【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子管、蛍光灯のような放電管などに用いられ、電子放射が必要とされる含浸型陰極およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、長寿命で電子放射特性の優れた含浸型陰極を用いながら、直ちに動作を開始することができる含浸型陰極およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直熱型陰極は、陰極の温度を即時に上昇させることができ、直ちに動作させる陰極に用いられる。このような直熱型陰極は、たとえば図４に示されるように、コイル状に巻回したタングステンヒータ線１１をそのまま陰極として使用するものや、図５に示されるようなタングステンヒータ線１１にＢａＣＯ３を含む酸化物陰極用３元系炭酸塩１２を塗布して、炭酸塩を還元して酸化物にする直熱型酸化物陰極が知られている。
【０００３】
図４に示される直熱型タングステン陰極では、電子放射特性が低いため、実用上２０００℃以上に加熱する必要があり、寿命も短く、取り出す電子放射量も少ないという問題がある。また、図５に示される直熱型酸化物陰極では、低い温度で多量の電子放射を得ることができ、しかも容易に製造することができるため安価であるという長所をもっているが、この構造でも寿命が短く、とくに蛍光灯のグローランプのような放電管などに使用する場合には、短寿命であるという問題がある。
【０００４】
一方、電流密度が大きく、長寿命の陰極として含浸型陰極が一般的に知られているが、このような含浸型陰極は一般的には傍熱型で、たとえば図６〜７に示されるような構造のものが用いられている。すなわち、図６に示される構造は、含浸型陰極ペレット１５が、陰極スリーブ１７の上面側にロウ付などにより固着された陰極カップ１８内に嵌め込まれて溶接などにより固着され、陰極スリーブ１７内にヒータ１６が配置されたものである。また、図７に示される構造は、図６の陰極カップ１８に代えて、ロウ材で裏打ちをしたもので、含浸型陰極ペレット１５の裏側および陰極スリーブ１７との間に高融点ロウ材１９を流し、固定と裏打ちを行うものである。
【０００５】
すなわち、含浸型陰極ペレット１５は、多孔質体に電子放射物質が含浸されたもので、電子放射面のみならず、その反対面である裏面側も多孔質体の空隙部に埋め込まれた電子放射物質が露出する構造であるため、陰極ペレット１５の裏面にも電子放射物質が染み出し、裏面（ヒータ側の陰極ペレット面）から蒸発したバリウムなどがヒータに付着すると、ヒータ表面に施してある絶縁膜の耐圧を破壊するという問題が発生する。そのため、陰極カップ１８内に含浸型陰極ペレット１５を嵌め込んだり、含浸型陰極ペレット１５の裏面にロウ材を裏打ちして陰極ペレット１５の裏面側の孔を潰すことにより、ヒータ側へのバリウムなどの蒸発を防止している。
【０００６】
また、含浸型陰極で直熱型の陰極とするものに、図８に示されるような構造のものは考えられている。すなわち、図８に示されるように、多孔質タングステン層を生成する段階もしくは多孔質タングステン層を生成した後にヒータ形状に機械加工してからＢａＯを含む酸化物を含浸させたヒータ形状の含浸型陰極２０に形成されている。
【０００７】
これらの含浸型陰極（ペレット）１５、２０を製造するには、たとえば図９にフロー図が示されるように、タングステン（Ｗ）粉末をプレス（２００００ｐｓｉ）して焼成する（２５００℃）ことにより多孔質体を形成し、Ｃｕまたはプラスチックを多孔質体に充填し、陰極（ペレット）の形状に加工する。そして、Ｃｕまたはプラスチックを除去し、陰極スリーブにＭｏ−Ｒｕロウ材などによりロウ付する。一方、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３などの電子放射物質の材料を調合し、焼成する（１１００〜１２００℃）ことにより含浸剤を準備し、陰極ペレットに塗布して水素炉または真空炉で熱処理（１７００〜１８００℃）をすることにより多孔質体内に電子放射物質を含浸する。そして、余剰の含浸剤を除去し、表面仕上げをすることにより製造される（たとえば非特許文献１参照）。なお、タングステン粉末を所望の陰極形状に直接成形して焼結することにより、加工のための銅やプラスチックを含浸させる工程を省略する方法も用いられている。
【０００８】
【非特許文献１】
電気学会技術報告（ＩＩ部）第１４７号、最近の電子放出材料の研究動向（社団法人電気学会発行昭和５８年４月、８頁、１．５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の直熱型陰極は、直ちに動作させるという点では優れているが、電子放射特性が低いとか、寿命が短いという問題がある。また、含浸型陰極は、電流密度も大きく、寿命も一般的には長いという利点があるが、製造工程が複雑で、一般的に製造コストが大幅に上昇するという問題がある。さらに、多孔質体は非常に脆いため、陰極ペレットの厚さは、最低でも０．５ｍｍ以上の厚さを必要とし、さらには、前述のように、陰極ペレットの裏面側も被覆する必要があることから、陰極カップによる被覆や高温ロウ材などの裏打ちなどが行われるため、陰極ペレットの熱容量が大きくなり、ヒータのスイッチを入れてから電子放出に至るまでの時間である立上りが遅くなり、速動性に劣るという問題がある。
【００１０】
また、図８に示される直熱型の含浸型陰極では、多孔質タングステンの機械的強度が小さく、非常に脆いため、線径の細いものを製造することができず、必然的に低電圧、大電流のヒータになり、通常の電子管用の陰極としては利用できない。また、製法も困難であるため、コスト高になるという問題もある。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、速動性があり、かつ、長寿命で、電子放射特性がよく、しかも安価に得ることができる含浸型陰極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による含浸型陰極は、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に付着形成される多孔質高融点金属層と、該多孔質高融点金属層内に含浸される少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質とからなっている。なお、高融点金属としては、Ｗ、Ｍｏまたはこれらを含む合金などのヒータ材料の他、陰極基体や多孔質高融点金属層には、タンタル（Ｔａ）などの材料も用いることができる。
【００１３】
この構成にすることにより、陰極基体またはヒータ線に付着した多孔質高融点金属層内に電子放射物質が含浸された含浸型陰極層が薄い層でほぼ陰極基体またはヒータ線と一体に形成され、陰極基体も陰極スリーブのように、非常に薄い金属板からなっているため、ヒータの通電による温度上昇と共に、殆ど同時に含浸型陰極層も昇温し、電子放射を行う。一方、多孔質高融点金属層内には、電子放射物質が含浸されており、電子放射物質の酸化物から仕事関数を下げるバリウム（Ｂａ）などが陰極表面に拡散するため、多量の電子放射に寄与する。すなわち、直熱型、または直熱型と同様に速動型の含浸型陰極となり、電流密度が大きく、長寿命の陰極が得られる。
【００１４】
前記多孔質高融点金属層は、たとえば１．５〜５０μｍの粒径を有する高融点金属粉末が付着され、かつ、焼結されることにより形成され、前記電子放射物質が、該多孔質高融点金属層の少なくとも表面側に電子放射物質層を形成するように該多孔質高融点金属層の間隙部に含浸されることにより形成される。その結果、従来の陰極ペレットを単独で製造して取り付ける方法では、陰極ペレットが脆くて破損しやすいため、厚くしたり、大きくしなければならないという問題があるが、本発明の構成にすることにより、陰極基体またはヒータ線に直接多孔質高融点金属層が形成されるため、薄い陰極層を陰極基体またはヒータの表面に確実に形成することができ、直熱型または直熱型と同様に速動型の陰極とすることができる。
【００１５】
本発明による含浸型陰極の製造方法は、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に高融点金属粉末を堆積し、該高融点金属粉末を焼結することにより、多孔質高融点金属層を形成し、該高融点金属層表面に少なくともバリウムを含む電子放射物質を塗布して熱処理をすることにより、電子放射物質を前記多孔質高融点金属層に含浸させ、前記多孔質高融点金属層表面に残存する余剰の電子放射物質を除去することを特徴とする。
【００１６】
この方法を用いることにより、陰極基体またはヒータ線の表面に直接含浸型陰極層を形成することができるため、非常に薄い層でも、小さな形状の陰極層でも、破損させることなく形成することができる。その結果、非常に熱容量の小さい陰極ペレットを有する含浸型陰極を製造することができる。
【００１７】
高融点金属粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に前記陰極基体またはヒータ線を浸漬させて電着することにより、前記高融点金属粉末の堆積を行えば、所望の範囲に均一の厚さで多孔質高融点金属層を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の含浸型陰極およびその製造方法について説明をする。本発明による含浸型陰極は、図１にその一実施形態の構成例が示されるように、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線１の表面に、たとえばタングステンなどからなる多孔質高融点金属層３が付着形成されている。この多孔質高融点金属層３内に少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質４が含浸されることにより形成されている。
【００１９】
図１に示される例は、ヒータ線１に直接陰極層を被膜した直熱型の陰極の例である。ヒータ線１は、たとえば直径が５０μｍ〜２ｍｍ程度のタングステン線、またはレニウムをタングステンに合金化したレニウムタングステン線、酸化トリウムを合金化したトリアタングステン線などを用いることができる。
【００２０】
多孔質高融点金属層３は、たとえばタングステンやモリブデンなどの高融点金属の粉末を５μｍ〜１ｍｍ程度の厚さに被膜化することにより形成される。粉末としては、粒径が１．５〜５０μｍφ程度のものが好ましい。１．５μｍφより小さいと、粉末間の間隙部が殆どなくなり、電子放射物質を間隙部に充分に含浸させることができなくなり、また、５０μｍφより大きくなると、ヒータ線１や粉末間同士の密着力が弱くなって剥れやすくなると共に、電子放射物質が直接表面に露出して、電子などのバックボンバードや高温により蒸発しやすく消耗が激しくなるからである。なお、この多孔質高融点金属層３とヒータ線１との密着力を向上させるため、ヒータ線１の表面にタングステンなどの微粉末、または酸化タングステン粉末などを予めコーティングしておくことが好ましい。
【００２１】
多孔質高融点金属層３を被膜化するには、たとえばタングステンなどの粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させ、電着によりヒータ線１に付着させることにより、粉末状で被膜化し、粉末間に間隙部が形成されて多孔質化させることができる。また、たとえばニトロセルロースなどからなるバインダーにタングステンなどの粉末を分散させ、バインダーと共にヒータ線１に塗布し、真空加熱分解することによりバインダーを蒸発させてもよい。このような粉末を維持しながら成膜することができる方法であればこれらの方法に限定されないが、スパッタ法や気相成長法では、粒形を保持することができず、多孔質に形成されないので好ましくない。これらの方法で被膜化したヒータ線１を２０００℃以上の水素雰囲気中または真空中にて５〜３０分程度加熱し、焼結することにより、ヒータ線１の表面に被膜化された多孔質高融点金属層３が前述の厚さで形成される。
【００２２】
電子放射物質４は、たとえば原料である炭酸バリウムＢａＣＯ３、炭酸カルシウムＣａＣＯ３、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した含浸剤を前述の多孔質高融点金属層３表面に塗布し、水素雰囲気中で１５００〜１８００℃程度にて保持することにより、３元系酸化化合物からなる電子放射物質として、粉末の間隙部に含浸される。なお、含浸されないで、表面に付着した含浸剤は、湿度５０％から７０％に保持された雰囲気に１〜８時間放置することにより、粉末の隙間外にある含浸剤のみが脆化されるため、振動を与えることにより、簡単に除去することができる。
【００２３】
この直熱型陰極を製造するには、たとえば０．１ｍｍφ程度の太さのタングステン線を図１に示されるようなコイル状に成形して、ヒータ線１を形成する。つぎに、たとえば粒径が１．５〜５０μｍ程度のタングステン粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に浸漬し、Ａｌ板を陽極としてヒータ線１と電着液間に３０Ｖ程度の電圧を印加し、１００μｍ程度の厚さ付着させる。つぎに、このヒータ線１を水素雰囲気中で、２０００℃程度、１５分程度の熱処理を行い焼結を行うことにより、ヒータ線１の外周に多孔質タングステン層３を形成する。
【００２４】
その後、たとえばＢａＣＯ３とＣａＣＯ３とＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した電子放射物質を多孔質タングステン層３の表面に塗布し、水素雰囲気中で、１５００〜１８００℃程度、５分程度の熱処理を行い、３元系酸化化合物にして多孔質タングステン層３の間隙部に含浸させる。その後、多孔質タングステン層３の表面に付着する残余の含浸剤を湿度５０〜７０％の雰囲気で、数時間放置することにより脆化させて除去することにより、図１に示される直熱型含浸型陰極が得られる。
【００２５】
本実施の形態の陰極によれば、タングステンなどからなるヒータ線の周囲に薄い層で被膜化した多孔質高融点金属層が形成され、その間隙部に電子放射物質が含浸されているため、ヒータの通電による昇温と殆ど同時に多孔質高融点金属層およびその内部に含浸されている電子放射物質もヒータ温度近くまで昇温する。その結果、ヒータの点火と殆ど同時に電子放射を行うことができ、直熱型陰極として動作する。一方、高融点金属粉末間の間隙部に電子放射物質が含浸されているため、そのバリウムの酸化物などが高融点金属であるタングステンなどにより還元されて遊離したバリウムなどがその表面に染み出し、高融点金属層表面の仕事関数を下げ、電子放射を行いやすくする。
【００２６】
しかも、この電子放射物質は高融点金属粉末の間隙部に保持されているため、長時間に亘って少しづつバリウムなどを表面に染み出させ、長寿命化に寄与する。すなわち、通常の含浸型陰極と同様に優れた電子放射特性で長時間に亘ってその特性を維持する。その結果、直熱型で、高い電子放射が得られ、長寿命の陰極が得られる。
【００２７】
この構造の直熱型の含浸型陰極であれば、蛍光管のグローランプのような放電管にも用いることができる。すなわち、従来のグロー放電管用陰極は、含浸型陰極にしようとすると、その熱容量が大きくなって、自己加熱（ヒータによる加熱ではなく、イオン衝撃などによる加熱）だけでは充分に温度を動作温度に維持することができないため、放電を持続させられず、直熱型の放電管用陰極としては、含浸型陰極は実用化されていない。そのため、ヒータコイルにオキサイド粉末を塗布した前述の図５に示される構造のものが用いられていたが、酸化物陰極では、自己加熱により放電を持続させようとするとイオン衝撃が大きく、酸化物が剥れて寿命を短くしていた。そのため、自己加熱を抑えて常にヒータに電流を流して陰極温度を高くしておく必要があり、入力が大きくなり、効率が悪いという問題があった。
【００２８】
しかし、本発明のヒータ線の周囲に含浸型陰極層が形成されることにより、陰極の熱容量が小さく、直ちに温度を上昇させることができると共に、自己加熱のみで放電を持続させることができ、通常動作時でのヒータ通電が必要でなくなり、また、電子放射物質は多孔質高融点金属層により保護されているため、イオン衝撃によって損傷する割合が小さく、寿命が格段に延びるというメリットがある。なお、グロー放電用含浸型陰極は、たとえば図１に示されるようなコイルが１〜５０ターン程度巻回されたヒータ１の両端をコイルの軸と直角方向で同じ方向に折り曲げた形状にヒータ１が形成され、そのコイル部分に前述の含浸型の陰極層が設けられることにより形成される。
【００２９】
図２は、本発明による含浸型陰極の他の実施形態を示す断面説明図である。すなわち、この例は、傍熱型であるが、陰極の容量が小さく速動型の例で、陰極基体７に容量の小さい陰極ペレット（陰極層）５が直接形成され、陰極基体７の内部にヒータ６が設けられる構造である。すなわち、陰極基体７は、たとえばモリブデンカップといわれるもので、陰極スリーブの上面を閉塞した形状で、たとえば０．０５ｍｍ厚程度のモリブデン板から絞り加工などによりカップ状に形成されている。この陰極基体７は、電気伝導性金属で、後述する高融点金属粉末を焼結する温度に耐えられる金属、たとえば１８００℃以上の融点を有する高融点金属の必要があるが、これらの要件を満たせば、モリブデンでなくても構わない。また、カップ状に形成されていなくても、要はヒータにより加熱され、かつ、一面に陰極ペレットを形成し得る構造であればよい。
【００３０】
この陰極基体７の上面に多孔質高融点金属層とその間隙部に含浸された電子放射物質とからなる陰極ペレット（陰極層）５が形成されている。この陰極ペレット５は、前述の図１に示される例で、ヒータ線１の表面に形成された陰極層と同様に、たとえば粒径が１．５〜５０μｍ程度の高融点金属粉末を、陰極基体７の上面のみに、０．０５〜５ｍｍ程度の厚さ（使用条件、必要な使用時間（寿命）などを考慮して陰極として必要な厚さ）に付着し、焼結することにより形成された多孔質高融点金属層と、その多孔質高融点金属層の孔内に含浸された電子放射物質とにより形成されている。すなわち、陰極ペレット５は、別途形成された多孔質高融点金属層からなるペレットまたは電子放射物質が内部に含浸された陰極ペレットを陰極基体に取り付けて形成されたものではなく、陰極基体７に直接作り付けられたものであることに特徴がある。そのため、従来のペレットを形成する加工が必要ではなく、非常に薄くても、小さくても自在に形成することができる。
【００３１】
この陰極ペレット５を陰極基体７に直接作り付ける方法、すなわち本実施形態の陰極の製造方法は、前述の図１に示される例のヒータ線の周囲に多孔質高融点金属層を付着形成し、その多孔質内に含浸剤を含浸させる方法と同じである。すなわち、高融点金属からなる陰極基体７の表面（上面）に、たとえばＷ粉末のような高融点金属粉末を堆積し、その高融点金属粉末を焼結することにより、多孔質高融点金属層を形成する。そして、その高融点金属層の表面に少なくともバリウムを含む電子放射物質を塗布して熱処理をすることにより、電子放射物質を多孔質高融点金属層内に含浸させる。その後、多孔質高融点金属層表面に残存する余剰の電子放射物質を除去することにより、高融点金属粉末が直接陰極基体７に付着した陰極ペレット５を形成することができる。
【００３２】
具体的には、たとえば前述の粒径のタングステン粉末（Ｗ粉末）を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に陰極基体７を浸漬させ、Ａｌ板を陽極として陰極基体７との間に３０Ｖ程度の電圧を印加し、１０分程度放置することにより、０．１ｍｍ程度の厚さにＷ粉末が陰極基体７に電着する。そして２０００℃以上の水素雰囲気または真空雰囲気中で、５〜３０分の熱処理をすることにより付着した粉末が焼結し、陰極基体７の所望の場所に、所望の厚さで多孔質高融点金属層を作り付けることができる。なお、陰極基体７の陰極ペレットを設けない部分には、予めレジストなどを塗布しておいて、Ｗ粉末が付着しないようにする。
【００３３】
その後、前述の図１に示される例と同様に、たとえばＢａＣＯ３とＣａＣＯ３とＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した電子放射物質を多孔質タングステン層の表面に塗布し、陰極基体７を水素雰囲気中で１５００〜１８００℃程度に保持し、５分程度の熱処理を行い、３元系酸化化合物にして多孔質タングステン層の間隙部に含浸させ、余剰の含浸剤を除去することにより形成される。
【００３４】
なお、この例では、陰極基体７が単純な形状であるため、余剰の含浸剤の除去を、表面粗さが７μｍ〜５３μｍである♯６００〜♯１０００のアルミナ製研磨紙により研磨することにより除去することができる。しかし、前述の図１に示される例と同様の湿度の高い雰囲気に放置することにより脆化させて除去してもよい。また、Ｗ粉末を付着させる方法も、前述の例と同様に、電着法以外に、バインダーと共に塗布する方法など他の方法を用いることもできる。
【００３５】
本実施の形態によれば、陰極基体に直接多孔質高融点金属層が付着形成されているため、多孔質高融点金属層が非常に薄くても、取り扱い中の破損という問題を生じることなく、陰極基体に形成することができる。その結果、非常に熱容量の小さい陰極を含浸型陰極で形成することができ、ヒータと陰極とを異なる電位にし得る傍熱型の陰極でありながら、ヒータの点火から殆どタイムラグなく電子放出を行うことができる非常に速動性の陰極が得られる。しかも含浸型陰極であるため、バリウムの酸化物などが高融点金属であるタングステンなどにより還元されて遊離したバリウムなどをその表面に染み出させ、高融点金属層表面の仕事関数を下げ、電子放射を行いやすくする。そのため、前述と同様の含浸型陰極としての高性能を発揮し、電流密度が大きく、優れた電子放射特性で長時間に亘ってその特性を維持する長寿命の陰極が得られる。
【００３６】
また、本発明の製造方法によれば、陰極基体に直接高融点金属粉末を付着させながら、多孔質高融点金属層を形成しているため、小さな陰極でも、また薄い陰極でも、自由に所望の大きさで、所望の形状に形成することができる。しかも、予め陰極形状に合せたペレットを形成する必要もなく、また、陰極基体に接合する工程も必要がなく、非常に簡単に製造することができる。その結果、製造コストを下げることができ、速動型の含浸型陰極を非常に安価に得ることができる。
【００３７】
図３は、本発明のさらに他の実施形態である、アーク放電用の放電管用陰極の例である。すなわち、直径が２ｍｍφ程度の太さのモリブデン棒８の先端を尖らせ、その尖った表面部分に、前述の方法と同様に、タングステン粉末などの多孔質高融点金属層を０．１〜０．５ｍｍ程度形成し、前述と同様の含浸剤を含浸させることにより、陰極層９を形成したものである。このように形成することにより、モリブデン棒８などの先端に、先端を尖らせた含浸型陰極を接続する構造よりも、含浸型陰極を形成するのに、銅などを含浸させて加工したり、高融点金属粉末を直接所望の形状に成形したりする必要がなく、直接モリブデン棒８の先端に付着形成することができるため、非常に簡単に製造することができる。さらに、所望の陰極形状に加工したモリブデン棒の先端に薄い層で形成することができるため、あらゆる形状に対応することができ、また、含浸型陰極をモリブデン棒と接合する工程も必要なくなる。
【００３８】
なお、陰極層９は、１００〜５００μｍ程度の厚さがあれば、寿命的には問題なく、無駄な材料を使用することなく、機能的に劣ることはない。すなわち、従来の放電管用の含浸型陰極でも、寿命になった陰極の断面を調べると、含浸剤が使用されている深さは、１００〜５００μｍ程度であり、それより内部は使用されていないが、含浸型陰極単独で取扱う必要があるため、機械的強度の点から、１〜３ｍｍ程度の厚さは必要であったものを、必要な厚さだけで製造することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ヒータ線の外周、または陰極基体の必要な領域にほぼ一体的に含浸型陰極が形成されているため、機械的強度が強く、細いヒータ線の直熱型陰極、または薄い陰極の傍熱型陰極も含浸型陰極で容易に得られる。その結果、電圧および電流の設計上の自由度が非常に向上し、所望の特性で速動型陰極を得ることができる。また、本発明のヒータの周囲に陰極層を被膜化した直熱型でも、含浸型陰極と同一の性能を示すため、電子放射能力が高く、実働上ヒータの加熱温度を低く抑えられるため、寿命を長くすることができる。さらに、直熱型酸化物陰極と比べて、含浸型陰極の特徴である長寿命、高電流密度放出および大気中への繰返し暴露使用が可能となる。また、放電管においては、酸化物陰極では行うことができなかったコールドスタートも可能となる直熱型陰極が得られる。
【００４０】
さらに、本発明の傍熱型陰極では、陰極ペレットを別途製造して陰極基体に接合する必要がないため、非常に簡単に製造することができ、非常に安価に得ることができると共に、熱容量の小さい陰極ペレットを形成することができ、直熱型陰極と同様に立上りが早い速動型であると共に、ヒータ入力を低減させることができながら、含浸型陰極の高特性を維持した陰極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の含浸型陰極の一実施形態を説明する図である。
【図２】本発明による含浸型陰極の他の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明による含浸型陰極のさらに他の実施形態を説明する図である。
【図４】従来のタングステン直熱型陰極の一例を示す説明図である。
【図５】従来の直熱型酸化物陰極の一例を示す説明図である。
【図６】従来の含浸型陰極を用いた傍熱型陰極の一例を示す断面説明図である。
【図７】従来の含浸型陰極を用いた傍熱型陰極の他の例を示す断面説明図である。
【図８】従来の含浸型陰極を用いた直熱型陰極の一例を示す説明図である。
【図９】従来の含浸型陰極を製造するフローの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ヒータ線
３ 高融点金属層
４ 電子放射物質
５ 陰極ペレット（陰極層）
６ ヒータ
７ 陰極基体
８ モリブデン棒
９ 陰極層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an impregnated cathode that is used for an electron tube, a discharge tube such as a fluorescent lamp, and requires electron emission, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an impregnated cathode capable of starting operation immediately while using an impregnated cathode having a long life and excellent electron emission characteristics, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Directly heated cathodes can be used for cathodes that can immediately raise the temperature of the cathode and operate immediately. Such a direct-heating type cathode uses, for example, a tungsten heater wire 11 wound in a coil shape as it is as shown in FIG. 4 or a BaCO 3 wire as shown in FIG. 3 There is known a direct-heat-type oxide cathode in which a ternary carbonate 12 for an oxide cathode is applied and the carbonate is reduced to an oxide.
[0003]
The direct-heating type tungsten cathode shown in FIG. 4 has a problem that it has to be heated to 2000 ° C. or higher in practice because of its low electron emission characteristics, and has a short life and a small amount of electron emission. Further, the direct-heat-type oxide cathode shown in FIG. 5 has an advantage that it is possible to obtain a large amount of electron emission at a low temperature and it is easy to manufacture, so that it is inexpensive. However, when used in a discharge tube such as a glow lamp of a fluorescent lamp, there is a problem that the life is short.
[0004]
On the other hand, an impregnated cathode is generally known as a cathode having a large current density and a long life. Such an impregnated cathode is generally an indirectly heated cathode, for example, as shown in FIGS. A structure with a simple structure is used. That is, the structure shown in FIG. 6 is such that the impregnated cathode pellet 15 is fitted into the cathode cup 18 fixed to the upper surface side of the cathode sleeve 17 by brazing or the like, and is fixed by welding or the like. The heater 16 is provided. The structure shown in FIG. 7 is lined with a brazing material instead of the cathode cup 18 of FIG. 6, and a high melting point brazing material 19 is provided between the back side of the impregnated cathode pellet 15 and the cathode sleeve 17. It sinks, fixes and backs.
[0005]
In other words, the impregnated cathode pellet 15 is obtained by impregnating the porous body with the electron emitting material, and the electron emitting surface is embedded not only in the electron emitting surface but also in the back side opposite to the electron emitting surface in the void portion of the porous body. Due to the structure in which the substance is exposed, the electron emitting substance also seeps out to the back surface of the cathode pellet 15 and when barium or the like evaporated from the back surface (the surface of the cathode pellet on the heater side) adheres to the heater, insulation provided on the heater surface is applied. The problem of destroying the breakdown voltage of the film occurs. Therefore, by inserting the impregnated cathode pellet 15 into the cathode cup 18 or lining the back surface of the impregnated cathode pellet 15 with a brazing material to crush holes on the back side of the cathode pellet 15, barium or the like to the heater side can be obtained. To prevent evaporation.
[0006]
In addition, a structure as shown in FIG. 8 has been considered as an impregnated type cathode which is a direct heating type cathode. That is, as shown in FIG. 8, a heater-shaped impregnated cathode in which a porous tungsten layer is formed or a porous tungsten layer is formed and then machined into a heater and then impregnated with an oxide containing BaO. 20 are formed.
[0007]
In order to manufacture these impregnated cathodes (pellets) 15 and 20, for example, as shown in a flow chart of FIG. 9, a tungsten (W) powder is pressed (20,000 psi) and fired (2500 ° C.) to form a porous body. A porous body is formed by filling the porous body with Cu or plastic, and processed into the shape of a cathode (pellet). Then, Cu or plastic is removed, and the cathode sleeve is brazed with a Mo-Ru brazing material or the like. On the other hand, BaCO 3 , CaCO 3 , Al 2 O 3 An impregnating agent is prepared by blending materials such as electron emitting materials and firing (1100 to 1200 ° C.), applying them to the cathode pellets, and performing heat treatment (1700 to 1800 ° C.) in a hydrogen furnace or a vacuum furnace. The porous body is impregnated with an electron emitting substance. Then, it is manufactured by removing the excess impregnating agent and finishing the surface (for example, see Non-Patent Document 1). It is to be noted that a method is also used in which a step of impregnating copper or plastic for processing by directly molding and sintering tungsten powder into a desired cathode shape is used.
[0008]
[Non-patent document 1]
Technical report of the Institute of Electrical Engineers of Japan (Part II) No. 147, recent research trends in electron-emitting materials (published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, April 1983, page 8, FIG. 1.5)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described direct heat type cathode is excellent in that it can be operated immediately, but has problems such as low electron emission characteristics and short lifetime. Further, the impregnated cathode has the advantages that the current density is large and the service life is generally long, but there is a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is generally greatly increased. Furthermore, since the porous body is very brittle, the thickness of the cathode pellet needs to be at least 0.5 mm or more, and further, it is necessary to cover the back side of the cathode pellet as described above. As a result, the heat capacity of the cathode pellets increases due to the coating with the cathode cup and the lining of the high-temperature brazing material, etc. There is a problem of poor mobility.
[0010]
In addition, in the direct-heating impregnated cathode shown in FIG. 8, the mechanical strength of porous tungsten is small and very brittle, so that a thin tungsten wire cannot be manufactured, and inevitably low voltage, It becomes a large current heater and cannot be used as a cathode for ordinary electron tubes. In addition, there is another problem that the cost is high because the manufacturing method is difficult.
[0011]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and has high speed, long life, good electron emission characteristics, and can be obtained at low cost. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The impregnated cathode according to the present invention includes a porous high-melting metal layer formed on the surface of a cathode substrate or a heater wire made of a high-melting metal, and an oxidized material containing at least barium impregnated in the porous high-melting metal layer. It consists of an electron-emitting substance consisting of an object. In addition, as the refractory metal, a material such as tantalum (Ta) can be used for the cathode substrate and the porous refractory metal layer, in addition to a heater material such as W, Mo or an alloy containing them.
[0013]
With this configuration, the impregnated cathode layer in which the electron-emitting substance is impregnated in the porous high-melting metal layer attached to the cathode substrate or the heater wire is formed as a thin layer substantially integrally with the cathode substrate or the heater wire, Since the cathode base is also made of a very thin metal plate like a cathode sleeve, the impregnated cathode layer is heated almost simultaneously with the temperature rise due to the energization of the heater, and emits electrons. On the other hand, the porous high melting point metal layer is impregnated with an electron emitting material, and barium (Ba) or the like, which lowers the work function, diffuses from the oxide of the electron emitting material to the surface of the cathode. Contribute. That is, a direct-heating type or a fast-moving impregnated-type cathode as in the case of the direct-heating type, and a cathode having a large current density and a long life can be obtained.
[0014]
The porous high melting point metal layer is formed by adhering and sintering a high melting point metal powder having a particle size of 1.5 to 50 μm, for example. It is formed by impregnating the gap of the porous high melting point metal layer so as to form an electron emitting material layer at least on the surface side of the metal layer. As a result, in the conventional method of manufacturing and mounting the cathode pellets alone, since the cathode pellets are fragile and easily broken, there is a problem that the thickness must be increased or increased. Since the porous high-melting point metal layer is formed directly on the cathode substrate or the heater wire, a thin cathode layer can be reliably formed on the surface of the cathode substrate or the heater. It can be a dynamic cathode.
[0015]
The method for producing an impregnated cathode according to the present invention comprises depositing a high melting point metal powder on the surface of a cathode base or a heater wire made of a high melting point metal and sintering the high melting point metal powder to form a porous high melting point metal layer. Forming an electron emitting material containing at least barium on the surface of the high melting point metal layer and performing a heat treatment, thereby impregnating the porous high melting point metal layer with the electron emitting material and forming the porous high melting point metal layer. It is characterized in that surplus electron emitting material remaining on the surface is removed.
[0016]
By using this method, the impregnated cathode layer can be formed directly on the surface of the cathode substrate or the heater wire, so that even a very thin layer or a cathode layer having a small shape can be formed without breaking. . As a result, it is possible to produce an impregnated cathode having cathode pellets with extremely low heat capacity.
[0017]
By depositing the high melting point metal powder by immersing the cathode substrate or the heater wire in an electrodeposition solution in which the high melting point metal powder is dispersed in a mixed solution of yttrium nitrate and ethylene glycol to perform the electrodeposition, A porous high melting point metal layer can be formed with a uniform thickness in the range.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the impregnated cathode of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings. The impregnated cathode according to the present invention has a porous high melting point metal layer made of, for example, tungsten on the surface of a cathode base or a heater wire 1 made of a high melting point metal as shown in FIG. No. 3 is attached and formed. The porous high melting point metal layer 3 is formed by impregnating an electron emitting substance 4 made of an oxide containing at least barium.
[0019]
The example shown in FIG. 1 is an example of a direct-heat type cathode in which a cathode layer is directly coated on the heater wire 1. As the heater wire 1, for example, a tungsten wire having a diameter of about 50 μm to 2 mm, a rhenium tungsten wire in which rhenium is alloyed with tungsten, a tritungsten wire in which thorium oxide is alloyed, or the like can be used.
[0020]
The porous high melting point metal layer 3 is formed by coating a powder of a high melting point metal such as tungsten or molybdenum to a thickness of about 5 μm to 1 mm. The powder preferably has a particle size of about 1.5 to 50 μmφ. If the diameter is smaller than 1.5 μmφ, the gap between the powders is almost eliminated, and the gap cannot be sufficiently impregnated with the electron-emitting substance. This is because they are weakened and easily peeled off, and the electron-emitting substance is directly exposed to the surface, and is easily evaporated due to the back bombardment of electrons and high temperatures, resulting in intense wear. In order to improve the adhesion between the porous high-melting point metal layer 3 and the heater wire 1, it is preferable to coat the surface of the heater wire 1 with a fine powder such as tungsten or a tungsten oxide powder in advance.
[0021]
To form a film of the porous high melting point metal layer 3, for example, a powder such as tungsten is dispersed in a mixed solution of yttrium nitrate and ethylene glycol and adhered to the heater wire 1 by electrodeposition, thereby forming a film in powder form. A gap is formed between the powders to make the powder porous. Alternatively, for example, a powder of tungsten or the like may be dispersed in a binder made of nitrocellulose or the like, applied to the heater wire 1 together with the binder, and decomposed by heating under vacuum to evaporate the binder. The method is not limited to these methods as long as a film can be formed while maintaining such a powder. However, a sputtering method or a vapor phase growth method cannot maintain a granular shape and is not porous. It is not preferred. The heater wire 1 coated by these methods is heated in a hydrogen atmosphere of 2000 ° C. or higher or in a vacuum for about 5 to 30 minutes, and then sintered to form a porous high-temperature film coated on the surface of the heater wire 1. The melting point metal layer 3 is formed with the aforementioned thickness.
[0022]
The electron emitting substance 4 is, for example, barium carbonate BaCO as a raw material. 3 , Calcium carbonate CaCO 3 , Aluminum oxide Al 2 O 3 Is applied to the surface of the porous high-melting-point metal layer 3 described above at a molar ratio of 4: 1: 1, and is maintained at about 1500 to 1800 ° C. in a hydrogen atmosphere to obtain a ternary system. It is impregnated into the gaps of the powder as an electron emitting substance composed of an oxidized compound. The impregnating agent that has not been impregnated and that has adhered to the surface is left in an atmosphere maintained at a humidity of 50% to 70% for 1 to 8 hours, so that only the impregnating agent outside the gap between the powders is embrittled. By applying vibration, it can be easily removed.
[0023]
In order to manufacture this direct heating type cathode, for example, a heater wire 1 is formed by forming a tungsten wire having a thickness of about 0.1 mmφ into a coil shape as shown in FIG. Next, for example, tungsten powder having a particle size of about 1.5 to 50 μm is immersed in an electrodeposition solution in which a mixture of yttrium nitrate and ethylene glycol is dispersed, and an aluminum plate is used as an anode between the heater wire 1 and the electrodeposition solution. A voltage of about 30 V is applied to deposit a thickness of about 100 μm. Next, the heater wire 1 is subjected to a heat treatment in a hydrogen atmosphere at about 2000 ° C. for about 15 minutes to perform sintering, thereby forming a porous tungsten layer 3 on the outer periphery of the heater wire 1.
[0024]
Then, for example, BaCO 3 And CaCO 3 And Al 2 O 3 Is applied to the surface of the porous tungsten layer 3 at a molar ratio of 4: 1: 1 and heat-treated at about 1500 to 1800 ° C. for about 5 minutes in a hydrogen atmosphere to obtain a three-element material. The porous tungsten layer 3 is impregnated with a system oxide compound in the gap. Thereafter, the remaining impregnating agent adhering to the surface of the porous tungsten layer 3 is embrittled by leaving it in an atmosphere of a humidity of 50 to 70% for several hours, thereby removing the direct heat impregnation shown in FIG. A shaped cathode is obtained.
[0025]
According to the cathode of the present embodiment, a porous high-melting metal layer coated with a thin layer is formed around a heater wire made of tungsten or the like, and an electron emitting substance is impregnated in a gap between the layers. Almost at the same time as the temperature rise due to the energization, the temperature of the porous high melting point metal layer and the electron-emitting substance impregnated therein are also raised to near the heater temperature. As a result, electron emission can be performed almost at the same time as the ignition of the heater, and the device operates as a direct heat type cathode. On the other hand, since the electron emitting substance is impregnated in the gaps between the high melting point metal powders, barium and the like liberated after the barium oxide and the like are reduced by the high melting point metal such as tungsten leak out to the surface, It lowers the work function of the surface of the refractory metal layer and makes it easier to emit electrons.
[0026]
In addition, since the electron-emitting substance is held in the gap between the high melting point metal powders, barium or the like gradually exudes to the surface over a long period of time, contributing to a longer life. That is, the electron emission characteristics are excellent and maintained for a long time as in the case of the usual impregnated cathode. As a result, a direct heat type, high electron emission is obtained, and a long life cathode is obtained.
[0027]
The direct-heating impregnated cathode having this structure can be used for a discharge tube such as a glow lamp of a fluorescent tube. In other words, the conventional cathode for a glow discharge tube has a large heat capacity when used as an impregnated cathode, and the temperature is sufficiently maintained at the operating temperature only by self-heating (heating by ion bombardment instead of heating by a heater). Therefore, the discharge cannot be sustained, and the impregnated cathode has not been put to practical use as a cathode for a discharge tube of a direct heating type. For this reason, the structure shown in FIG. 5 described above, in which oxide powder is applied to the heater coil, has been used. However, in the case of an oxide cathode, if self-heating is used to sustain the discharge, ion bombardment is large and oxide It came off and shortened its life. For this reason, it is necessary to suppress the self-heating and always supply an electric current to the heater to keep the cathode temperature high, resulting in a problem that the input becomes large and the efficiency is low.
[0028]
However, by forming the impregnated cathode layer around the heater wire of the present invention, the heat capacity of the cathode is small, the temperature can be raised immediately, and the discharge can be sustained only by self-heating, and usually, Since the heater does not need to be energized during operation, and the electron-emitting substance is protected by the porous high-melting-point metal layer, there is a merit that the rate of damage by ion bombardment is small and the life is significantly extended. The impregnated cathode for glow discharge is, for example, a heater 1 in which both ends of a heater 1 having a coil wound about 1 to 50 turns as shown in FIG. 1 are bent in the same direction at right angles to the coil axis. Is formed, and the above-described impregnated cathode layer is provided on the coil portion.
[0029]
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing another embodiment of the impregnated cathode according to the present invention. That is, this example is an indirectly heated type, but is a fast moving type in which the capacity of the cathode is small and the cathode pellet (cathode layer) 5 having a small capacity is directly formed on the cathode base 7 and the inside of the cathode base 7 is formed. This is a structure in which a heater 6 is provided. That is, the cathode base 7 is called, for example, a molybdenum cup, and is formed in a shape in which the upper surface of the cathode sleeve is closed, for example, from a molybdenum plate having a thickness of about 0.05 mm by drawing or the like. The cathode substrate 7 needs to be made of an electrically conductive metal that can withstand a temperature at which a high melting point metal powder described later is sintered, for example, a high melting point metal having a melting point of 1800 ° C. or more. It does not have to be molybdenum. In addition, even if it is not formed in the shape of a cup, any structure may be used as long as it is heated by a heater and can form a cathode pellet on one surface.
[0030]
A cathode pellet (cathode layer) 5 composed of a porous high melting point metal layer and an electron emitting material impregnated in the gap is formed on the upper surface of the cathode base 7. In the example shown in FIG. 1 described above, this cathode pellet 5 is made of a high melting point metal powder having a particle size of about 1.5 to 50 μm, for example, like the cathode layer formed on the surface of the heater wire 1. 7 was formed by adhering to only a thickness of about 0.05 to 5 mm (thickness required as a cathode in consideration of use conditions, necessary use time (life), etc.) only on the upper surface of 7, and sintering. It is formed of a porous high melting point metal layer and an electron emitting material impregnated in the pores of the porous high melting point metal layer. That is, the cathode pellet 5 is not formed by attaching a separately formed pellet made of a porous refractory metal layer or a cathode pellet impregnated with an electron emitting substance to the cathode base, but directly on the cathode base 7. It is characterized by being built-in. For this reason, conventional processing for forming pellets is not required, and the pellets can be freely formed even if they are very thin or small.
[0031]
The method of directly forming the cathode pellets 5 on the cathode substrate 7, that is, the method of manufacturing the cathode according to the present embodiment includes forming a porous high melting point metal layer around the heater wire of the example shown in FIG. It is the same as the method of impregnating the impregnating agent in the porous material. That is, a high melting point metal powder such as W powder is deposited on the surface (upper surface) of the cathode base 7 made of a high melting point metal, and the high melting point metal powder is sintered to form a porous high melting point metal layer. Form. Then, an electron emitting material containing at least barium is applied to the surface of the high melting point metal layer and heat-treated, whereby the porous high melting point metal layer is impregnated with the electron emitting material. Thereafter, by removing excess electron emitting material remaining on the surface of the porous high melting point metal layer, it is possible to form the cathode pellet 5 in which the high melting point metal powder is directly adhered to the cathode base 7.
[0032]
Specifically, for example, the cathode substrate 7 is immersed in an electrodeposition solution in which tungsten powder (W powder) having the above-mentioned particle size is dispersed in a mixed solution of yttrium nitrate and ethylene glycol. During this time, a voltage of about 30 V is applied and left for about 10 minutes, whereby the W powder is electrodeposited on the cathode base 7 to a thickness of about 0.1 mm. The heat treatment is carried out in a hydrogen atmosphere or a vacuum atmosphere of 2000 ° C. or more for 5 to 30 minutes to sinter the adhered powder. Layers can be built in. A resist or the like is applied in advance to a portion of the cathode substrate 7 where the cathode pellet is not provided, so that the W powder does not adhere.
[0033]
Thereafter, similarly to the example shown in FIG. 3 And CaCO 3 And Al 2 O 3 An electron-emitting substance prepared by mixing the powder of the formula (1) in a molar ratio of 4: 1: 1 is applied to the surface of the porous tungsten layer, and the cathode substrate 7 is kept at about 1500 to 1800 ° C. in a hydrogen atmosphere, and heat-treated for about 5 minutes. To form a ternary oxide compound and impregnate the gaps of the porous tungsten layer to remove the excess impregnating agent.
[0034]
In this example, since the cathode base 7 has a simple shape, the surplus impregnating agent is removed by polishing with a polishing paper made of alumina of # 600 to # 1000 having a surface roughness of 7 μm to 53 μm. can do. However, it may be removed by leaving it in a high humidity atmosphere similar to the example shown in FIG. Further, as the method for attaching the W powder, similarly to the above-described example, other than the electrodeposition method, another method such as a method of applying with a binder can be used.
[0035]
According to the present embodiment, since the porous high-melting point metal layer is formed directly on the cathode substrate, even if the porous high-melting point metal layer is extremely thin, without causing a problem of breakage during handling, It can be formed on the cathode substrate. As a result, it is possible to form a cathode having a very small heat capacity with an impregnated cathode, and to emit electrons with almost no time lag from the ignition of the heater, even though it is an indirectly heated cathode that can make the heater and the cathode different potentials. The result is a very fast moving cathode. In addition, because the cathode is an impregnated cathode, barium oxide and the like reduced by the high-melting-point metal tungsten and the like are released, and barium and the like exudes to the surface, lowering the work function of the surface of the high-melting-point metal layer and reducing electron emission. Easy to do. Therefore, a cathode having the same high performance as that of the impregnated cathode described above, a large current density, and a long life cathode having excellent electron emission characteristics and maintaining the characteristics for a long time can be obtained.
[0036]
According to the production method of the present invention, the porous high-melting-point metal layer is formed while the high-melting-point metal powder is directly adhered to the cathode substrate. With a size, it can be formed in a desired shape. In addition, there is no need to form a pellet conforming to the shape of the cathode in advance, and there is no need to perform a step of joining the pellet to the cathode substrate. As a result, the manufacturing cost can be reduced, and a fast-moving impregnated cathode can be obtained at very low cost.
[0037]
FIG. 3 shows an example of a discharge tube cathode for arc discharge, which is still another embodiment of the present invention. That is, the tip of the molybdenum rod 8 having a diameter of about 2 mmφ is sharpened, and a porous high melting point metal layer such as tungsten powder is coated on the sharpened surface in the same manner as in the above-described method. The cathode layer 9 was formed by forming about 5 mm and impregnating the same impregnating agent as described above. By forming in this manner, rather than a structure in which an impregnated cathode having a sharpened end is connected to the tip of the molybdenum rod 8 or the like, the impregnated cathode is formed by being impregnated with copper or the like, It is not necessary to directly mold the refractory metal powder into a desired shape, and it can be directly attached to the tip of the molybdenum rod 8, so that it can be manufactured very easily. Furthermore, since a thin layer can be formed at the tip of a molybdenum rod processed into a desired cathode shape, any shape can be accommodated, and a step of joining the impregnated cathode with the molybdenum rod is not required.
[0038]
If the thickness of the cathode layer 9 is about 100 to 500 μm, there is no problem in terms of life, no useless material is used, and there is no functional deterioration. That is, even when the impregnated type cathode for a conventional discharge tube is examined, the depth at which the impregnating agent is used is about 100 to 500 μm when the cross section of the cathode that has reached the end of its life is examined. Since it is necessary to handle the impregnated type cathode alone, a thickness of about 1 to 3 mm is required in terms of mechanical strength, but it can be manufactured with only the required thickness.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the impregnated cathode is formed almost integrally on the outer periphery of the heater wire or on a necessary area of the cathode substrate, the mechanical strength is high, and the direct heating of the thin heater wire is performed. A cathode or a thin cathode indirectly heated cathode is also easily obtained with an impregnated cathode. As a result, the degree of freedom in voltage and current design is greatly improved, and a fast-moving cathode with desired characteristics can be obtained. Also, the direct-heat type in which the cathode layer is coated around the heater of the present invention exhibits the same performance as the impregnated type cathode, so that the electron emission capability is high and the heating temperature of the heater can be kept low in practice, so that the service life can be reduced. Can be lengthened. Furthermore, as compared with a direct heat type oxide cathode, the impregnated type cathode has a long life, a high current density release, and can be repeatedly used in the atmosphere. Further, in the discharge tube, a direct heating type cathode which can perform a cold start which cannot be performed with an oxide cathode can be obtained.
[0040]
Furthermore, in the indirectly heated cathode of the present invention, it is not necessary to separately manufacture a cathode pellet and join it to the cathode substrate, so that it can be manufactured very easily, can be obtained at very low cost, and has a low heat capacity. A small cathode pellet can be formed, a fast-moving type as well as a direct-heat type cathode, and a cathode that maintains the high characteristics of an impregnated type cathode while reducing heater input. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of an impregnated cathode of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of an impregnated cathode according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating still another embodiment of the impregnated cathode according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a conventional tungsten direct heat type cathode.
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a conventional direct heat oxide cathode.
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing an example of an indirectly heated cathode using a conventional impregnated cathode.
FIG. 7 is an explanatory sectional view showing another example of the indirectly heated cathode using the conventional impregnated cathode.
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a direct heating type cathode using a conventional impregnated type cathode.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a flow for manufacturing a conventional impregnated cathode.
[Explanation of symbols]
1 heater wire
3 High melting point metal layer
4 electron emitting materials
5 Cathode pellet (cathode layer)
6 heater
7 Cathode substrate
8 Molybdenum rod
9 Cathode layer
