JP2019029199A - Method for manufacturing cathode electrode of ultraviolet sensor and ultraviolet sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アノード電極とカソード電極との間の放電によって生じる電流に基づいて紫外線を検出する紫外線センサのカソード電極の製造方法および紫外線センサに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a cathode electrode of an ultraviolet sensor that detects ultraviolet rays based on a current generated by discharge between an anode electrode and a cathode electrode, and the ultraviolet sensor.
従来より、自動車のボディーや部品の塗装ラインの乾燥炉、アルミや亜鉛ダイキャストの溶解炉、および金属部品の焼き入れ用の熱処理炉などの各種工業炉において、燃焼安全装置の火炎検出センサとして紫外線センサが用いられている。 Conventionally, ultraviolet rays have been used as flame detection sensors for combustion safety devices in various industrial furnaces such as drying furnaces for painting lines of automobile bodies and parts, melting furnaces for die casting of aluminum and zinc, and heat treatment furnaces for quenching metal parts. A sensor is used.
図15を参照して、火炎検出センサとして用いられている紫外線センサの構成について説明する(例えば、特許文献1,2参照)。
With reference to FIG. 15, the structure of the ultraviolet sensor used as a flame detection sensor is demonstrated (for example, refer
図15において、11はホウ珪酸ガラスで構成されたガラスパッケージである。ガラスパッケージ11は、内部空間に特殊な混合ガス(NeとH2の混合ガス)が一定圧で封入されている。また、ガラスパッケージ11の上面には天板12が設けられており、この天板12には紫外線を透過できるガラスが使用されている。また、ガラスパッケージ11の内部に、所定の間隙を隔てて互いの面(電極面)を対向させた円板状のカソード電極13およびアノード電極14が設けられている。
In FIG. 15, 11 is a glass package made of borosilicate glass. In the
アノード電極14には、このアノード電極14をカソード電極13が設けられている方向から支える複数の導電性の支柱15(15−1〜15−3)の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱15(15−1〜15−3)の他端部はガラスパッケージ11の外部に引き出されている。また、アノード電極14には、複数の貫通孔14aが網目状に形成されている。
One end of a plurality of conductive columns 15 (15-1 to 15-3) that support the
カソード電極13にも、アノード電極14と同様、カソード電極13を支える複数の導電性の支柱16(16−1〜16−3)の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱16(16−1〜16−3)の他端部はガラスパッケージ11の外部に引き出されている。
Similarly to the
このように構成された紫外線センサ1では、天板12を通過した紫外線がアノード電極14の貫通孔14aを通ってカソード電極13に到達すると、光電効果により電子が放出され、その後、封入ガス・電圧により電子なだれが発生して放電が開始される。すなわち、アノード電極14とカソード電極13との間に電流が流れ、このアノード電極14とカソード電極13との間に流れる電流に基づいて、天板12を通過した特定波長の紫外線のみが紫外線センサ1によって検出される。
In the
なお、光電効果とは、物質が光を吸収した際に内部の電子が励起され、それに伴って電子が飛び出す現象を言う。この光電効果において、物質表面から電子を1つ取り出すのに必要なエネルギーは仕事関数と呼ばれ、入射される光のエネルギーをhν、仕事関数をw、物質から飛び出す電子の運動エネルギーをEとした場合(図16参照)、E=hν−wと表される。 Note that the photoelectric effect refers to a phenomenon in which, when a substance absorbs light, internal electrons are excited and electrons are ejected accordingly. In this photoelectric effect, the energy required to extract one electron from the surface of the material is called a work function. The energy of incident light is hν, the work function is w, and the kinetic energy of the electrons jumping out of the material is E. In the case (see FIG. 16), E = hν−w.
従来の紫外線センサでは、カソード電極の電極材料として、タングステン(W)が用いられている。このW電極タイプの紫外線センサでは、火炎を検出することができないフィールド(化学プラントの反応炉、製油所の硫黄回収炉、廃液処理プラント等)がある。このようなフィールドでは、カソード電極の電極材料を変更して、例えば260nm〜300nmというように、限界感度波長(カットオフ波長)を拡大することが望まれる。 In the conventional ultraviolet sensor, tungsten (W) is used as the electrode material of the cathode electrode. In this W electrode type ultraviolet sensor, there are fields (such as chemical plant reaction furnaces, refinery sulfur recovery furnaces, waste liquid treatment plants, etc.) where flames cannot be detected. In such a field, it is desired to change the electrode material of the cathode electrode to expand the limit sensitivity wavelength (cutoff wavelength), for example, 260 nm to 300 nm.
紫外線センサの限界感度波長は、カソード電極の仕事関数によって決まり、仕事関数は電極の材質や面方位によって定まる。図17に、金属の種類毎に定められている仕事関数および限界感度波長を示す。同じ金属であっても、仕事関数や限界感度波長は1つの値ではなく、ばらつき幅を持っている。 The limit sensitivity wavelength of the ultraviolet sensor is determined by the work function of the cathode electrode, and the work function is determined by the material and surface orientation of the electrode. FIG. 17 shows the work function and the limit sensitivity wavelength determined for each metal type. Even for the same metal, the work function and the limit sensitivity wavelength are not one value but have a variation width.
これは金属の面方位が(200)、(220)、(111)というように複数あり、面方位毎に仕事関数や限界感度波長が異なる所定の値をとるが(図18参照)、通常、金属の中で(200)面、(220)面、(111)面などがランダムに混ざって存在するため、同種の金属でもその面方位の混ざり具合(分布)が違うので結果的に異なった値となるからである。なお、面方位(200),(220)は、原子密度が面方位(100),(110)と同じであり、仕事関数や限界感度波長も面方位(100),(110)と同じ値となる。 This has a plurality of metal surface orientations such as (200), (220), and (111), and takes a predetermined value in which the work function and the limit sensitivity wavelength differ for each surface orientation (see FIG. 18). Since (200) plane, (220) plane, (111) plane, etc. are randomly mixed in the metal, even if the same kind of metal, the mixing degree (distribution) of the plane orientation is different, resulting in different values. Because it becomes. In the plane orientations (200) and (220), the atomic density is the same as the plane orientations (100) and (110), and the work function and the limit sensitivity wavelength are the same values as the plane orientations (100) and (110). Become.
金属は、結晶構造によって、体心立方構造(W:タングステンなど)と面心立方構造(Cu,Ni:銅,ニッケルなど)に分類される。体心立方構造の金属と、面心立方構造の金属とでは、(200)面、(220)面、(111)面の各面での仕事関数の大小関係は異なり、体心立方構造の金属の仕事関数の大小関係は、(111)面<(200)面<(220)面であるが、面心立方構造の金属の仕事関数の大小関係は、(220)面<(200)面<(111)面である。 Metals are classified into a body-centered cubic structure (W: tungsten, etc.) and a face-centered cubic structure (Cu, Ni: copper, nickel, etc.) depending on the crystal structure. The body-centered cubic structure metal and the face-centered cubic structure metal have different work function magnitudes on each of the (200) plane, (220) plane, and (111) plane. The work function magnitude relationship of (111) plane <(200) plane <(220) plane is the magnitude of the work function of the metal having a face-centered cubic structure, but the (220) plane <(200) plane < (111) plane.
また、圧延のような強い加工を行うと、その金属の面方位は特定の面方位に配向する(図19(a),(b)参照)。この組織を圧延集合組織という。CuやNiの圧延集合組織の面方位は(220)を示す。加熱を行うと再結晶が起こり、別の面方位に面方位が配向する(図19(b),(c)参照)。この組織を再結晶集合組織という。CuやNiの再結晶集合組織の面方位は(200)を示す。 Further, when a strong process such as rolling is performed, the plane orientation of the metal is oriented to a specific plane orientation (see FIGS. 19A and 19B). This structure is called a rolling texture. The plane orientation of the rolled texture of Cu or Ni is (220). When heating is performed, recrystallization occurs, and the plane orientation is oriented to another plane orientation (see FIGS. 19B and 19C). This structure is called a recrystallized texture. The plane orientation of the recrystallized texture of Cu or Ni indicates (200).
図18に示した関係から、カソード電極の電極材料としてCuを用い、Cuを圧延集合組織((220)面)とすれば、限界感度波長を277nmとすることができる。しかしながら、化学プラントの反応炉、製油所の硫黄回収炉、廃液処理プラント等では、さらに限界感度波長を拡大したいという要望がある。 From the relationship shown in FIG. 18, if Cu is used as the electrode material of the cathode electrode and Cu is a rolling texture ((220) plane), the limit sensitivity wavelength can be set to 277 nm. However, there is a desire to further increase the limit sensitivity wavelength in chemical reactor reactors, refinery sulfur recovery furnaces, waste liquid treatment plants, and the like.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、限界感度波長を拡大し、280nm以上とすることが可能な紫外線センサを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an ultraviolet sensor capable of expanding the limit sensitivity wavelength to 280 nm or more.
このような目的を達成するために本発明は、アノード電極(14)とカソード電極(13)との間の放電によって生じる電流に基づいて紫外線を検出する紫外線センサ(1)のカソード電極の製造方法であって、第1の金属を圧延処理する圧延工程(S101)と、圧延工程によって圧延処理された第1の金属の表面にこの第1の金属よりも仕事関数が小さい第2の金属を成膜する成膜工程(S102)と、成膜工程によって成膜された第2の金属へ第1の金属を粒界拡散させる粒界拡散工程(S103)とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a method of manufacturing a cathode electrode of an ultraviolet sensor (1) that detects ultraviolet rays based on a current generated by discharge between an anode electrode (14) and a cathode electrode (13). A rolling process (S101) for rolling the first metal, and a second metal having a work function smaller than that of the first metal is formed on the surface of the first metal rolled by the rolling process. A film forming step (S102) for forming a film and a grain boundary diffusion step (S103) for diffusing the first metal into the second metal formed by the film forming step are described.
本発明では、例えば、第1の金属をニッケルとし、第2の金属を銅とする。すなわち、ニッケルに銅を成膜する。この場合、粒界拡散工程によって、成膜された銅へニッケルが粒界拡散する。仕事関数の異なる2つの物質を接触させると、仕事関数の小さい物質から大きい物質に電子が移動する。銅とニッケルの場合、銅の方が仕事関数が小さいため、銅からニッケルに電子が移動する。その結果、ニッケルと接している部分の銅の電子染み出し量が少なくなり、銅からの電子放出の障壁が小さくなって、仕事関数が小さくなる。これにより、限界感度波長を拡大し、280nm以上とすることが可能となる。なお、第1の金属を、ニッケルと銅の合金(キュプロニッケル)とし、粒界拡散工程によって、キュプロニッケル中のニッケルを成膜された銅へ粒界拡散させるようにしてもよい。ニッケルよりもキュプロニッケルの方が入手し易い。 In the present invention, for example, the first metal is nickel, and the second metal is copper. That is, copper is deposited on nickel. In this case, nickel diffuses into the deposited copper through the grain boundary diffusion step. When two substances having different work functions are brought into contact with each other, electrons move from a substance having a small work function to a substance having a large work function. In the case of copper and nickel, since copper has a smaller work function, electrons move from copper to nickel. As a result, the amount of copper leaching out of the portion in contact with nickel is reduced, the barrier for electron emission from copper is reduced, and the work function is reduced. As a result, the limit sensitivity wavelength can be expanded to 280 nm or more. Note that the first metal may be an alloy of nickel and copper (cupronickel), and the grain boundary diffusion step may cause the grain boundary diffusion of nickel in the cupronickel to the deposited copper. Cupronickel is easier to obtain than nickel.
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。 In the above description, as an example, constituent elements on the drawing corresponding to the constituent elements of the invention are indicated by reference numerals with parentheses.
以上説明したことにより、本発明によれば、第1の金属を圧延処理し、圧延処理された第1の金属の表面にこの第1の金属よりも仕事関数が小さい第2の金属を成膜し、成膜された第2の金属へ第1の金属を粒界拡散させるようにしたので、例えば、第1の金属をニッケルとし、第2の金属を銅とした場合、銅にニッケルを粒界拡散させるようにして、銅からの電子放出の障壁を小さくし、限界感度波長を拡大し、280nm以上とすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the first metal is rolled, and the second metal having a work function smaller than that of the first metal is formed on the surface of the rolled first metal. Then, since the first metal is allowed to diffuse into the formed second metal at the grain boundary, for example, when the first metal is nickel and the second metal is copper, nickel is added to the copper. It is possible to reduce the barrier of electron emission from copper and to expand the limit sensitivity wavelength to 280 nm or more by performing field diffusion.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施の形態では、図1に示すように、第1の金属としてキュプロニッケル(ニッケルと銅の合金(この例では、ニッケル(30%)、銅(70%))を圧延処理し(ステップS101)、次に、この圧延処理されたキュプロニッケルの表面に、キュプロニッケルよりも仕事関数が小さい第2の金属として銅を成膜する(ステップS102)。そして、この成膜された銅(銅メッキ)へ、キュプロニッケル中のニッケルを粒界拡散させる(ステップS103)。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, cupronickel (nickel-copper alloy (in this example, nickel (30%), copper (70%)) is rolled as the first metal (step S101). Next, copper is deposited as a second metal having a work function smaller than that of cupronickel on the surface of the rolled cupronickel (step S102). ), The grain boundary diffusion of nickel in cupronickel is performed (step S103).
なお、本実施の形態では、第1の金属をキュプロニッケルとしているが、ニッケルとしてもよい。本実施の形態では、ニッケルよりも入手し易いので、第1の金属としてキュプロニッケルを用いている。 In the present embodiment, the first metal is cupro-nickel, but it may be nickel. In this embodiment, cupro-nickel is used as the first metal because it is easier to obtain than nickel.
ステップS101において、キュプロニッケルを圧延処理すると、キュプロニッケルの面方位が(220)に配向させられる。図2に、圧延処理されたキュプロニッケルのX線回折測定結果を示す。このX線回折測定結果から分かるように、圧延処理されたキュプロニッケルの面方位は、(220)が最大となっている。 In step S101, when cupronickel is rolled, the plane orientation of cupronickel is oriented to (220). In FIG. 2, the X-ray-diffraction measurement result of the cupro nickel which carried out the rolling process is shown. As can be seen from the X-ray diffraction measurement results, (220) is the maximum in the plane orientation of the rolled cupronickel.
図3に、圧延処理されたキュプロニッケルの断面イメージを示す。この図では、圧延処理されたキュプロニッケルを符号21で示している。なお、このキュプロニッケルの圧延処理は、キュプロニッケルの納入前に行われていてもよい。すなわち、キュプロニッケルを供給するメーカ側で行われていてもよい。
FIG. 3 shows a cross-sectional image of the rolled cupronickel. In this figure, the rolled cupronickel is indicated by
ステップS102では、圧延処理されたキュプロニッケル21の表面に銅メッキ(10μm)を施す。図4に、銅メッキされたキュプロニッケルの表面のX線回折測定結果を示す。このX線回折測定結果から分かるように、銅メッキされたキュプロニッケルの表面の面方位は、(111)が最大となっている。図5に、銅メッキされたキュプロニッケルの断面イメージを示す。この図では、キュプロニッケル21の表面に施された銅メッキを符号22で示している。
In step S102, copper plating (10 μm) is applied to the surface of the rolled
なお、銅の面方位(111)は、図6に示されるように、仕事関数が4.94であり、限界感度波長が252nmであるので、キュプロニッケルに銅メッキを施したままでは、限界感度波長の拡大は期待できない。 As shown in FIG. 6, the copper plane orientation (111) has a work function of 4.94 and a limit sensitivity wavelength of 252 nm. The expansion of the wavelength cannot be expected.
ステップS103では、銅メッキ22へキュプロニッケル21中のニッケルを粒界拡散させるが、この粒界拡散の前に熱処理を行って、キュプロニッケル21を再結晶集合組織とする。この熱処理は、1000℃、0分の条件で行う。すなわち、1000℃、0分の条件で、急加熱後に常温まで急冷却する。
In step S103, nickel in the
この熱処理によって、キュプロニッケル21の面方位は(200)に配向し、銅メッキ22はその影響で面方位(200)ができる。図7に、熱処理後の銅メッキされたキュプロニッケルの表面のX線回折測定結果を示す。図8に、熱処理後の銅メッキされたキュプロニッケルの断面イメージを示す。
By this heat treatment, the plane orientation of
次に、ステップS103では、熱処理されたキュプロニッケル21および銅メッキ22に対して放電処理もしくは熱処理により再加熱を行って、銅メッキ22へキュプロニッケル21中のニッケルを粒界拡散させる。
Next, in step S <b> 103, the heat-treated cupro-
この再加熱を放電処理により行う場合、放電で付着するスパッタ粒は(111)であるが、粒界に付着する傾向があり、熱処理によってできた(200)が残るため、銅メッキ22の表面の仕事関数は(200)が支配的となる。銅メッキ22の表面の仕事関数が(200)となると、図9に示すように、仕事関数は4.59、限界感度波長は271nmとなる。 When this reheating is performed by the discharge treatment, the sputtered particles adhering to the discharge are (111), but tend to adhere to the grain boundaries, and (200) made by the heat treatment remains, so the surface of the copper plating 22 remains. The work function is dominant (200). When the work function of the surface of the copper plating 22 is (200), as shown in FIG. 9, the work function is 4.59 and the limit sensitivity wavelength is 271 nm.
また、この放電によるプラズマの温度(約500℃)で、銅メッキ22へのニッケルの拡散が促進される。図10に、銅メッキ22へキュプロニッケル21中のニッケルが粒界拡散した状態を模式的に示す。図10では、銅メッキ22へ粒界拡散したニッケルを符号23で示している。
Further, the diffusion of nickel into the copper plating 22 is promoted at the plasma temperature (about 500 ° C.) by this discharge. FIG. 10 schematically shows a state in which nickel in
仕事関数の異なる2つの物質を接触させると、仕事関数の小さい物質から大きい物質に電子が移動する。図10に示された状態において、銅メッキ22の方がニッケル23よりも仕事関数が小さいため、銅メッキ22からニッケル23に電子が移動する(図11参照)。その結果、ニッケル23と接している部分の銅メッキ22の電子染み出し量が少なくなり、銅メッキ22からの電子放出の障壁が小さくなる。
When two substances having different work functions are brought into contact with each other, electrons move from a substance having a small work function to a substance having a large work function. In the state shown in FIG. 10, since the copper plating 22 has a work function smaller than that of the
図12に、金属の表面から電子が染み出している様子を示す。図12中、左の図は固体内部から表面を横切って真空への断面における電子分布、右の図はその断面における原子核の正電荷と電子の電荷密度のグラフである。表面付近の電子はバルクとは異なり、プラス電荷を持つ原子核に引き付けられる力が弱く、真空中に染み出している。電子が表面から真空中に染み出しているために、固体側にプラス、真空側にマイナスの電気双極子が発生する。この電気双極子が物質から出てくる電子と相互作用を起こすため、仕事関数は表面の電子状態の影響を受ける。染み出している電子は、内部電子取り出しの際の障壁となるため、染み出し量が多い場合、仕事関数は大きくなり、少ない場合、小さくなる。 FIG. 12 shows a state where electrons are oozing out from the metal surface. In FIG. 12, the left figure shows the electron distribution in the cross section from inside the solid to the vacuum across the surface, and the right figure is a graph of the positive charge of the nucleus and the electron charge density in the cross section. Unlike the bulk, electrons near the surface are weakly attracted to positively charged nuclei and ooze out into the vacuum. Since electrons ooze out from the surface into the vacuum, positive electric dipoles are generated on the solid side and negative on the vacuum side. Since this electric dipole interacts with the electrons emitted from the material, the work function is affected by the electronic state of the surface. Since the exuding electrons become a barrier when extracting internal electrons, the work function increases when the amount of exudation is large, and decreases when the amount of exudation is small.
図13に、銅(Cu)にニッケル(Ni)が粒界拡散した状態における電子染み出し量変化のイメージ図を示す。染み出している電子がNiに引っ張られるため、Niと接している部分のCuの電子染み出し量が少なくなり、Cuからの電子放出の障壁が小さくなる。 FIG. 13 shows an image diagram of the change in the amount of electron leakage in a state where nickel (Ni) is diffused into the copper (Cu) grain boundary. Since the exuding electrons are pulled by Ni, the amount of Cu exuding in the portion in contact with Ni is reduced, and the barrier for electron emission from Cu is reduced.
このようにして、本実施の形態では、銅メッキ22へキュプロニッケル21中のニッケル23を粒界拡散させることによって、ニッケル23と接している部分の銅メッキ22の電子染み出し量が少なくなり、銅メッキ22からの電子放出の障壁が小さくなり、仕事関数が小さくなる。この銅メッキ22へキュプロニッケル21中のニッケル23を粒界拡散させた電極を、図15に示した紫外線センサ1のカソード電極(Cu電極)13として用いることにより、紫外線センサ1の限界感度波長を拡大させ、280nm以上とすることができるようになる。
In this way, in the present embodiment, the
図14に、本願と(220)面としたCu電極の分光測定結果を示す。なお、図14において、横軸は波長(nm)、縦軸は放電回数を示し、Iは本願のCu電極の分光測定結果、IIは(220)面としたCu電極の分光測定結果を示す。(220)面としたCu電極では、限界感度波長が277nmとなるが、本願のCu電極では限界感度波長が280nm以上となる。 In FIG. 14, the spectroscopic measurement result of this application and Cu electrode made into (220) plane is shown. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the wavelength (nm), the vertical axis indicates the number of discharges, I indicates the spectroscopic measurement result of the Cu electrode of the present application, and II indicates the spectroscopic measurement result of the Cu electrode having the (220) plane. In the Cu electrode having the (220) plane, the limit sensitivity wavelength is 277 nm, but in the Cu electrode of the present application, the limit sensitivity wavelength is 280 nm or more.
なお、ステップS103での粒界拡散処理(熱処理+再加熱)は、銅メッキ22が施されたキュプロニッケル21を紫外線センサ1のカソード電極として組み込んだ状態で行うようにしてもよく、カソード電極として組み込む前の状態で行うものとしてもよい。
Note that the grain boundary diffusion treatment (heat treatment + reheating) in step S103 may be performed in a state in which the cupro-
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
1…紫外線センサ、11…ガラスパッケージ、13…カソード電極(Cu電極)、14…アノード電極、21…圧延処理されたキュプロニッケル、22…銅メッキ、23…ニッケル。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の金属を圧延処理する圧延工程と、
前記圧延工程によって圧延処理された前記第1の金属の表面にこの第1の金属よりも仕事関数が小さい第2の金属を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程によって成膜された前記第2の金属へ前記第1の金属を粒界拡散させる粒界拡散工程と
を備えることを特徴とする紫外線センサのカソード電極の製造方法。 A method of manufacturing a cathode electrode of an ultraviolet sensor that detects ultraviolet rays based on a current generated by a discharge between an anode electrode and a cathode electrode,
A rolling process for rolling the first metal;
A film forming step of forming a second metal having a work function smaller than that of the first metal on the surface of the first metal rolled by the rolling step;
A method for producing a cathode electrode of an ultraviolet sensor, comprising: a grain boundary diffusion step of diffusing the first metal into the second metal formed by the film formation step.
前記粒界拡散工程は、
前記第2の金属へ前記第1の金属を粒界拡散させる前に熱処理を行って前記第1の金属を再結晶集合組織とする
ことを特徴とする紫外線センサのカソード電極の製造方法。 In the manufacturing method of the cathode electrode of the ultraviolet sensor according to claim 1,
The grain boundary diffusion step includes
A method for producing a cathode electrode of an ultraviolet sensor, wherein a heat treatment is performed before grain boundary diffusion of the first metal into the second metal to make the first metal a recrystallized texture.
前記粒界拡散工程は、
前記熱処理された前記第1の金属および前記第2の金属に対して再加熱を行って前記第2の金属へ前記第1の金属を粒界拡散させる
ことを特徴とする紫外線センサのカソード電極の製造方法。 In the manufacturing method of the cathode electrode of the ultraviolet sensor according to claim 2,
The grain boundary diffusion step includes
A cathode electrode of an ultraviolet sensor, wherein the heat-treated first metal and the second metal are reheated to diffuse grain boundaries of the first metal into the second metal. Production method.
前記第1の金属は、ニッケルと銅の合金であり、
前記第2の金属は、銅であり、
前記熱処理は、1000℃、0分の条件で、急加熱後に常温まで急冷却し、
前記再加熱は、約500℃で放電を行い、
前記粒界拡散工程は、
前記第1の金属中のニッケルを前記第2の金属へ粒界拡散させる
ことを特徴とする紫外線センサのカソード電極の製造方法。 In the manufacturing method of the cathode electrode of the ultraviolet sensor according to claim 3,
The first metal is an alloy of nickel and copper;
The second metal is copper;
The heat treatment is rapidly cooled to room temperature after rapid heating at 1000 ° C. for 0 minute,
The reheating is performed at about 500 ° C.,
The grain boundary diffusion step includes
A method for producing a cathode electrode of an ultraviolet sensor, characterized in that nickel in the first metal is diffused into the second metal at grain boundaries.
前記第1の金属は、ニッケルと銅の合金であり、
前記第2の金属は、銅であり、
前記熱処理は、1000℃、0分の条件で、急加熱後に常温まで急冷却し、
前記再加熱は、約500℃で熱処理を行い、
前記粒界拡散工程は、
前記第1の金属中のニッケルを前記第2の金属へ粒界拡散させる
ことを特徴とする紫外線センサのカソード電極の製造方法。 In the manufacturing method of the cathode electrode of the ultraviolet sensor according to claim 3,
The first metal is an alloy of nickel and copper;
The second metal is copper;
The heat treatment is rapidly cooled to room temperature after rapid heating at 1000 ° C. for 0 minute,
The reheating is performed at about 500 ° C.
The grain boundary diffusion step includes
A method for producing a cathode electrode of an ultraviolet sensor, characterized in that nickel in the first metal is diffused into the second metal at grain boundaries.
前記カソード電極は、
請求項1〜5の何れか1項に記載された紫外線センサのカソード電極の製造方法で製造されている
ことを特徴とする紫外線センサ。 An ultraviolet sensor that detects ultraviolet rays based on a current generated by a discharge between an anode electrode and a cathode electrode,
The cathode electrode is
It is manufactured with the manufacturing method of the cathode electrode of the ultraviolet sensor described in any one of Claims 1-5. The ultraviolet sensor characterized by the above-mentioned.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04152296A (en) * | 1990-10-17 | 1992-05-26 | Ebara Res Co Ltd | Photo electron emission material |
WO2005045379A1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Yamatake Corporation | Flame detection method and flame detection device |
JP2010183070A (en) * | 2009-01-07 | 2010-08-19 | Kagoshima Univ | Photovoltaic generator and manufacturing method thereof |
JP2013029453A (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Azbil Corp | Flame sensor |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04152296A (en) * | 1990-10-17 | 1992-05-26 | Ebara Res Co Ltd | Photo electron emission material |
WO2005045379A1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Yamatake Corporation | Flame detection method and flame detection device |
JP2010183070A (en) * | 2009-01-07 | 2010-08-19 | Kagoshima Univ | Photovoltaic generator and manufacturing method thereof |
JP2013029453A (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Azbil Corp | Flame sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019029200A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | アズビル株式会社 | Manufacturing method of cathode electrode of ultraviolet sensor and ultraviolet sensor |
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