シート状ビーム発生装置
【課題】冷電極を用いてシート状のビームを発生させることのできる、シート状ビーム発生装置を提供する。
【解決手段】平板型電極１と、接地電極７と、平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加する電源３と、平板型電極１と接地電極７が収容される真空容器４と、真空容器４の外部に設けられ平板型電極１から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生コイル６とを備えた。平板型電極１の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部２を形成した。粒子ビーム発生部２は略均一の粗さを有する。
【解決手段】平板型電極１と、接地電極７と、平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加する電源３と、平板型電極１と接地電極７が収容される真空容器４と、真空容器４の外部に設けられ平板型電極１から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生コイル６とを備えた。平板型電極１の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部２を形成した。粒子ビーム発生部２は略均一の粗さを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱の必要がない冷電極を用いて、シート状ビームを発生させるシート状ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱の必要がない冷電極を用いて、円板型電極に電圧を印加することにより円環状の電子ビームを発生させ、その円環状の電子ビームを円筒型の金属体の内部に入射させることにより、ＧＨｚ帯域又はＴＨｚ帯域の電磁波（マイクロ波）を発生させることが非特許文献１に開示されている。なお、ここで用いられる円板型電極は、円板の周縁部において電極表面上に均一な粗さの加工が施されており、この円板の周縁部から電子ビームが発生するようになっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】H. Oe, 他６名 「Experimental Study on Disk Type Cold Cathode in Weakly Relativistic Energy Region」Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, vol. 8 pp. 1477-1482 (2009).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、加熱の必要がない冷電極を用いて、シート状のビームを発生させることは、今まで実現されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、冷電極を用いてシート状ビームを発生させることのできる、シート状ビーム発生装置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】
【０００６】
本発明の請求項１記載のシート状ビーム発生装置は、平板型電極と、接地電極と、前記平板型電極と前記接地電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記平板型電極と前記接地電極が収容される真空容器と、この真空容器の外部に設けられ前記平板型電極から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段とを備え、前記平板型電極の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部が形成され、この粒子ビーム発生部は略均一の粗さを有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載のシート状ビーム発生装置は、請求項１において、前記粒子ビーム発生部は、前記平板型電極の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載のシート状ビーム発生装置は、請求項２において、前記粒子ビーム発生部は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載のシート状ビーム発生装置は、請求項２において、前記粒子ビーム発生部は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載のシート状ビーム発生装置によれば、真空容器に収容された平板型電極と接地電極との間に電圧を印加することにより、平板型電極の表面に形成された略均一の粗さを有する粒子ビーム発生部からシート状の粒子ビームを発生させることができ、このシート状の粒子ビームを磁場によって所定の方向へ誘導することができる。
【００１１】
また、請求項２記載のシート状ビーム発生装置によれば、粒子ビーム発生部が所定の範囲内の略均一の粗さを有することにより、確実にシート状の粒子ビームを発生させることができる。
【００１２】
また、請求項３記載のシート状ビーム発生装置によれば、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により粒子ビーム発生部が形成されることにより、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００１３】
また、請求項４記載のシート状ビーム発生装置によれば、ベルベット繊維の貼付けにより粒子ビーム発生部が形成されることにより、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のシート状ビーム発生装置の一実施例を示す概要図である。
【図２】本発明のシート状ビーム発生装置の平板型電極の一実施例を示す展開図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のシート状ビーム発生装置の一実施例を示す図１において、１は平板型電極であり、この平板型電極１は、銅、ステンレスなどの金属から形成されているが、平板型電極１を形成する金属としては、無酸化銅が最も好ましく用いられる。本実施例においても無酸素銅が用いられている。平板型電極１の形状は正方形や直方形などの矩形であり、その大きさも特に限定されるものではないが、例えば、短辺２６ｍｍｍ、長辺４０ｍｍ、厚さ１０〜３０ｍｍ程度の直方体とすることができる。なお、本実施例においては、短辺２６ｍｍｍ、長辺４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍとなっている。
【００１６】
本実施例において、平板型電極１には、図２に示すように、対向する長辺である２辺の表面に粒子ビーム発生部２が形成されている。粒子ビーム発生部２は、Ｒａ（算術平均粗さ）＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ（ＪＩＳ１９９４の最大高さ粗さ）＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ１９９４の十点平均粗さ）＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有しており、サンドペーパーによる研磨、放電加工、又はベルベット繊維の貼付けにより形成されたものとなっている。また、本実施例において、粒子ビーム発生部２は、平板型電極１の対向する２辺の端部からそれぞれ２ｍｍの幅で形成されている。
【００１７】
平板型電極１は、電圧印加手段としての電源３が接続しているとともに、真空容器４の内部に収容されている。また、平板型電極１は、導電体からなる電極支持棒５により支持され、この電極支持棒５を経由して電源３と電気的に接続している。真空容器４の外部には、磁場発生手段としての磁場発生コイル６が配置されている。さらに、真空容器４の内部には、接地電極７が設けられ、接地電極７は電源３に電気的に接続している。接地電極７は四角環形状に形成され、平板型電極１から発生したシート状ビーム８が接地電極７の内側を通るように構成されている。また、本実施例において、平板型電極１と接地電極７の間隔は１０ｍｍとなっている。
【００１８】
以上の構成において、真空容器４の内部を１０−３Ｐａ程度の真空にする。なお、真空容器４の内部に封入ガスを封入しても良く、封入ガスとしては、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスが使用可能である。また、不活性ガスに酸素、窒素ガスなどを添加したガスを封入ガスとして用いることもできる。
【００１９】
つぎに、電源３によって、平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加すると、粒子ビーム発生部２から、平板型電極１の形状に対応した形状のシート状ビーム８が発生する。このとき、好ましくは、電源３から３０〜１００ｋＶ程度の電圧を印加する。なお、図１において、平板型電極１には正の極性の電圧が印加されるように示されているが、負の極性の電圧が印加されてもよい。また、平板型電極１に印加される電圧は、直流、１０Ｈｚ程度の交流、或いは、パルス幅がナノ秒からマイクロ秒のパルス電圧であることが好ましい。本実施例においては、８０ｋＶの直流電圧を印加する。ここで、平板型電極１は、熱源を必要としない冷陰極又は冷陽極として作用する。
【００２０】
粒子ビーム発生部２から発生したシート状ビーム８は、磁場発生コイル６から発生する磁場により誘導されて所定の方向に進行する。本実施例において、この磁場は、７Ｔ程度の強度を有し、真空容器４の内部で略均一に分布している。
【００２１】
上記のシート状ビーム発生装置を用いて実際に実験を行ったところ、平板型電極１の長さ４０ｍｍの２つの長辺からシート状ビーム８が発生し、このシート状ビーム８は相互に平行の位置関係を保ったまま、平板型電極１から２００ｍｍ離れた感熱紙９まで進行し、感熱紙９上では、粒子ビームがシート形状であると確認できる焼き付け状態が確認された。
【００２２】
以上のように、本実施例のシート状ビーム発生装置は、平板型電極１と、接地電極７と、前記平板型電極１と前記接地電極７との間に電圧を印加する電圧印加手段としての電源３と、前記平板型電極１と前記接地電極７が収容される真空容器４と、この真空容器４の外部に設けられ前記平板型電極１から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段としての磁場発生コイル６とを備え、前記平板型電極１の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部２が形成され、この粒子ビーム発生部２は略均一の粗さを有するものである。
【００２３】
本実施例のシート状ビーム発生装置によれば、真空容器４に収容された平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加することにより、平板型電極１の表面に形成された略均一の粗さを有する粒子ビーム発生部２からシート状の粒子ビームを発生させることができ、このシート状の粒子ビームを磁場によって所定の方向へ誘導することができる。
【００２４】
また、前記粒子ビーム発生部２は、前記平板型電極１の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有するので、粒子ビーム発生部２が所定の範囲内の略均一の粗さを有することにより、確実にシート状の粒子ビームを発生させることができる。
【００２５】
また、前記粒子ビーム発生部２は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたものであり、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００２６】
さらに、前記粒子ビーム発生部２は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたものであり、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のシート状ビーム発生装置は、シート状の粒子ビームを発生させることができるものであり、この粒子ビームによりＧＨｚからＴＨｚ帯域の電磁波を発生させることによって、加熱源や、非破壊検査の電磁波源として利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 平板型電極
２ 粒子ビーム発生部
３ 電源（電圧印加手段）
４ 真空容器
６ 磁場発生コイル（磁場発生手段）
７ 接地電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱の必要がない冷電極を用いて、シート状ビームを発生させるシート状ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱の必要がない冷電極を用いて、円板型電極に電圧を印加することにより円環状の電子ビームを発生させ、その円環状の電子ビームを円筒型の金属体の内部に入射させることにより、ＧＨｚ帯域又はＴＨｚ帯域の電磁波（マイクロ波）を発生させることが非特許文献１に開示されている。なお、ここで用いられる円板型電極は、円板の周縁部において電極表面上に均一な粗さの加工が施されており、この円板の周縁部から電子ビームが発生するようになっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】H. Oe, 他６名 「Experimental Study on Disk Type Cold Cathode in Weakly Relativistic Energy Region」Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, vol. 8 pp. 1477-1482 (2009).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、加熱の必要がない冷電極を用いて、シート状のビームを発生させることは、今まで実現されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、冷電極を用いてシート状ビームを発生させることのできる、シート状ビーム発生装置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】
【０００６】
本発明の請求項１記載のシート状ビーム発生装置は、平板型電極と、接地電極と、前記平板型電極と前記接地電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記平板型電極と前記接地電極が収容される真空容器と、この真空容器の外部に設けられ前記平板型電極から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段とを備え、前記平板型電極の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部が形成され、この粒子ビーム発生部は略均一の粗さを有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載のシート状ビーム発生装置は、請求項１において、前記粒子ビーム発生部は、前記平板型電極の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載のシート状ビーム発生装置は、請求項２において、前記粒子ビーム発生部は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載のシート状ビーム発生装置は、請求項２において、前記粒子ビーム発生部は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載のシート状ビーム発生装置によれば、真空容器に収容された平板型電極と接地電極との間に電圧を印加することにより、平板型電極の表面に形成された略均一の粗さを有する粒子ビーム発生部からシート状の粒子ビームを発生させることができ、このシート状の粒子ビームを磁場によって所定の方向へ誘導することができる。
【００１１】
また、請求項２記載のシート状ビーム発生装置によれば、粒子ビーム発生部が所定の範囲内の略均一の粗さを有することにより、確実にシート状の粒子ビームを発生させることができる。
【００１２】
また、請求項３記載のシート状ビーム発生装置によれば、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により粒子ビーム発生部が形成されることにより、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００１３】
また、請求項４記載のシート状ビーム発生装置によれば、ベルベット繊維の貼付けにより粒子ビーム発生部が形成されることにより、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のシート状ビーム発生装置の一実施例を示す概要図である。
【図２】本発明のシート状ビーム発生装置の平板型電極の一実施例を示す展開図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のシート状ビーム発生装置の一実施例を示す図１において、１は平板型電極であり、この平板型電極１は、銅、ステンレスなどの金属から形成されているが、平板型電極１を形成する金属としては、無酸化銅が最も好ましく用いられる。本実施例においても無酸素銅が用いられている。平板型電極１の形状は正方形や直方形などの矩形であり、その大きさも特に限定されるものではないが、例えば、短辺２６ｍｍｍ、長辺４０ｍｍ、厚さ１０〜３０ｍｍ程度の直方体とすることができる。なお、本実施例においては、短辺２６ｍｍｍ、長辺４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍとなっている。
【００１６】
本実施例において、平板型電極１には、図２に示すように、対向する長辺である２辺の表面に粒子ビーム発生部２が形成されている。粒子ビーム発生部２は、Ｒａ（算術平均粗さ）＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ（ＪＩＳ１９９４の最大高さ粗さ）＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ１９９４の十点平均粗さ）＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有しており、サンドペーパーによる研磨、放電加工、又はベルベット繊維の貼付けにより形成されたものとなっている。また、本実施例において、粒子ビーム発生部２は、平板型電極１の対向する２辺の端部からそれぞれ２ｍｍの幅で形成されている。
【００１７】
平板型電極１は、電圧印加手段としての電源３が接続しているとともに、真空容器４の内部に収容されている。また、平板型電極１は、導電体からなる電極支持棒５により支持され、この電極支持棒５を経由して電源３と電気的に接続している。真空容器４の外部には、磁場発生手段としての磁場発生コイル６が配置されている。さらに、真空容器４の内部には、接地電極７が設けられ、接地電極７は電源３に電気的に接続している。接地電極７は四角環形状に形成され、平板型電極１から発生したシート状ビーム８が接地電極７の内側を通るように構成されている。また、本実施例において、平板型電極１と接地電極７の間隔は１０ｍｍとなっている。
【００１８】
以上の構成において、真空容器４の内部を１０−３Ｐａ程度の真空にする。なお、真空容器４の内部に封入ガスを封入しても良く、封入ガスとしては、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスが使用可能である。また、不活性ガスに酸素、窒素ガスなどを添加したガスを封入ガスとして用いることもできる。
【００１９】
つぎに、電源３によって、平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加すると、粒子ビーム発生部２から、平板型電極１の形状に対応した形状のシート状ビーム８が発生する。このとき、好ましくは、電源３から３０〜１００ｋＶ程度の電圧を印加する。なお、図１において、平板型電極１には正の極性の電圧が印加されるように示されているが、負の極性の電圧が印加されてもよい。また、平板型電極１に印加される電圧は、直流、１０Ｈｚ程度の交流、或いは、パルス幅がナノ秒からマイクロ秒のパルス電圧であることが好ましい。本実施例においては、８０ｋＶの直流電圧を印加する。ここで、平板型電極１は、熱源を必要としない冷陰極又は冷陽極として作用する。
【００２０】
粒子ビーム発生部２から発生したシート状ビーム８は、磁場発生コイル６から発生する磁場により誘導されて所定の方向に進行する。本実施例において、この磁場は、７Ｔ程度の強度を有し、真空容器４の内部で略均一に分布している。
【００２１】
上記のシート状ビーム発生装置を用いて実際に実験を行ったところ、平板型電極１の長さ４０ｍｍの２つの長辺からシート状ビーム８が発生し、このシート状ビーム８は相互に平行の位置関係を保ったまま、平板型電極１から２００ｍｍ離れた感熱紙９まで進行し、感熱紙９上では、粒子ビームがシート形状であると確認できる焼き付け状態が確認された。
【００２２】
以上のように、本実施例のシート状ビーム発生装置は、平板型電極１と、接地電極７と、前記平板型電極１と前記接地電極７との間に電圧を印加する電圧印加手段としての電源３と、前記平板型電極１と前記接地電極７が収容される真空容器４と、この真空容器４の外部に設けられ前記平板型電極１から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段としての磁場発生コイル６とを備え、前記平板型電極１の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部２が形成され、この粒子ビーム発生部２は略均一の粗さを有するものである。
【００２３】
本実施例のシート状ビーム発生装置によれば、真空容器４に収容された平板型電極１と接地電極７との間に電圧を印加することにより、平板型電極１の表面に形成された略均一の粗さを有する粒子ビーム発生部２からシート状の粒子ビームを発生させることができ、このシート状の粒子ビームを磁場によって所定の方向へ誘導することができる。
【００２４】
また、前記粒子ビーム発生部２は、前記平板型電極１の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有するので、粒子ビーム発生部２が所定の範囲内の略均一の粗さを有することにより、確実にシート状の粒子ビームを発生させることができる。
【００２５】
また、前記粒子ビーム発生部２は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたものであり、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００２６】
さらに、前記粒子ビーム発生部２は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたものであり、安価にシート状ビーム発生装置を提供することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のシート状ビーム発生装置は、シート状の粒子ビームを発生させることができるものであり、この粒子ビームによりＧＨｚからＴＨｚ帯域の電磁波を発生させることによって、加熱源や、非破壊検査の電磁波源として利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 平板型電極
２ 粒子ビーム発生部
３ 電源（電圧印加手段）
４ 真空容器
６ 磁場発生コイル（磁場発生手段）
７ 接地電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板型電極と、接地電極と、前記平板型電極と前記接地電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記平板型電極と前記接地電極が収容される真空容器と、この真空容器の外部に設けられ前記平板型電極から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段とを備え、前記平板型電極の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部が形成され、この粒子ビーム発生部は略均一の粗さを有することを特徴とするシート状ビーム発生装置。
【請求項２】
前記粒子ビーム発生部は、前記平板型電極の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有することを特徴とする請求項１記載のシート状ビーム発生装置。
【請求項３】
前記粒子ビーム発生部は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたことを特徴とする請求項２記載のシート状ビーム発生装置。
【請求項４】
前記粒子ビーム発生部は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたことを特徴とする請求項２記載のシート状ビーム発生装置。
【請求項１】
平板型電極と、接地電極と、前記平板型電極と前記接地電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記平板型電極と前記接地電極が収容される真空容器と、この真空容器の外部に設けられ前記平板型電極から発生する粒子ビームを誘導する磁場を発生させる磁場発生手段とを備え、前記平板型電極の表面に粒子ビームを発生させるための粒子ビーム発生部が形成され、この粒子ビーム発生部は略均一の粗さを有することを特徴とするシート状ビーム発生装置。
【請求項２】
前記粒子ビーム発生部は、前記平板型電極の対向する２辺の表面に形成され、Ｒａ＝０．１〜４μｍ、Ｒｙ＝０．５〜９μｍ、Ｒｚ＝０．３〜８μｍの範囲内の略均一の粗さを有することを特徴とする請求項１記載のシート状ビーム発生装置。
【請求項３】
前記粒子ビーム発生部は、サンドペーパーによる研磨又は放電加工により形成されたことを特徴とする請求項２記載のシート状ビーム発生装置。
【請求項４】
前記粒子ビーム発生部は、ベルベット繊維の貼付けにより形成されたことを特徴とする請求項２記載のシート状ビーム発生装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５６４３３（Ｐ２０１２−２５６４３３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７２７１（Ｐ２０１１−１２７２７１）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
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