 20, and the flat contact body 5 functions as a G1 electrode. Further, the metal cylindrical member 16 functions as a thermal radiation shield that blocks thermal radiation from the cathode.
なお、当接体5で構成されるG1電極が、常に
陰極と同電位で使用される場合は、セラミツク製
リング18,14は不要である。この時、突起1
2の先端と電子放出面1との距離を必要に応じて
正確に再設定することは、適当な治具を用いれば
容易になしうる。上述の如く構成された熱陰極構
体において、まず熱損失に関する効果について述
べる。 Incidentally, if the G1 electrode constituted by the contact body 5 is always used at the same potential as the cathode, the ceramic rings 18 and 14 are not necessary. At this time, protrusion 1
The distance between the tip of the electron emitting surface 1 and the electron emitting surface 1 can be easily reset as necessary using an appropriate jig. In the hot cathode assembly constructed as described above, effects regarding heat loss will be described first.
支持体2と、セラミツクリング18との熱的接
続は、突起12による点接触接続であるため、極
めて大きな熱伝導抵抗を有している。また、支持
体2と円筒状部材16との熱的接続は、コイルバ
ネ15を介した接続であるが、コイルバネ15の
線材の全長を長くとり、この部分の熱伝導抵抗を
大きくすることは、コイルバネ15の設計におい
て、容易になしうる。 Since the thermal connection between the support body 2 and the ceramic ring 18 is a point contact connection by the protrusion 12, it has an extremely large thermal conduction resistance. Further, the thermal connection between the support body 2 and the cylindrical member 16 is through the coil spring 15, but increasing the overall length of the wire of the coil spring 15 and increasing the thermal conduction resistance of this portion is the same as that of the coil spring. 15 designs, it can be easily done.
具体的な数値を以下に示す。コイルバネ15の
材質は、高温において使用可能なハステロイで、
線径は0.15mmφ、コイル外径は2.5mmφ、総巻数
は7で、自由長は約5mm、巻線ピンチは、約0.7
mmである。この時のバネ定数は、約4.2gr/mm
で、総重量21mgの陰極とセラミツク製リング18
とを、最大100Gの衝撃時においても強固に保持
しうるように、約3.5mmにまで圧縮した状態で使
用している。 Specific figures are shown below. The material of the coil spring 15 is Hastelloy, which can be used at high temperatures.
The wire diameter is 0.15mmφ, the coil outer diameter is 2.5mmφ, the total number of turns is 7, the free length is approximately 5mm, and the winding pinch is approximately 0.7mm.
mm. The spring constant at this time is approximately 4.2gr/mm
A cathode with a total weight of 21 mg and a ceramic ring 18
It is used compressed to approximately 3.5mm so that it can be held firmly even in the event of a maximum impact of 100G.
次にこのコイルバネ15の熱伝導抵抗を計算す
ると、バネ線材の断面積SはS≒1.8×10-2mm2、
線材全長Lは、L≒55mm、ハステロイの熱伝導率
λは、約500℃付近において、λ≒4.2×10-3
〔cal・mm/mm2sec℃〕であり、従つて、熱伝導
抵抗Rは
R=1/λl/S≒6.6×105〔sec℃/cal〕
となる。一方、前記従来構造におけるセラミツク
円筒の熱伝導抵抗は、同様にして
R=2.3×104〔sec℃/cal〕
であつて、結局、コイル15の熱伝導抵抗は、従
来例のセラミツク円筒の、約29倍にも達し、コイ
ル15を熱伝導で逃げる熱量は、ほとんど無視で
きる。 Next, when calculating the thermal conduction resistance of this coil spring 15, the cross-sectional area S of the spring wire is S≒1.8×10 -2 mm 2 ,
The total length L of the wire is L≒55mm, and the thermal conductivity λ of Hastelloy is λ≒4.2×10 -3 at around 500℃.
[cal·mm/mm 2 sec°C], and therefore, the thermal conduction resistance R is R=1/λl/S≈6.6×10 5 [sec°C/cal]. On the other hand, the heat conduction resistance of the ceramic cylinder in the conventional structure is similarly R=2.3×10 4 [sec°C/cal], and as a result, the heat conduction resistance of the coil 15 is as follows: The amount of heat is approximately 29 times greater, and the amount of heat escaping through the coil 15 by thermal conduction is almost negligible.
第3図のイ,ロに、従来保持構造と第2図に示
す保持構造における、ヒータ電力と電子放出面1
の温度との関係の比較を示す。第2図に示す熱陰
極構体においては、陰極動作温度1000℃付近にお
いて、約0.16W電力が低減されている。 Figure 3 A and B show the heater power and electron emitting surface 1 in the conventional holding structure and the holding structure shown in Fig. 2.
A comparison of the relationship between temperature and temperature is shown. In the hot cathode structure shown in FIG. 2, the power is reduced by about 0.16 W at a cathode operating temperature of around 1000°C.
また、支持体2の熱膨張による、電子放出面1
と支持体2との距離変動は、従来例に比較して大
幅に少ない事は、構造上、明らかであり、実用
上、完全に無視できる。またG1電極5と電子放
出面1との距離は、リング18の板厚を変えるこ
とで、簡単でかつ精密に調節可能である。 In addition, due to thermal expansion of the support 2, the electron emitting surface 1
It is obvious from the structural point of view that the distance variation between the support body 2 and the support body 2 is significantly smaller than that in the conventional example, and can be completely ignored in practical terms. Further, the distance between the G1 electrode 5 and the electron emission surface 1 can be easily and precisely adjusted by changing the thickness of the ring 18.
次に、本発明の実施例を第4図に示す。第2図
と第4図の符号は対応しており、同一符号は同一
物を表わす。 Next, an embodiment of the present invention is shown in FIG. The numerals in FIG. 2 and FIG. 4 correspond, and the same numerals represent the same thing.
第4図においては、コイルバネ15は、各巻線
が、隣接巻線と、ほぼ密着状態となるようになさ
れている。これによつて、
(1) コイルバネ15の線長が、第2図に比べて大
幅に増すため、コイルバネ15の熱伝導抵抗
が、大幅に増加し、コイルバネ15を熱伝導で
逃げる熱量は、実質上、零に等しい。 In FIG. 4, the coil spring 15 is configured such that each winding is in close contact with the adjacent winding. As a result, (1) the wire length of the coil spring 15 increases significantly compared to that shown in FIG. Above, equal to zero.
(2) 陰極を内包するように配置されたコイルバネ
15は各巻線が、ほぼ密着状態になされている
ため、陰極の熱輻射遮蔽体としても機能させる
ことができる。そして、この熱輻射遮蔽体は、
上記(1)で述べた理由によつて、陰極からの熱輻
射の一部を吸収して得た熱量を、熱伝導で失な
うことが実質的に無い理想的な熱輻射遮蔽体と
して機能するので、第2図の熱陰極構体よりも
更に陰極の熱輻射損を低減できるという効果が
得られる。(2) Since each winding of the coil spring 15 arranged to enclose the cathode is in close contact with each other, it can also function as a thermal radiation shield for the cathode. And this thermal radiation shield is
For the reason stated in (1) above, it functions as an ideal thermal radiation shield that virtually never loses the amount of heat obtained by absorbing a portion of the thermal radiation from the cathode through thermal conduction. Therefore, it is possible to obtain the effect that the thermal radiation loss of the cathode can be further reduced than in the hot cathode structure shown in FIG.
第4図の実施例について、ヒータ電力と電子
放出面1の温度との関係を第3図のハに示す。
第2図の熱陰極構体と比較して、更に電力が低
減されており、陰極動作温度1000℃において、
従来例に比較して、約0.25Wも電力が低減され
ている。 Regarding the embodiment shown in FIG. 4, the relationship between the heater power and the temperature of the electron emission surface 1 is shown in FIG. 3C.
Compared to the hot cathode structure shown in Figure 2, power is further reduced, and at a cathode operating temperature of 1000°C,
Compared to the conventional example, power consumption is reduced by approximately 0.25W.
以上述べた通り、本発明は、陰極保持構造とし
て、従来の欠点を解決し、優れた効果を発揮する
ものである。 As described above, the present invention solves the conventional drawbacks and exhibits excellent effects as a cathode holding structure.
第5図に本発明の他の実施例を示す。第5図
は、陰極とG1電極とが同電位で動作する場合に
ついて示したもので、第5図では、コイルバネ1
5は、支持体2と、当接体5に実質的に一体のバ
ネ支持部19にスポツト溶接で固定されており、
該コイルバネ15の引張り力で、陰極は当接体5
に押圧されている。 FIG. 5 shows another embodiment of the invention. Figure 5 shows the case where the cathode and the G1 electrode operate at the same potential.
5 is fixed by spot welding to the support body 2 and a spring support portion 19 that is substantially integral with the contact body 5;
Due to the tensile force of the coil spring 15, the cathode is moved against the contact body 5.
is under pressure.
そしてコイルバネ15を密に巻いて熱輻射遮蔽
体をも兼ねるようにしたので、陰極の輻射遮蔽体
を別途に必要としない。コイルバネ15は、スポ
ツト溶接で支持体2と当接体5に固定されてい
る。 Since the coil spring 15 is tightly wound to also serve as a heat radiation shield, a separate radiation shield for the cathode is not required. The coil spring 15 is fixed to the support body 2 and the contact body 5 by spot welding.
第1図は従来の熱陰極構体を示す断面図、第2
図は本発明に先立ち考えられた熱陰極構体の断面
図、第3図は本発明を説明するための熱損失の特
性図、第4図、第5図はそれぞれ本発明の一実施
例における熱陰極構体の断面図である。
1…電子放出面、2…支持体、5…当接体、1
5…コイルバネ。
Figure 1 is a sectional view showing a conventional hot cathode structure;
The figure is a sectional view of a hot cathode structure conceived prior to the present invention, FIG. 3 is a characteristic diagram of heat loss for explaining the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view of the cathode structure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electron emission surface, 2... Support body, 5... Contact body, 1
5...Coil spring.
Claims (1)
する前記電子放出面と実質的に一体の電子放出面
支持体を持つ陰極において、ほぼ円柱もしくはほ
ぼ円錐状のコイルバネと、前記陰極の一部が直接
もしくは他の部材を介して間接に押圧状態で当接
される陰極の当接体を持ち、前記コイルバネの一
端は、前記陰極に当接もしくは固定され、他の一
端は前記陰極の当接体と実質的に一体のコイルバ
ネ支持部に当接もしくは固定されており、前記コ
イルバネのバネ力により、前記陰極の当接体に直
接もしくは他の部材を介して間接に押圧されて支
接されるようになされており、かつ、前記コイル
バネの各巻線は、隣接巻線とほぼ密着状態である
熱陰極構体。 2 陰極の当接体を導電状の平板とし、該平板の
前記電子放出面の対向部には穴を設けてあり、同
平板をG1電極として動作させるようにした熱陰
極構体。[Scope of Claims] 1. A cathode having an electron emitting surface for thermoelectrons and an electron emitting surface supporter that supports the electron emitting surface and is substantially integral with the electron emitting surface, including a substantially cylindrical or substantially conical coil spring. and a cathode abutting body with which a part of the cathode abuts in a pressed state directly or indirectly through another member, one end of the coil spring abuts or fixed on the cathode, and the other end of the coil spring abuts or is fixed to the cathode, One end is in contact with or fixed to a coil spring support part that is substantially integral with the cathode contact body, and is connected to the cathode contact body directly or indirectly through another member by the spring force of the coil spring. The hot cathode assembly is configured to be pressed and supported, and each winding of the coil spring is in substantially close contact with an adjacent winding. 2. A hot cathode structure in which the cathode abutting body is a conductive flat plate, and a hole is provided in a portion of the flat plate opposite to the electron emitting surface, so that the flat plate operates as a G1 electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730178A JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730178A JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5583123A JPS5583123A (en) | 1980-06-23 |
| JPS6216491B2 true JPS6216491B2 (en) | 1987-04-13 |
Family
ID=15646661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15730178A Granted JPS5583123A (en) | 1978-12-19 | 1978-12-19 | Hot cathode structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5583123A (en) |
-
1978
- 1978-12-19 JP JP15730178A patent/JPS5583123A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5583123A (en) | 1980-06-23 |
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