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JPS6323614B2 - - Google Patents
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JPS6323614B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6323614B2
JPS6323614B2 JP57201894A JP20189482A JPS6323614B2 JP S6323614 B2 JPS6323614 B2 JP S6323614B2 JP 57201894 A JP57201894 A JP 57201894A JP 20189482 A JP20189482 A JP 20189482A JP S6323614 B2 JPS6323614 B2 JP S6323614B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
electrode
spiral
anode
magnetron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57201894A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5994331A (en
Inventor
Kaizo Yamamoto
Hiroshi Kuronuma
Toshio Kawaguchi
Norio Tashiro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Nippon Hoso Kyokai NHK filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP20189482A priority Critical patent/JPS5994331A/en
Publication of JPS5994331A publication Critical patent/JPS5994331A/en
Publication of JPS6323614B2 publication Critical patent/JPS6323614B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/04Cathodes
    • H01J23/05Cathodes having a cylindrical emissive surface, e.g. cathodes for magnetrons

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はマグネトロンに係り、特にその陰極
構体の改良に関する。 〔発明の技術的背景〕 一般に、電界に対して直角に磁界を与えるマグ
ネトロンは、これを取付けた電子機器、例えば電
子レンジとして今日広く普及しているが、これに
伴なつて雑音漏洩の規制刻強化される方向にあ
る。この雑音規制に関して、国際的には国際無線
障害特別委員会(CISPRと称す)の勧告に基づ
き、各国において実施もしくは検討中である。従
つて、マグネトロン自体から発生する雑音の低減
対策が一層望まれるようになつてきた。 ところで、マグネトロンから発生する低い周波
数(例えば100MHz以下)の雑音の原因として、
次のような考えがある。即ち第1図はマグネトロ
ンの同軸的に配置されたアノードを構成するアノ
ードベイン26とカソード25とを模式的に示し
たものであるが、同図においてカソード25を
負、アノードベイン26を正としてカソード、ア
ノード間に数1000Vの高電圧を加え、カソード2
5から熱電子が放出されるようにすると、電子作
用空間39においては、カソード近傍の空間電荷
により、図に点線曲線aで示すようにカソード電
位よりも負となる下に凹んだ部分をもつ電位分布
となる。一方、矢印Bで示すように、この電子作
用空間39には1000〜2000ガウスの直流磁界がカ
ソード軸方向に加わつているため、カソード25
を出た電子は、電界と磁界との作用によりカソー
ド25のまわりを周回する。特に直交電磁界のた
め、電子の走行距離が長いので電子は残留ガスに
衝突する確率が大きく、他の直進形管等に比べて
著しく多くのプラスイオンを発生する。発生し
たプラスイオンは曲線aで示した電位分布の谷つ
まりポテンシヤル・ミニマム(図に符号mで示
す)に流れ込み、次第に空間電荷中の電子とプラ
スイオンとの中和が進行し、その結果、この谷附
近の電位が上昇し、符号nで示すようにカソード
25と同等もしくはそれより僅かに高い電位まで
高められる。その状態で作用空間中の電位分布は
実線曲線bの如くになる。プラスイオンはカソー
ドに流れ込む。次の段階として、再び空間電荷に
より電位の谷mが形成される。このような一連の
過程が周期的に繰り返される。その結果、カソー
ド、アノード間の電流即ちアノード電流に複雑な
脈動現象が生じ、これが雑音として外部回路に漏
洩するものと推定できる。このような雑音は、主
として入力線路にのつて漏洩するいわゆるライン
ノイズとして現われ、種々の電波障害を引き起し
てしまう。 そこで、このような雑音の低減対策の1つとし
て、カソード近傍に第3電極を設け、カソードに
対し第3電極に負の数10〜数100Vの電位を加え
ることにより、電位分布の谷つまりポテンシヤ
ル・ミニマムmへ集まるプラスイオンをこの第3
電極で捕獲し、プラスイオンの原因による雑音を
低減することが考えられている。 この例を示すと第2図のように構成されてい
る。即ち、管軸上に配置された棒状のカソード支
持体32の一端にエンドハツト51a及びエンド
チツプ52が固着されており、このカソード支持
体32の他端はカソード端子及び排気管(いずれ
も図示せず)に接合されている。スリーブ状のカ
ソード支持体33はその一端がセラミツクスペー
サ55で絶縁して同軸配置され、エンドハツト5
1bに接合されており、他端はもう1つのカソー
ド端子(図示せず)に接合されている。そしてエ
ンドチツプ52とエンドハツト51bとの間に螺
旋状に巻かれたトリウム―タングステン直熱カソ
ード25が接合されている。これによつてカソー
ド25はカソード端子に供給される加熱電力で通
電加熱されるようになつている。 さて、上記カソード25の近傍には、第3電極
60が設けられている。この第3電極60は、カ
ソード25の内側にこのカソード25螺旋内径よ
りも小さい導電性筒状基体61が設けられ、この
基体61の外周で且つカソード25の各螺旋間に
突出する螺旋状突出片62が一体的に設けられて
いる。そして、基体61の下端61aは絶縁物等
を介することなく遊端のままとされ、エンドハツ
ト51bよりも図の上方に離れた位置でセラミツ
ク絶縁体63により内側の棒状カソード支持体3
2に保持され、更に他端は第3電極端子(図示せ
ず)の中心孔に密嵌合され、機械的に保持されて
いる。このようにして第3電極60は、カソード
25の部分から充分離れた位置で絶縁体を介して
カソード支持体に保持され、先端は遊端のままと
されている。また、この第3電極60はその突出
片62がカソード25の螺旋間にあつて、カソー
ド25の外周と同等の位置まで突出形成されてな
る。また、この第3電極60は、W、Mo、Ta、
Tiのような難溶性金属のうちから選ばれた単体
又は合金で、一次、二次電子放射性のよくない表
面状態に形成され、図のようにカソードの近傍で
且つカソードからアノードへ向かう電子の流れを
妨げないような位置に置かれる。一例として
2.45GHz帯で約800Wの出力のマグネトロンで、
カソードのコイル線径で0.58mm、カソードおよび
第3電極突出片の各ピツチ間隔はそれぞれ2.0mm、
螺旋外径が5.0mm、アノードベイン先端の内径が
10mmである。したがつてカソードの螺旋と第3電
極の螺旋とは、外周面が同一面上に1mm間隔で交
互に配列される。なお、アノードベイン26とア
ノードシリンダーとは複数個の空胴共振器を構成
しており、全体としてアノードを形成している。
28はストラツプリングである。 次に動作を説明すると、カソード25は加熱さ
れて熱電子を放出する。このカソード25とアノ
ードベイン26との間には数1000Vの高電圧が印
加され、又、電子作用空間39には1500ガウス程
度の管軸に平行な磁束の直流磁界が与えられてお
り、発振動作する。空胴共振器に発生するマイク
ロ波エネルギーは、アンテナ導体を通じて出力部
から外部負荷に伝送される。さて、カソード25
を加熱すると、放出電子により第1図に示した如
くカソード25の前面約数10μm〜数100μm附近
に電位の谷mが形成される(第3電極がない場
合)が、第3電極60をカソード25に対して例
えば一数10〜一数100V程度の負の電位にすると、
電位の谷mに向つて集まるプラスイオンは第3電
60がこれよりも更に負の電位になつているた
め、この第3電極60に直ちに捕えられる。即
ち、プラスイオンはカソード近傍に留まることな
く第3電極60に流入し、カソード近傍の不安定
な電子―イオン中和現象が起らない。その結果、
100MHz以下の雑音が大巾に低減される。 〔背景技術の問題点〕 上記第2図のようなマグネトロンにおいては、
磁束密度を高めアノード電圧を上げるにつれて、
ノイズに対する効果が第3図に示すように弱まつ
ていくことが判つた。この推測として、磁束密度
を高めるにつれ、作用空間における電子の流れが
単純な円運動から複雑なサイクロイド軌道をとる
ことが考えられ、その結果としてアノードとカソ
ードの中間位置にも、ポテンシヤル・ミニマムが
形成され、イオンが蓄積されていることが考えら
れる。 上記推測の確認として、発明者は第4図に示す
ようにカソード支持体32から針64を立てた実
験管を作り、針64の間隔lとノイズとの傾向を
調べた。その結果を第5図に示す。この結果から
判るように、針64の間隔(直径)lが6.3mm前
後を境にノイズが急変しておりこの原因としてこ
の径附近に蓄つていたイオンがこの針64により
捕捉され、ノイズが急変したものと考えられ、上
記の推測が確認された。 〔発明の目的〕 この発明の目的は、雑音の低減を図ると共に、
発振の安定性を向上し、更にカソードとアノード
の中間にできたポテンシヤル・ミニマムに蓄積さ
れたプラスイオンを発振の安定性を阻害すること
なく、第3電極により捕捉するようにしたマグネ
トロンを提供することである。 〔発明の概要〕 この発明は、互いに同軸状に配置された電子放
射カソードと空胴共振器を内蔵するアノードとを
有し、これらカソード及びアノード間の電子作用
空間にカソード軸に平行な磁界が与えられ、且つ
上記カソードの両端部にはそれぞれエンドハツト
が設けられたマグネトロンにおいて、上記カソー
ド近傍にカソードと導電的に接続もしくは電気的
に絶縁された導電体よりなる第3電極を配設し、
該第3電極は上記カソード近傍において電子がカ
ソード軸方向(磁界方向)に平行な方向に容易に
動き得るための経路となる空隙部を少なくとも一
部に有しているマグネトロンである。 〔発明の実施例〕 一般にマグネトロンにおいては、磁界が軸方向
に加わつているため、上記イオンを径方向電界に
より捕捉する方法は磁界の影響を受ける。従つ
て、軸方向に電界を作り捕捉する方が容易であ
る。 そこで、この発明のマグネトロンの要部(カソ
ード付近)は第6図および第7図に示すように構
成され、第2図と同一箇所には同一符号を付すこ
とになる。 即ち、管軸に沿つて例えば炭化したトリウム―
タングステン或いはランタン―モリブデンからな
る螺旋状電子放射カソード25が配設され、両端
がそれぞれエンドハツト51a,51bに固着さ
れている。そして前記エンドハツト51bは筒状
の外側カソード支持体33に支持され、前記エン
ドハツト51aは前記外側カソード支持体33及
びカソード25の内側を通る棒状内側カソード支
持体(図示せず)に支持されている。更に前記カ
ソード25の近傍には第3電極73が配設されて
いる。この第3電極73は、カソード25の内側
にこのカソード25螺旋内径よりも小さい導電性
筒状基体74が配設され、この基体74の外周で
且つカソード25の各螺旋間に突出する螺旋状突
出片75が一体的に設けられている。この場合突
出片75はいわゆる歯車状に形成されている。つ
まり、カソード25近傍において電子がカソード
軸方向(磁界方向)に容易に動き得るための経路
となる空隙部80が設けられている訳けである。
更に、この螺旋状で且つ歯車状の突出片75の端
部によつて形成される包絡面は、図から明らかな
ように、いわゆる鼓状になつている。即ち、カソ
ード軸に直交する方向(半径方向)の拡がりがエ
ンドハツト51a,51b近傍が大きく、カソー
ド25中央部で小さくなつている。この第3電極
73は、W(タングステン)またはMo(モリブデ
ン)からなるか、或いはW、Mo等の金属表面に
熱輻射率の小さな例えばPt、Au等の薄膜処理を
施したものである。 尚、この発明のマグネトロンは上記以外は第2
図と同様構成ゆえ、詳細な説明及び図示は省略す
る。 さて、動作時には、カソード25から出る熱電
子は第3電極73に覆われていない空間において
は、第3電極73の影響を直接受けないで、カソ
ード25の回りを周回運動し、その後、マイクロ
波電界との相互作用によりスポークを形成し、ア
ノードへ向う。また、この空間にて発生したプラ
スイオンは、両側の第3電極73の電位により捕
捉される。そして、第3電極73に覆われた所の
カソード25から出る電子は軸方向に移動し、第
3電極73に覆われていない空間に出て前記の電
子と同じ行動をする。更に、この発明では、プラ
スイオンは第3電極73の端部の方から捕捉され
るが、発振の主要部には全く影響を与えない。従
つて、発振の安定性、暗電流ともに良い。尚第3
電極73の勾配を余り強くすると、逆に電子への
抑制が強くなり過ぎ、プラスイオンを電子が取囲
む状態となり、プラスイオンの捕捉効果が低下す
る。 〔発明の効果〕 この発明によれば、カソード25の近傍に第3
電極73を設けているので、雑音の低減を図ると
共に、発振の安定性を向上し、更にカソード25
とアノードの中間にできたポテンシヤル・ミニマ
ムに蓄積されたプラスイオンを発振の安定性を阻
害することなく、捕捉することができる。即ち、
エンドハツト51a,51b近傍において半径方
向の拡がりを大きくしてドレイン効果を強める
と、基本マイクロ波発振に主として寄与している
カソード25中央部での第3電極73の電子運動
妨害作用が少ないため、動作が安定となる。而
も、磁界方向に第3電極73に巨視的な電位勾配
が持たせられるので、ドレイン効果も増し、中波
〜極超短波帯のノイズ低減に効果的である。更に
この発明では、第3電極73に空隙部80を設け
ているので、カソード近傍において電子がカソー
ド軸方向(磁界方向)に容易に動き得るという利
点もある。 尚、上記実施例では、第3電極73は鼓状であ
つたが、必ずしも鼓状でなくてもよい。 又、第8図乃至第10図a,bはこの発明の変
形例を示したもので、上記実施例と同様効果が得
られる。即ち第8図の場合は第3電極73の突出
片82の歯車状部は中央部のみであり、エンドハ
ツト51a,51b近傍は歯車状にはなつていな
い。 第9図の場合は、カソード支持体32の外周に
放射状に突設した複数本のL字形針状導体片76
からなる第3電極73を設けたものである。これ
ら針状導体片からなる第3電極73はモリブデン
のような高融点金属からなり、螺旋状カソード2
5の各螺旋間に設けられており、その先端はカソ
ードの外周面よりも少しアノードベイン26方向
に突き出されている。この実施例のマグネトロン
は針状導体からなる第3電極がカソード支持体に
機械的および電気的に接合されており、比較的構
造が簡単で雑音の低減化をはかることができる。
なお図には針状導体からなる第3電極を円周上に
4本、等間隔に設けた例であるが、これに限らず
例えばベイン枚数と同じ本数を放射状にカソード
支持体のまわりに設けてもよい。又、この第3電
73は図から明らかなように各端部を結ぶ包絡
面が鼓状であるが、必ずしも鼓状でなくてもよ
い。 第10図a,bの場合は、第3電極73は導電
性筒状基体84に複数の針状片85を螺旋状に一
体に突設したもので、各針状片85はカソード2
5の螺旋間に突出しており、カソード25外径より
も少し外方にとび出している。 なお、以上の各実施例において、第3電極はカ
ソードと同電位となるようにして組み立ててもよ
いし、またはカソードとは電気的に絶縁して組み
立てたうえ、外部においてカソードと同電位に接
続して動作させてもよい。あるいはまたカソード
からは電気的に絶縁し、浮遊電位となるように他
に電気的に接続しないで動作させるようにしても
よい。この場合でも動作にしたがつてこの第3電
極は電子逆衝撃を受けて負電位となり、プラスイ
オンを捕捉することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetron, and particularly to improvements in its cathode structure. [Technical Background of the Invention] In general, magnetrons that generate a magnetic field perpendicular to an electric field are now widely used in electronic equipment, such as microwave ovens, but with this, regulations regarding noise leakage have been introduced. It is on track to be strengthened. Internationally, this noise regulation is being implemented or under consideration in each country based on the recommendations of the International Special Committee on Radio Disorders (CISPR). Therefore, measures to reduce the noise generated from the magnetron itself have become even more desirable. By the way, the cause of low frequency noise (e.g. below 100MHz) generated by magnetrons is
I have the following idea. That is, FIG. 1 schematically shows an anode vane 26 and a cathode 25 constituting an anode coaxially arranged in a magnetron. , a high voltage of several thousand V is applied between the anode, and the cathode 2
When thermionic electrons are emitted from 5, in the electron action space 39, due to the space charge near the cathode, the potential has a downward concave portion that is more negative than the cathode potential, as shown by the dotted curve a in the figure. distribution. On the other hand, as shown by arrow B, a DC magnetic field of 1000 to 2000 Gauss is applied to the electron action space 39 in the cathode axial direction, so that the cathode 25
The emitted electrons orbit around the cathode 25 due to the action of the electric and magnetic fields. In particular, due to the orthogonal electromagnetic field, the traveling distance of the electrons is long, so there is a high probability that the electrons will collide with residual gas, and a significantly larger number of positive ions are generated than in other straight tubes. The generated positive ions flow into the valley of the potential distribution shown by curve a, that is, the potential minimum (indicated by the symbol m in the figure), and the electrons in the space charge and positive ions gradually become neutralized, and as a result, this The potential near the valley rises to a potential equal to or slightly higher than that of the cathode 25, as indicated by the symbol n. In this state, the potential distribution in the working space becomes like a solid line curve b. Positive ions flow into the cathode. In the next step, a potential valley m is again formed by space charges. This series of processes is repeated periodically. As a result, a complicated pulsation phenomenon occurs in the current between the cathode and the anode, that is, the anode current, and it can be assumed that this leaks into the external circuit as noise. Such noise mainly appears as so-called line noise that leaks along the input line, causing various radio interference. Therefore, as one measure to reduce such noise, by providing a third electrode near the cathode and applying a negative potential of several tens to several hundreds of volts to the third electrode with respect to the cathode, it is possible to eliminate the valleys in the potential distribution, that is, the potential.・The positive ions that gather to the minimum m are
It is considered that the noise caused by positive ions can be reduced by capturing them with electrodes. This example is constructed as shown in FIG. 2. That is, an end hat 51a and an end tip 52 are fixed to one end of a rod-shaped cathode support 32 arranged on the tube axis, and the other end of this cathode support 32 is connected to a cathode terminal and an exhaust pipe (both not shown). is joined to. The sleeve-shaped cathode support 33 is coaxially arranged with one end insulated by a ceramic spacer 55, and the end hat 5
1b, and the other end is connected to another cathode terminal (not shown). A spirally wound thorium-tungsten directly heated cathode 25 is connected between the end chip 52 and the end hat 51b. Thereby, the cathode 25 is heated by the heating power supplied to the cathode terminal. Now, in the vicinity of the cathode 25, a third electrode 60 is provided. This third electrode 60 is provided with a conductive cylindrical base 61 smaller than the spiral inner diameter of the cathode 25 inside the cathode 25, and a spiral protruding piece protruding from the outer periphery of the base 61 between each spiral of the cathode 25. 62 is integrally provided. The lower end 61a of the base body 61 is left as a free end without intervening an insulator or the like, and is connected to the inner rod-shaped cathode support 3 by a ceramic insulator 63 at a position farther upward in the figure than the end hat 51b.
2, and the other end is tightly fitted into the center hole of a third electrode terminal (not shown) and mechanically held. In this way, the third electrode 60 is held on the cathode support via the insulator at a position sufficiently distant from the cathode 25, and its tip remains free. Further, the third electrode 60 has a protruding piece 62 located between the spirals of the cathode 25 and protruding to a position equivalent to the outer periphery of the cathode 25. Moreover, this third electrode 60 includes W, Mo, Ta,
A single substance or alloy selected from poorly soluble metals such as Ti, formed with a surface condition that does not emit primary or secondary electrons, and as shown in the figure, the flow of electrons near the cathode and from the cathode to the anode. be placed in a position that does not interfere with As an example
A magnetron with an output of approximately 800W in the 2.45GHz band,
The diameter of the cathode coil wire is 0.58 mm, and the pitch spacing of the cathode and third electrode protrusions is 2.0 mm.
The outer diameter of the spiral is 5.0mm, and the inner diameter of the anode vane tip is
It is 10mm. Therefore, the cathode spiral and the third electrode spiral are arranged alternately at 1 mm intervals on the same outer peripheral surface. Note that the anode vane 26 and the anode cylinder constitute a plurality of cavity resonators, and together form an anode.
28 is a strap ring. Next, the operation will be described. The cathode 25 is heated and emits thermoelectrons. A high voltage of several thousand volts is applied between the cathode 25 and the anode vane 26, and a DC magnetic field of approximately 1500 gauss of magnetic flux parallel to the tube axis is applied to the electron action space 39, causing oscillation. do. The microwave energy generated in the cavity resonator is transmitted from the output section to the external load through the antenna conductor. Now, cathode 25
When the third electrode 60 is heated, a potential valley m is formed in the vicinity of several tens of micrometers to several hundreds of micrometers in front of the cathode 25 as shown in FIG. For example, if you set it to a negative potential of about 10 to 100 V with respect to 25,
The positive ions that gather toward the potential valley m are immediately captured by the third electrode 60 because the third electrode 60 has a more negative potential than this. In other words, the positive ions do not stay near the cathode but flow into the third electrode 60 , and the unstable electron-ion neutralization phenomenon near the cathode does not occur. the result,
Noise below 100MHz is significantly reduced. [Problems with the background art] In the magnetron shown in Figure 2 above,
As the magnetic flux density increases and the anode voltage increases,
It was found that the effect on noise weakened as shown in FIG. The assumption is that as the magnetic flux density increases, the flow of electrons in the working space changes from a simple circular motion to a complex cycloidal trajectory, and as a result, a potential minimum is formed even at the intermediate position between the anode and cathode. It is thought that ions are accumulated. To confirm the above speculation, the inventor made an experimental tube in which needles 64 were erected from the cathode support 32 as shown in FIG. 4, and investigated the tendency of the distance l between the needles 64 and noise. The results are shown in FIG. As can be seen from this result, the noise suddenly changes when the distance (diameter) l between the needles 64 reaches around 6.3 mm, and the reason for this is that ions accumulated near this diameter are captured by the needles 64, and the noise increases. It is thought that the situation suddenly changed, and the above speculation was confirmed. [Object of the invention] The object of the invention is to reduce noise and
To provide a magnetron which improves oscillation stability and further captures positive ions accumulated in a potential minimum formed between a cathode and an anode by a third electrode without impeding oscillation stability. That's true. [Summary of the Invention] The present invention has an electron emitting cathode and an anode containing a cavity resonator that are arranged coaxially with each other, and a magnetic field parallel to the cathode axis is generated in the electron action space between the cathode and the anode. a magnetron provided with end hats at both ends of the cathode, a third electrode made of a conductor conductively connected to or electrically insulated from the cathode is disposed near the cathode,
The third electrode is a magnetron that has at least a portion of a gap that serves as a path for electrons to easily move in a direction parallel to the cathode axis direction (magnetic field direction) in the vicinity of the cathode. [Embodiments of the Invention] Generally, in a magnetron, a magnetic field is applied in the axial direction, so the method of trapping ions using a radial electric field is affected by the magnetic field. Therefore, it is easier to create and capture an electric field in the axial direction. Therefore, the main parts (near the cathode) of the magnetron of the present invention are constructed as shown in FIGS. 6 and 7, and the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals. That is, along the tube axis, e.g. carbonized thorium
A spiral electron emitting cathode 25 made of tungsten or lanthanum-molybdenum is provided, and both ends are fixed to end hats 51a and 51b, respectively. The end hat 51b is supported by a cylindrical outer cathode support 33, and the end hat 51a is supported by a rod-shaped inner cathode support (not shown) passing inside the outer cathode support 33 and cathode 25. Furthermore, a third electrode 73 is arranged near the cathode 25. This third electrode 73 has a conductive cylindrical base 74 smaller than the spiral inner diameter of the cathode 25 disposed inside the cathode 25, and a spiral protrusion protruding from the outer periphery of the base 74 and between each spiral of the cathode 25. A piece 75 is provided integrally. In this case, the protruding piece 75 is formed in a so-called gear shape. In other words, a gap 80 is provided near the cathode 25 as a path for electrons to easily move in the cathode axial direction (magnetic field direction).
Further, as is clear from the figure, the envelope surface formed by the end of the spiral and gear-shaped protruding piece 75 is shaped like a drum. That is, the expansion in the direction perpendicular to the cathode axis (radial direction) is large near the end hats 51a and 51b, and is small at the center of the cathode 25. The third electrode 73 is made of W (tungsten) or Mo (molybdenum), or is made of a metal such as W or Mo treated with a thin film having a low thermal emissivity, such as Pt or Au. Note that the magnetron of this invention has a second structure other than the above.
Since the configuration is similar to that shown in the figure, detailed explanation and illustration will be omitted. Now, during operation, the thermoelectrons emitted from the cathode 25 move around the cathode 25 in a space not covered by the third electrode 73 without being directly affected by the third electrode 73 , and then the microwave Interaction with the electric field forms spokes that move toward the anode. Furthermore, positive ions generated in this space are captured by the potentials of the third electrodes 73 on both sides. Then, the electrons emitted from the cathode 25 in the area covered by the third electrode 73 move in the axial direction, exit into the space not covered by the third electrode 73 , and behave in the same manner as the electrons described above. Furthermore, in the present invention, although positive ions are captured from the end of the third electrode 73 , they do not affect the main part of oscillation at all. Therefore, both oscillation stability and dark current are good. Furthermore, the third
If the slope of the electrode 73 is made too strong, on the contrary, the suppression of electrons becomes too strong, resulting in a state in which positive ions are surrounded by electrons, and the effect of trapping positive ions is reduced. [Effect of the invention] According to this invention, a third
Since the electrode 73 is provided, it is possible to reduce noise and improve the stability of oscillation.
It is possible to capture positive ions accumulated in the potential minimum formed between the electrode and the anode without interfering with the stability of oscillation. That is,
If the drain effect is strengthened by increasing the radial spread in the vicinity of the end hats 51a and 51b, the effect of interfering with the electron movement of the third electrode 73 at the center of the cathode 25, which mainly contributes to fundamental microwave oscillation, will be reduced, thereby improving operation. becomes stable. Moreover, since the third electrode 73 has a macroscopic potential gradient in the direction of the magnetic field, the drain effect is also increased, which is effective in reducing noise in the medium wave to ultrahigh frequency band. Further, in this invention, since the third electrode 73 is provided with the gap 80, there is an advantage that electrons can easily move in the cathode axial direction (magnetic field direction) in the vicinity of the cathode. In the above embodiment, the third electrode 73 is shaped like a drum, but it does not necessarily have to be shaped like a drum. Further, FIGS. 8 to 10 a and b show modified examples of the present invention, which provide the same effects as the above-mentioned embodiments. That is, in the case of FIG. 8, the gear-shaped portion of the protruding piece 82 of the third electrode 73 is only at the center, and the portions near the end hats 51a and 51b are not gear-shaped. In the case of FIG. 9, a plurality of L-shaped needle-like conductor pieces 76 are provided radially protruding from the outer periphery of the cathode support 32.
A third electrode 73 is provided. The third electrode 73 made of these needle-like conductor pieces is made of a high melting point metal such as molybdenum, and is connected to the spiral cathode 2.
5, and its tip is slightly protruded toward the anode vane 26 from the outer peripheral surface of the cathode. In the magnetron of this embodiment, the third electrode made of a needle-shaped conductor is mechanically and electrically connected to the cathode support, and the structure is relatively simple and noise can be reduced.
Although the figure shows an example in which four third electrodes made of needle-shaped conductors are provided at equal intervals on the circumference, the present invention is not limited to this. For example, the same number of third electrodes as the number of vanes may be provided radially around the cathode support. It's okay. Further, as is clear from the figure, the envelope surface connecting each end of the third electrode 73 is shaped like a drum, but it does not necessarily have to be shaped like a drum. In the case of FIGS. 10a and 10b, the third electrode 73 is formed by integrally protruding a plurality of needle-like pieces 85 in a spiral shape from a conductive cylindrical base 84, and each needle-like piece 85 is connected to the cathode 2.
It protrudes between the spirals of No. 5 and protrudes slightly outward from the outer diameter of the cathode 25. In each of the above embodiments, the third electrode may be assembled to have the same potential as the cathode, or it may be assembled electrically insulated from the cathode and then externally connected to the same potential as the cathode. You can also operate it by Alternatively, it may be electrically insulated from the cathode and operated without any other electrical connection so as to have a floating potential. Even in this case, as the third electrode is operated, it receives reverse electron impact and becomes a negative potential, and can capture positive ions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はマグネトロンにおける雑音の発生機構
を示す模式図、第2図は雑音を低減させるために
第3電極を設けたマグネトロンの1例を示す断面
図、第3図は磁束密度変化によるアノード電圧と
雑音の関係を示す特性曲線図、第4図は雑音発生
のメカニズムの確認のための実験管を示す断面
図、第5図は第4図の実験管における針の長さと
雑音の関係を示す特性曲線図、第6図はこの発明
の一実施例に係るマグネトロンの要部を示す一部
断面を含む正面図、第7図は第6図の7―7にお
ける第3電極部分の横断面図、第8図、第9図、
第10図aは各々この発明の変形例を示す縦断面
図、第10図bは第10図aの横断面図である。 25…カソード、26…アノードベイン、32
…内側カソード支持体、33…外側カソード支持
体、39…電子作用空間、51a,51b…エン
ドハツト、52…エンドチツプ、73…第3電
極、74…筒状基体、75…突出片、76…針状
片、80…空隙部、82…突出片、84…筒状基
体、85…針状片。
Figure 1 is a schematic diagram showing the noise generation mechanism in a magnetron, Figure 2 is a cross-sectional view of an example of a magnetron equipped with a third electrode to reduce noise, and Figure 3 is an anode voltage due to changes in magnetic flux density. Figure 4 is a cross-sectional view of an experimental tube used to confirm the mechanism of noise generation. Figure 5 shows the relationship between needle length and noise in the experimental tube shown in Figure 4. A characteristic curve diagram, FIG. 6 is a front view including a partial cross section showing the main parts of a magnetron according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the third electrode portion at 7-7 in FIG. , Figure 8, Figure 9,
FIG. 10a is a longitudinal cross-sectional view showing a modification of the present invention, and FIG. 10b is a cross-sectional view of FIG. 10a. 25...Cathode, 26...Anode vane, 32
...Inner cathode support, 33...Outer cathode support, 39...Electron action space, 51a, 51b...End hat, 52...End tip, 73...Third electrode, 74 ...Cylindrical base, 75...Protruding piece, 76...Acicular shape Piece, 80...Gap, 82...Protruding piece, 84...Tylindrical base, 85...Acicular piece.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 空胴共振器を構成する放射状アノードベイン
26と、このアノードベインの中心軸上に配置さ
れた電子放射用の螺旋状カソード25と、このカ
ソードの両端部にそれぞれ接続されたエンドハツ
ト51a,51bと、上記カソードの螺旋間に添
つて非接触で配置された螺旋状突出部75,7
6,85をもつ導電体製第3電極73,81、と
を具備し上記カソード及びアノード間の電子作用
空間39にカソード軸に平行な磁界が与えられて
なるマグネトロンにおいて、 上記第3電極は、その螺旋状突出部75,7
6,85に該螺旋に添い所定間隔で設けられた多
数の空〓部80を有してなることを特徴としたマ
グネトロン。 2 第3電極は、その螺旋状突出部75,76,
85がカソード25の中央部においてよりも上記
エンドハツト51a,51bの近傍においてアノ
ードベイン26の方向に大きく突出されてなる特
許請求の範囲第1項記載のマグネトロン。
[Claims] 1. A radial anode vane 26 constituting a cavity resonator, a spiral cathode 25 for electron emission arranged on the central axis of the anode vane, and a spiral cathode 25 connected to both ends of the cathode, respectively. end hats 51a, 51b, and spiral protrusions 75, 7 disposed in a non-contact manner between the spirals of the cathode.
6 and 85, and a magnetic field parallel to the cathode axis is applied to the electron action space 39 between the cathode and the anode, the third electrode having: The spiral protrusion 75,7
A magnetron characterized in that it has a large number of hollow portions 80 provided at predetermined intervals along the spiral at 6 and 85. 2 The third electrode has its spiral protrusions 75, 76,
2. The magnetron according to claim 1, wherein the magnetron 85 protrudes more toward the anode vane 26 in the vicinity of the end hats 51a, 51b than in the central portion of the cathode 25.
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