JP2023173840A

JP2023173840A - Indirect heated cathode and method of manufacturing the same

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Publication number: JP2023173840A
Application number: JP2022086348A
Authority: JP
Inventors: 洋之宮本; Hiroyuki Miyamoto; 大西　康明; Yasuaki Onishi
Original assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-12-07

Abstract

To provide an indirect heated cathode capable of shortening the time up to a start of radiation of thermoelectrons, and a method of manufacturing the indirect heated cathode in which a heat absorption layer which has a uniform thickness can be easily manufactured.SOLUTION: An indirect heated cathode 10 comprises a cathode sleeve 1, a heater 2 arranged at a hollow part of the cathode sleeve 1, a black heat absorption layer 4 covering a hollow part inner surface of the cathode sleeve 1, and a cathode base body 3 carrying an electron emission substance arranged at the cathode sleeve 1. The black heat absorption layer 4 consists of a particulate substance including tungsten and aluminum oxide. The black heat absorption layer 4 is formed by arranging rod-like alumina ceramics, and a first tungsten heater and a second tungsten heater in the hollow part of the cathode sleeve 1 and heating it in a vacuum atmosphere.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、傍熱型陰極およびその製造方法に関し、特に、マグネトロン、クライストロン、進行波管、電子銃等に用いられる傍熱型陰極およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an indirectly heated cathode and a method for manufacturing the same, and particularly to an indirectly heated cathode used in magnetrons, klystrons, traveling wave tubes, electron guns, etc. and a method for manufacturing the same.

マグネトロン等の電子管は、医療機器装置、レーダー装置等に広く使用されている。一般的にこの種の電子管では、電子管に備えられている陰極の電子放出物質から熱電子を放出させるため、電子放出物質を加熱する必要がある。この加熱時間を短くするため、ヒーターから放射される熱を効率的に吸収する構造の陰極がこれまでにも提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。 Electron tubes such as magnetrons are widely used in medical equipment, radar devices, and the like. Generally, in this type of electron tube, in order to cause the electron emitting material of the cathode provided in the electron tube to emit thermoelectrons, it is necessary to heat the electron emitting material. In order to shorten this heating time, cathodes having a structure that efficiently absorbs the heat radiated from the heater have been proposed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開昭６１－２８８３３９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-288339 特開昭６１－２１１９３２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-211932

図８は一般的なマグネトロンに用いられる傍熱型陰極の説明図である。この種の傍熱型陰極３０は、図８に示すように中空構造の陰極スリーブ３１の中空部にヒーター３２が配置され、陰極スリーブ３１の外周表面に多孔質タングステンの焼結体に電子放出物質を含浸させた陰極基体３３が配置されている。ヒーター３２によって陰極スリーブ３１、陰極基体３３が加熱され、陰極基体３３が所定の温度に達すると陰極基体３３に含浸されている電子放出物質の作用で熱電子が放出される。 FIG. 8 is an explanatory diagram of an indirectly heated cathode used in a general magnetron. In this type of indirectly heated cathode 30, as shown in FIG. 8, a heater 32 is disposed in the hollow part of a cathode sleeve 31 having a hollow structure, and an electron-emitting material is coated on the outer peripheral surface of the cathode sleeve 31 in a porous tungsten sintered body. A cathode substrate 33 impregnated with is disposed. The cathode sleeve 31 and the cathode base 33 are heated by the heater 32, and when the cathode base 33 reaches a predetermined temperature, thermoelectrons are emitted by the action of the electron emitting substance impregnated in the cathode base 33.

ヒーター３２から放射される熱を効率的に陰極スリーブ３１等に吸収させるため、陰極スリーブ３１の中空部内面に熱吸収層を備える構造が提案されている。例えば特許文献１には、陰極スリーブの内面にタングステン粉末とアルミナを含むスラリーを塗布し、還元ガス雰囲気中で焼成することで、焼結膜で構成される熱吸収性膜が形成された傍熱型陰極が開示されている。一般的に、焼結膜は熱伝導性が悪く、薄く形成することが難しい。そのため、ヒーター３２から放射された熱により陰極基体３３が所定の温度に達するまでの時間が長くなってしまうという問題があった。 In order to efficiently absorb the heat radiated from the heater 32 into the cathode sleeve 31 and the like, a structure has been proposed in which a heat absorption layer is provided on the inner surface of the hollow portion of the cathode sleeve 31. For example, Patent Document 1 discloses an indirectly heated type in which a heat absorbing film composed of a sintered film is formed by applying a slurry containing tungsten powder and alumina to the inner surface of a cathode sleeve and firing it in a reducing gas atmosphere. A cathode is disclosed. Generally, sintered films have poor thermal conductivity and are difficult to form thin. Therefore, there is a problem in that it takes a long time for the cathode base 33 to reach a predetermined temperature due to the heat radiated from the heater 32.

また特許文献２には、ニクロム合金からなる陰極スリーブの中空部内面にスパッタリング法により酸化タングステン層を形成し、エージング（加熱）を行うことで陰極スリーブの内面に褐色の酸化クロムと黒色の金属タングステンによる熱吸収層が形成された傍熱型陰極が開示されている。スパッタリング法によれば、焼結膜より薄い膜を形成することができる。しかし、一般的にスパッタリング法によって細く長い陰極スリーブの中空部内面にスパッタリング膜を形成する場合、スパッタリング膜の厚さは開口部近傍に比べて開口部から離れるに従い薄くなり、均一な厚さの膜を形成することが難しいという問題があった。 Furthermore, in Patent Document 2, a tungsten oxide layer is formed by sputtering on the inner surface of the hollow part of a cathode sleeve made of a nichrome alloy, and by aging (heating) the inner surface of the cathode sleeve is coated with brown chromium oxide and black metallic tungsten. An indirectly heated cathode in which a heat absorption layer is formed is disclosed. According to the sputtering method, a film thinner than a sintered film can be formed. However, when a sputtered film is generally formed on the inner surface of the hollow part of a long and thin cathode sleeve using the sputtering method, the thickness of the sputtered film becomes thinner as it moves away from the opening compared to the vicinity of the opening, resulting in a film with a uniform thickness. The problem was that it was difficult to form.

そこで、本発明は、熱電子の放射が開始されるまでの時間を短縮することが可能な傍熱型陰極、および均一な厚さの熱吸収層を簡便に製造することができる傍熱型陰極の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides an indirectly heated cathode that can shorten the time until thermionic emission starts, and an indirectly heated cathode that can easily produce a heat absorption layer with a uniform thickness. The objective is to provide a manufacturing method for.

本発明の傍熱型陰極は、陰極スリーブと、前記陰極スリーブの中空部に配置されているヒーターと、前記陰極スリーブの中空部内面を被覆している黒色熱吸収層と、前記陰極スリーブに配置され電子放出物質を担持している陰極基体とを備えている傍熱型陰極であって、前記黒色熱吸収層は、少なくともタングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質で構成されている。 The indirectly heated cathode of the present invention includes a cathode sleeve, a heater disposed in a hollow part of the cathode sleeve, a black heat absorption layer covering an inner surface of the hollow part of the cathode sleeve, and a black heat absorption layer disposed in the cathode sleeve. and a cathode substrate supporting an electron-emitting material, wherein the black heat absorption layer is made of a granular material containing at least tungsten and aluminum oxide.

本発明の傍熱型陰極の製造方法は、陰極スリーブと、前記陰極スリーブの中空部に配置されているヒーターと、前記陰極スリーブの中空部内面を被覆している黒色熱吸収層と、前記陰極スリーブに配置され電子放出物質を担持している陰極基体とを備えている傍熱型陰極の製造方法であって、前記黒色熱吸収層を、ａ）前記陰極スリーブの中空部内に、棒状のアルミナセラミックスと、前記アルミナセラミックスの周囲に巻き回されている第１タングステンヒーターと、前記第１タングステンヒーターと前記陰極スリーブの中空部内面との間で前記第１タングステンヒーターの周囲に巻き回されている第２タングステンヒーターとを配置する工程、およびｂ）真空雰囲気中で、前記第１タングステンヒーターおよび前記第２タングステンヒーターによって前記アルミナセラミックスを加熱し、前記アルミナセラミックスの一部を蒸発させるとともに、前記第１タングステンヒーターまたは前記第２タングステンヒーターの少なくともいずれかの一部を蒸発させ、前記陰極スリーブの中空部内面に、前記第１タングステンヒーターまたは前記第２タングステンヒーターに由来するタングステンと、前記アルミナセラミックスに由来するアルミニウム酸化物とを少なくとも含む粒状物質を積層させる工程により形成する構成としている。 The method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention includes: a cathode sleeve; a heater disposed in a hollow part of the cathode sleeve; a black heat absorption layer covering an inner surface of the hollow part of the cathode sleeve; A method for producing an indirectly heated cathode comprising: a) a cathode substrate disposed in a sleeve and carrying an electron-emitting substance; a ceramic; a first tungsten heater wound around the alumina ceramic; and a first tungsten heater wound around the first tungsten heater between the first tungsten heater and the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. and b) heating the alumina ceramics by the first tungsten heater and the second tungsten heater in a vacuum atmosphere to evaporate a part of the alumina ceramics, and A part of at least one of the first tungsten heater and the second tungsten heater is evaporated, and tungsten originating from the first tungsten heater or the second tungsten heater and the alumina ceramic are added to the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. The structure is formed by a step of laminating granular materials containing at least aluminum oxide derived from the aluminum oxide.

本発明の傍熱型陰極によれば、黒色熱吸収層は、タングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質の薄膜で構成することができるため、黒色熱吸収層が所定の温度に達するまでの時間が短くなり、熱電子の放射が開始されるまでの時間を短くすることが可能となる。また本発明の傍熱型陰極の製造方法によれば、均一な厚さの黒色熱吸収層を簡便に形成することができる。 According to the indirectly heated cathode of the present invention, the black heat absorption layer can be composed of a thin film of granular material containing tungsten and aluminum oxide. The time is shortened, and it becomes possible to shorten the time until the emission of thermionic electrons starts. Further, according to the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention, a black heat absorbing layer with a uniform thickness can be easily formed.

本発明の傍熱型陰極の一実施形態（実施形態１）の説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment (Embodiment 1) of an indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極の別の実施形態（実施形態２）の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of another embodiment (Embodiment 2) of the indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極の製造方法の一実施態様の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of one embodiment of the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極の製造方法の一実施態様の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of one embodiment of the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極に係る黒色熱吸収層の表面状態を観察した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。1 is a scanning electron microscope (SEM) image showing the surface state of the black heat absorption layer of the indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極に係る黒色熱吸収層のエネルギー分散型Ｘ線分光法による元素分析結果である。It is the result of elemental analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy of the black heat absorption layer related to the indirectly heated cathode of the present invention. 本発明の傍熱型陰極に係る黒色熱吸収層のエネルギー分散型Ｘ線分光法による元素分析結果である。It is the result of elemental analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy of the black heat absorption layer related to the indirectly heated cathode of the present invention. 一般的なマグネトロンに用いられる傍熱型陰極の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an indirectly heated cathode used in a general magnetron.

次に、図面を参照しながら本発明の傍熱型陰極の実施形態およびその製造方法の実施態様を説明するが、本発明はこれらの実施形態および実施態様に限定されるものではなく、以下に説明する部材、材料等は、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また図面において同一符号は同等あるいは同一のものを示し、各構成要素間の大きさや位置関係などは便宜上のものであり、実態を反映したものではない。 Next, embodiments of the indirectly heated cathode of the present invention and embodiments of its manufacturing method will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments and embodiments, and will be described below. The members, materials, etc. to be described can be variously modified within the scope of the spirit of the present invention. In addition, the same reference numerals in the drawings indicate the same or the same thing, and the sizes and positional relationships between each component are for convenience and do not reflect the actual situation.

（実施形態１）
図１は、本発明の傍熱型陰極の一実施形態（実施形態１）の説明図であり、一般的なマグネトロンに用いられる傍熱型陰極の説明図である。本実施形態の傍熱型陰極１０は、図１に示すようにモリブデンで構成されている中空構造の陰極スリーブ１の中空部に、らせん状のヒーター２が配置され、陰極スリーブ１に陰極基体３が配置されている。本実施形態では図１に示すように陰極スリーブ１の外周表面に多孔質タングステンの焼結体に電子放出物質が含浸されている円筒形状の陰極基体３が配置されている。電子放出物質は、例えばアルミン酸バリウムカルシウム等を用いることができる。陰極スリーブ１と陰極基体３は、例えば、ロウ材を用いて隙間なく接着されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment (Embodiment 1) of an indirectly heated cathode of the present invention, and is an explanatory diagram of an indirectly heated cathode used in a general magnetron. In the indirectly heated cathode 10 of this embodiment, as shown in FIG. is located. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a cylindrical cathode base 3, which is a porous sintered tungsten body impregnated with an electron-emitting substance, is disposed on the outer peripheral surface of the cathode sleeve 1. For example, barium calcium aluminate or the like can be used as the electron-emitting substance. The cathode sleeve 1 and the cathode base 3 are bonded together using, for example, a brazing material without any gaps.

本実施形態の傍熱型陰極１０は、陰極スリーブ１の中空部内面に黒色熱吸収層４を備えている。本実施形態の傍熱型陰極１０に係る黒色熱吸収層４は、少なくともタングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質が積層した構成となる。あるいはさらに黒色熱吸収層４は、マグネシウムまたはカルシウムの少なくともいずれかを含む粒状物質が積層した構成となる。このような黒色熱吸収層４は、後述する製造方法に従い、０．５～５μｍ程度の厚さで形成することができる。黒色熱吸収層４の組成等については、後述する。 The indirectly heated cathode 10 of this embodiment includes a black heat absorbing layer 4 on the inner surface of the hollow portion of the cathode sleeve 1. The black heat absorption layer 4 of the indirectly heated cathode 10 of this embodiment has a structure in which granular materials containing at least tungsten and aluminum oxide are laminated. Alternatively, the black heat absorbing layer 4 has a structure in which granular materials containing at least one of magnesium and calcium are laminated. Such a black heat absorbing layer 4 can be formed with a thickness of about 0.5 to 5 μm according to a manufacturing method described later. The composition of the black heat absorbing layer 4 will be described later.

図１に示すように本実施形態の傍熱型陰極１０は、陰極スリーブ１の中空部内面に黒色熱吸収層４を備える構成とすることで、ヒーター２から放出される熱が効率よく黒色熱吸収層４に吸収され、陰極スリーブ１、陰極基体３に熱が伝わり、電子放出物質を加熱する。黒色熱吸収層４は、均一の厚さの薄い膜で構成されているため、黒色熱吸収層４が所定の温度に達するまでの時間が短くなり、熱電子の放射が開始されるまでの時間を短くすることができる。 As shown in FIG. 1, the indirectly heated cathode 10 of this embodiment has a black heat absorbing layer 4 on the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1, so that the heat emitted from the heater 2 can be efficiently absorbed into the black heat. The heat is absorbed by the absorption layer 4 and transmitted to the cathode sleeve 1 and cathode base 3, heating the electron-emitting material. Since the black heat absorption layer 4 is composed of a thin film with a uniform thickness, the time it takes for the black heat absorption layer 4 to reach a predetermined temperature is shortened, and the time it takes for thermionic emission to start is shortened. can be shortened.

同一構造の傍熱型陰極において、陰極基体３が所定の時間内（１０分）で同一温度（１０５０℃）に達するまでに要するヒーター２に通電する電力を比較すると、黒色熱吸収層４を備えない場合、１３０Ｗ（１０Ｖ、１３Ａ）必要であったのに対し、黒色熱吸収層４を備える場合には、１１４Ｗ（９．５Ｖ、１２Ａ）となった。これらの結果から、約１０％の省電力が可能であることが確認された。 Comparing the power applied to the heater 2 required for the cathode substrate 3 to reach the same temperature (1050°C) within a predetermined time (10 minutes) in indirectly heated cathodes with the same structure, it is found that In the case where there was no black heat absorption layer 4, 130W (10V, 13A) was required, whereas in the case where the black heat absorption layer 4 was provided, it was 114W (9.5V, 12A). From these results, it was confirmed that power saving of about 10% is possible.

なお電子放出物質を担持する陰極基体３は、図１に示す構造の多孔質タングステンの焼結体に限定されない。例えば、陰極スリーブ１の外周表面にニッケルで構成されている円筒状の陰極基体３を配置し、この陰極基体３で電子放出物質を担持することもできる。この場合、円筒上の陰極基体３の表面に溝状、島状等の凹部を形成し、この凹部内に電子放出物質を埋め込む構成すれば電子放出物質を担持することができる。この際、電子放出物質として、例えばバリウム、ストロンチウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の酸化物を用いると、酸化物陰極を構成することができる。酸化物陰極とする場合、本実施形態で説明している含浸型陰極と比較して動作温度が低くなるため、ニッケルで構成される陰極スリーブ１の中空部内面に黒色熱吸収層４を備える構成とすることができる。 Note that the cathode substrate 3 supporting the electron-emitting substance is not limited to the porous tungsten sintered body having the structure shown in FIG. For example, a cylindrical cathode base 3 made of nickel may be disposed on the outer peripheral surface of the cathode sleeve 1, and the cathode base 3 may support an electron-emitting substance. In this case, the electron-emitting substance can be supported by forming groove-shaped, island-shaped, etc. recesses on the surface of the cylindrical cathode substrate 3 and embedding the electron-emitting substance in the recesses. In this case, if an oxide of an alkaline earth metal such as barium, strontium, or calcium is used as the electron-emitting substance, an oxide cathode can be formed. In the case of using an oxide cathode, the operating temperature is lower than that of the impregnated cathode described in this embodiment, so the configuration includes a black heat absorption layer 4 on the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 made of nickel. It can be done.

また、本実施形態の傍熱型陰極１０のヒーター２は、図１に示す構造に限定されず、後述する本発明の傍熱型陰極の製造方法で使用する（図３、４に示す）第１タングステンヒーター７と第２タングステンヒーター８をそのまま使用することもできる。さらに（図３、４に示す）アルミナセラミックス６も、第１タングステンヒーター７の変位を防止するための支持部材としてそのまま使用することができる。第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８を傍熱型陰極のヒーター２として使用する場合、黒色熱吸収層４を形成する際の第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の温度より低い温度で使用すればよい。特にアルミナセラミックス６を配置した状態で使用する場合、例えば黒色熱吸収層４を形成する際の第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の温度が１４００～１５００℃とすると、傍熱型陰極のヒーター２として使用する第１のタングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の温度は、アルミナセラミックス６が蒸発しない１３００℃以下とするのが望ましい。通常、含浸型陰極の動作温度は約１０５０℃、酸化物陰極の動作温度は約８００℃であり、何ら問題はない。 Furthermore, the heater 2 of the indirectly heated cathode 10 of this embodiment is not limited to the structure shown in FIG. The first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 can also be used as they are. Furthermore, the alumina ceramics 6 (shown in FIGS. 3 and 4) can also be used as is as a support member for preventing displacement of the first tungsten heater 7. When the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 are used as the indirectly heated cathode heater 2, the temperature is lower than the temperature of the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 when forming the black heat absorption layer 4. You can use it with . In particular, when used with alumina ceramics 6 arranged, for example, if the temperature of the first tungsten heater 7 and second tungsten heater 8 when forming the black heat absorption layer 4 is 1400 to 1500°C, the indirectly heated cathode The temperature of the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 used as the heater 2 is desirably 1300° C. or lower so that the alumina ceramics 6 do not evaporate. Normally, the operating temperature of an impregnated cathode is about 1050°C, and the operating temperature of an oxide cathode is about 800°C, and there is no problem.

（実施形態２）
図２は、本発明の傍熱型陰極の別の実施形態（実施形態２）の説明図であり、一般的なクライストロン等に用いられる傍熱型陰極の説明図である。本実施形態の傍熱型陰極２０は、図２に示すようにモリブデンで構成されている中空構造の陰極スリーブ１の中空部にらせん状のヒーター２が配置され、陰極スリーブ１の一端に陰極基体３が配置されている。本実施形態では図２に示すように、陰極スリーブ１の一端はモリブデン等で構成されている金属キャップ５で塞がれ、この金属キャップ５を介して多孔質タングステンの焼結体に電子放出物質が含浸されている円柱状の陰極基体３が配置されている。電子放出物質は、例えばアルミン酸バリウムカルシウム等を用いることができる。陰極スリーブ１と金属キャップ５、金属キャップ５と陰極基体３は、それぞれ例えば、ロウ材を用いて隙間なく接着されている。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is an explanatory diagram of another embodiment (Embodiment 2) of the indirectly heated cathode of the present invention, and is an explanatory diagram of the indirectly heated cathode used in a general klystron or the like. In the indirectly heated cathode 20 of this embodiment, as shown in FIG. 3 is placed. In this embodiment, as shown in FIG. 2, one end of the cathode sleeve 1 is closed with a metal cap 5 made of molybdenum or the like, and an electron-emitting substance is passed through the metal cap 5 to the porous tungsten sintered body. A cylindrical cathode substrate 3 impregnated with is disposed. For example, barium calcium aluminate or the like can be used as the electron-emitting substance. The cathode sleeve 1 and the metal cap 5, and the metal cap 5 and the cathode base 3 are each bonded without any gap using, for example, a brazing material.

本実施形態の傍熱型陰極２０は、陰極スリーブ１の中空部内面とこの陰極スリーブ１の一端を塞ぐ金属キャップ５の陰極スリーブ１の中空部内に露出する面とに黒色熱吸収層４を備えている。本実施形態の傍熱型陰極２０に係る黒色熱吸収層４も、少なくともタングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質が積層した構成となる。あるいはさらに黒色熱吸収層４は、マグネシウムまたはカルシウムの少なくともいずれかを含む粒状物質が積層した構成となる。このような黒色熱吸収層４は、後述する製造方法に従い、０．５～５μｍ程度の厚さで形成することができる。黒色熱吸収層４の組成等については、後述する。 The indirectly heated cathode 20 of this embodiment includes a black heat absorbing layer 4 on the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 and on the surface of the metal cap 5 that closes one end of the cathode sleeve 1 that is exposed inside the hollow part of the cathode sleeve 1. ing. The black heat absorption layer 4 of the indirectly heated cathode 20 of this embodiment also has a structure in which granular materials containing at least tungsten and aluminum oxide are laminated. Alternatively, the black heat absorbing layer 4 has a structure in which granular materials containing at least one of magnesium and calcium are laminated. Such a black heat absorbing layer 4 can be formed with a thickness of about 0.5 to 5 μm according to a manufacturing method described later. The composition of the black heat absorbing layer 4 will be described later.

図２に示すように本実施形態の傍熱型陰極２０は、陰極スリーブ１の中空部内面とこの陰極スリーブ１の一端を塞ぐ金属キャップ５の陰極スリーブ１の中空部内に露出する面とに黒色熱吸収層４を備える構成とすることで、ヒーター２から放出される熱が効率よく黒色熱吸収層４に吸収され、陰極スリーブ１、金属キャップ５、陰極基体３に熱が伝わり、電子放出物質を加熱する。黒色熱吸収層４は、均一の厚さの薄い膜で構成されているため、黒色熱吸収層４が所定の温度に達するまでの時間が短くなり、熱電子の放射が開始されるまでの時間を短くすることができる。 As shown in FIG. 2, in the indirectly heated cathode 20 of this embodiment, the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 and the surface exposed inside the hollow part of the cathode sleeve 1 of the metal cap 5 that closes one end of the cathode sleeve 1 are black. With the configuration including the heat absorption layer 4, the heat emitted from the heater 2 is efficiently absorbed by the black heat absorption layer 4, and the heat is transmitted to the cathode sleeve 1, metal cap 5, and cathode base 3, and the electron emitting material heat up. Since the black heat absorption layer 4 is composed of a thin film with a uniform thickness, the time it takes for the black heat absorption layer 4 to reach a predetermined temperature is shortened, and the time it takes for thermionic emission to start is shortened. can be shortened.

なお電子放出物質を担持する陰極基体３は、図２に示す構造の多孔質タングステンの焼結体に限定されない。例えば、陰極スリーブ１の一端を塞ぐ金属キャップ５上に、電子放出物質を担持するニッケルやモリブデン等の金属で構成されているカップ状の陰極基体を配置し、この陰極基体で電子放出物質を担持することができる。この場合、カップ状の陰極基体に電子放出物質を埋め込む構成とすれば電子放出物質を担持することできる。電子放出物質は、例えばバリウム、ストロンチウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の酸化物を用いると、酸化物陰極を構成することができる。酸化物陰極とする場合、本実施形態で説明した含浸型陰極と比較して動作温度が低くなるため、ニッケルで構成される陰極スリーブ１の中空部内面に黒色熱吸収層４を備える構成とすることができる。 Note that the cathode substrate 3 supporting the electron-emitting substance is not limited to the porous tungsten sintered body having the structure shown in FIG. For example, a cup-shaped cathode base made of a metal such as nickel or molybdenum that supports an electron-emitting substance is placed on a metal cap 5 that closes one end of the cathode sleeve 1, and this cathode base supports the electron-emitting substance. can do. In this case, the electron-emitting substance can be supported by embedding the electron-emitting substance in the cup-shaped cathode substrate. For example, when an oxide of an alkaline earth metal such as barium, strontium, or calcium is used as the electron-emitting substance, an oxide cathode can be formed. When using an oxide cathode, the operating temperature is lower than that of the impregnated cathode described in this embodiment, so a black heat absorption layer 4 is provided on the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 made of nickel. be able to.

なお本実施形態では、陰極スリーブ１の一端に陰極基体３を確実に接着させるために金属キャップ５を備える構造としているが、陰極スリーブ１と陰極基体３の接着構造は種々変更可能である。例えば、金属キャップ５を備える代わりに、陰極スリーブ１の陰極基体３に面する一端は開口せず陰極基体３が配置される構造（陰極スリーブ１の一部が底部を構成する構造）とすることができる。この場合、黒色熱吸収層４は、底部を含む陰極スリーブ１の中空部内面を被覆するように配置されることになる。 In this embodiment, a metal cap 5 is provided to reliably bond the cathode base 3 to one end of the cathode sleeve 1, but the bonding structure between the cathode sleeve 1 and the cathode base 3 can be modified in various ways. For example, instead of providing the metal cap 5, one end of the cathode sleeve 1 facing the cathode base 3 may be left open and the cathode base 3 placed therein (a structure in which a part of the cathode sleeve 1 constitutes the bottom). I can do it. In this case, the black heat absorbing layer 4 is arranged to cover the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 including the bottom part.

（傍熱型陰極の製造方法）
次に、本発明の傍熱型陰極の製造方法の実施態様について説明する。 (Manufacturing method of indirectly heated cathode)
Next, an embodiment of the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention will be described.

図３、４は本発明の傍熱型陰極の製造方法の一実施態様の説明図であり、実施形態１で説明した構造の傍熱型陰極に黒色熱吸収層４を形成する場合の説明図である。黒色熱吸収層４は、例えば、ａ）陰極スリーブの中空部内に、棒状のアルミナセラミックスと、アルミナセラミックスの周囲に巻き回されている第１タングステンヒーターと、第１タングステンヒーターと陰極スリーブの中空部内面との間で第１タングステンヒーターの周囲に巻き回されている第２タングステンヒーターとを配置する工程、およびｂ）真空雰囲気中で、第１タングステンヒーターおよび第２タングステンヒーターによってアルミナセラミックスを加熱し、アルミナセラミックスの一部を蒸発させるとともに、第１タングステンヒーターまたは第２タングステンヒーターの少なくともいずれかの一部を蒸発させ、前記陰極スリーブの中空部内面に、第１タングステンヒーターまたは第２タングステンヒーターに由来するタングステンと、アルミナセラミックスに由来するアルミニウム酸化物とを少なくとも含む粒状物質を積層させる工程により形成される。具体的には、上記ａ）工程として、図３に示すように中空構造の陰極スリーブ１の中空部内に、棒状のアルミナセラミックス６と、このアルミナセラミックス６を加熱するようにアルミナセラミックス６の周囲に巻き回した第１タングステンヒーター７を配置し、この第１タングステンヒーター７と陰極スリーブ１の中空部内面との間の空間に、第２タングステンヒーター８を第１のタングステンヒーター７の周囲に巻き回して配置する。 3 and 4 are explanatory diagrams of one embodiment of the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention, and are explanatory diagrams in the case where a black heat absorption layer 4 is formed on the indirectly heated cathode having the structure described in Embodiment 1. It is. The black heat absorption layer 4 includes, for example, a) a rod-shaped alumina ceramic in the hollow part of the cathode sleeve, a first tungsten heater wound around the alumina ceramic, and a hollow part of the first tungsten heater and the cathode sleeve. and b) heating the alumina ceramics by the first tungsten heater and the second tungsten heater in a vacuum atmosphere. , a part of the alumina ceramic is evaporated, and at least a part of the first tungsten heater or the second tungsten heater is evaporated, and the first tungsten heater or the second tungsten heater It is formed by laminating granular materials containing at least tungsten derived from alumina ceramics and aluminum oxide derived from alumina ceramics. Specifically, in step a), as shown in FIG. A wound first tungsten heater 7 is arranged, and a second tungsten heater 8 is wound around the first tungsten heater 7 in the space between the first tungsten heater 7 and the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1. Place it.

アルミナセラミックス６は、アルミナを９９％含み、焼結助剤として酸化マグネシウム、酸化カルシウムを含むものを使用する。一例として京セラ（株）製、（商品名：Ａ４７９）を使用する。第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８は、例えば線径φが０．４６ｍｍ、純タングステン線（純度９９．９５％以上）を使用する。また純タングステン線の代わりレニウムタングステン合金線（例えばレニウムを３％含有）も使用することができる。 The alumina ceramic 6 contains 99% alumina and contains magnesium oxide and calcium oxide as sintering aids. As an example, a product manufactured by Kyocera Corporation (product name: A479) is used. The first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 use, for example, a pure tungsten wire (purity of 99.95% or more) with a wire diameter φ of 0.46 mm. Furthermore, a rhenium-tungsten alloy wire (for example, containing 3% rhenium) can be used instead of the pure tungsten wire.

次に、図３に示すように陰極スリーブ１の中空部内に、アルミナセラミックス６、第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８を配置した状態で、密閉可能で排気装置を備えた容器内に配置する。その後、上記ｂ）工程として、容器内を真空度１．３×１０^-5～１．８×１０^-6Ｐａ程度、一例として２．７×１０^-5Ｐａ程度まで排気し、第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８に流れる電流を制御し、第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の表面温度をおよそ１４００～１５００℃とする。アルミナセラミックス６は、第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８により加熱されるため、陰極スリーブ１内で最も温度の高い部分に配置されることになる。また陰極スリーブ１の中空部内面は、陰極スリーブ１内で最も温度の低い部分となる。 Next, as shown in FIG. 3, the alumina ceramic 6, the first tungsten heater 7, and the second tungsten heater 8 are placed in the hollow part of the cathode sleeve 1, and then placed in a sealable container equipped with an exhaust device. do. After that, in step b), the inside of the container is evacuated to a degree of vacuum of about 1.3×10 ^-5 to 1.8×10 ^-6 Pa, for example about 2.7×10 ^-5 Pa, and the first tungsten heater is The currents flowing through the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 are controlled so that the surface temperatures of the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 are approximately 1400 to 1500°C. Since the alumina ceramics 6 is heated by the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8, it is placed in the highest temperature part of the cathode sleeve 1. Further, the inner surface of the hollow portion of the cathode sleeve 1 is the lowest temperature portion within the cathode sleeve 1.

アルミナセラミックス６の表面温度が１４００～１５００℃に達すると、アルミナセラミックス６を構成するアルミニウムを含む物質が蒸発し陰極スリーブ１の中空部内に拡散する。一方第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の表面温度もおよそ１４００～１５００℃に達しており、アルミナセラミックス６から蒸発したアルミニウムを含む物質の蒸気と接することとなる。その結果、第１タングステンヒーター７および／または第２タングステンヒーター８の表面からタングステンを含む物質の蒸発が促される。このように蒸発した物質は、陰極スリーブ１内で最も温度の低い中空部内面に付着する。この状態で１００時間保持することで、陰極スリーブ１の中空部内面に約５μｍ程度の物質が積層し、黒色熱吸収層４が形成される。積層される物質の厚さは、上記保持時間を適宜変更することで、保持時間に応じた厚さに制御することができる。 When the surface temperature of the alumina ceramics 6 reaches 1400 to 1500° C., the substance containing aluminum constituting the alumina ceramics 6 evaporates and diffuses into the hollow portion of the cathode sleeve 1. On the other hand, the surface temperatures of the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 have also reached approximately 1400 to 1500° C., and come into contact with the vapor of the substance containing aluminum evaporated from the alumina ceramics 6. As a result, evaporation of the substance containing tungsten from the surfaces of the first tungsten heater 7 and/or the second tungsten heater 8 is promoted. The evaporated substance adheres to the inner surface of the hollow part within the cathode sleeve 1, which has the lowest temperature. By maintaining this state for 100 hours, a material of about 5 μm is deposited on the inner surface of the hollow portion of the cathode sleeve 1, and a black heat absorbing layer 4 is formed. The thickness of the material to be laminated can be controlled according to the holding time by appropriately changing the holding time.

その後、例えば多孔質タングステンで構成され電子放出物質が含浸された陰極基体３を、陰極スリーブ１の外周表面にロウ材等を用いて隙間なく接着する。陰極基体３は、図４に示すように黒色熱吸収層４が形成されている陰極スリーブ１の外周表面に接着される。 Thereafter, the cathode substrate 3 made of, for example, porous tungsten and impregnated with an electron-emitting substance is adhered to the outer peripheral surface of the cathode sleeve 1 without any gaps using a brazing material or the like. The cathode substrate 3 is adhered to the outer peripheral surface of the cathode sleeve 1 on which the black heat absorbing layer 4 is formed, as shown in FIG.

本実施態様によれば、陰極スリーブ１の中空部内面に対向するように棒状のアルミナセラミックス６、その周囲に巻き回されている第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８が配置され、少なくとも陰極基体３が形成される領域に対応する陰極スリーブ１の中空部内面の領域、つまり黒色熱吸収層４が形成される領域は、ほぼ均一な温度で加熱される。その結果、この領域内でアルミナセラミックス６等から蒸発が生じ、中空部内面に付着する黒色熱吸収層４の厚さのばらつきが少なくなる。 According to this embodiment, the rod-shaped alumina ceramics 6 and the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 wound around the rod-shaped alumina ceramics 6 are arranged to face the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1, and at least the cathode The area of the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 corresponding to the area where the base body 3 is formed, that is, the area where the black heat absorbing layer 4 is formed, is heated at a substantially uniform temperature. As a result, evaporation occurs from the alumina ceramics 6 and the like within this region, and variations in the thickness of the black heat absorbing layer 4 adhering to the inner surface of the hollow portion are reduced.

また黒色熱吸収層４は目視で黒色であり、その後、マグネトロン等を動作させるため温度（例えば１０５０℃）が加わっても黒色のままであることが確認されている。そのため本明細書においては、「黒色熱吸収層」と称している。 Further, it has been confirmed that the black heat absorption layer 4 is visually black and remains black even after a temperature (for example, 1050° C.) is applied to operate a magnetron or the like. Therefore, in this specification, it is referred to as a "black heat absorption layer."

なお、第１タングステンヒーター７および／または第２タングステンヒーター８をアルミナセラミックス６の無い状態で１４００～１５００℃に加熱しても、黒色熱吸収層４は形成されない。またその場合、第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８の表面状態に変化はなく、その表面からタングステンを含む物質が蒸発することは確認できなかった。これに対し、本実施態様のように第１タングステンヒーター７および第２タングステンヒーター８が、アルミナセラミックス６（純度９９％）がある状態で、アルミナが蒸発可能な温度である１４００～１５００℃に加熱されると、黒色熱吸収層４が形成される。このとき、特に第２タングステンヒーター８の表面状態が大きく変化し（梨地状に表面が粗れ）、その表面からタングステンを含む物質が蒸発していることが確認されている。これらの結果から、アルミナセラミックス６から蒸発した物質の蒸気と接することで、第１タングステンヒーター７および／または第２タングステンヒーター８の表面からタングステンを含む物質の蒸発が促されているものと考えられる。 Note that even if the first tungsten heater 7 and/or the second tungsten heater 8 are heated to 1400 to 1500° C. without the alumina ceramic 6, the black heat absorption layer 4 is not formed. Further, in that case, there was no change in the surface conditions of the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8, and it was not confirmed that the substance containing tungsten evaporated from the surfaces. On the other hand, as in this embodiment, the first tungsten heater 7 and the second tungsten heater 8 heat the alumina ceramic 6 (purity 99%) to 1400 to 1500°C, which is the temperature at which alumina can evaporate. Then, a black heat absorbing layer 4 is formed. At this time, it has been confirmed that the surface condition of the second tungsten heater 8 in particular changes significantly (the surface becomes rough in a satin-like appearance), and that substances containing tungsten evaporate from the surface. From these results, it is considered that the evaporation of tungsten-containing substances from the surfaces of the first tungsten heater 7 and/or the second tungsten heater 8 is promoted by contact with the vapor of the substance evaporated from the alumina ceramics 6. .

次に陰極スリーブ１の中空部内面に付着し、黒色熱吸収層４を構成する物質について説明する。図５に黒色熱吸収層４の表面状態を観察したＳＥＭ像を示す。図５に示すように、黒色熱吸収層４は０．１μｍ以下程度の粒状物質が積層した層である。この黒色熱吸収層４は、積層させるための時間を適宜選択することで、０．５～５μｍ程度の範囲で所望の厚さで形成することができる。例えば含浸型陰極を備えるマグネトロン等の電子管の動作条件を想定して、温度１０５０℃、保持時間１００時間以上の条件で加熱された場合でも、この粒状物質の形状は変化することなく黒色を維持している。 Next, the substance that adheres to the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1 and forms the black heat absorbing layer 4 will be explained. FIG. 5 shows a SEM image of the surface state of the black heat absorbing layer 4. As shown in FIG. 5, the black heat absorption layer 4 is a layer in which particulate matter of about 0.1 μm or less is laminated. This black heat absorbing layer 4 can be formed to have a desired thickness in the range of about 0.5 to 5 μm by appropriately selecting the lamination time. For example, assuming the operating conditions of an electron tube such as a magnetron equipped with an impregnated cathode, even when heated at a temperature of 1050°C and a holding time of 100 hours or more, the shape of this granular material remains black without changing. ing.

図５に示すように黒色熱吸収層４を構成する粒状物質の大きさは非常に小さいことから緻密な膜が形成される。また積層速度が遅く、高温で形成され、さらに粒状物質が複数の物質で構成されるため、粒状物質と陰極スリーブ１との結合や粒状物質同士の結合が強く、熱抵抗が低い黒色熱吸収層４を得ることができる。この黒色熱吸収層４は、一般的な焼結体からなる熱吸収性膜と比較して、陰極スリーブ１に固着し、容易に剥がれ落ちない膜であることが確認された。 As shown in FIG. 5, the size of the particulate matter constituting the black heat absorbing layer 4 is very small, so that a dense film is formed. In addition, since the lamination speed is slow, the granular material is formed at high temperatures, and the granular material is composed of multiple materials, the bond between the granular material and the cathode sleeve 1 and the bond between the granular materials is strong, and the black heat absorption layer has low thermal resistance. You can get 4. It was confirmed that this black heat absorbing layer 4 was a film that adhered to the cathode sleeve 1 and did not peel off easily, compared to a heat absorbing film made of a general sintered body.

この黒色熱吸収層４の組成について説明する。図６は、黒色熱吸収層４のエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）による元素分析結果である。図６に示すように、タングステン、アルミニウム、酸素、マグネシウムが含まれていることが確認される。また図７は、同時に形成された黒色熱吸収層４の別の部分のＥＤＳによる元素分析結果を示す。図７に示すように、タングステン、アルミニウム、酸素、マグネシウム、カルシウムが含まれていることが確認される。 The composition of this black heat absorbing layer 4 will be explained. FIG. 6 shows the results of elemental analysis of the black heat absorption layer 4 by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). As shown in FIG. 6, it is confirmed that tungsten, aluminum, oxygen, and magnesium are contained. Further, FIG. 7 shows the results of elemental analysis by EDS of another portion of the black heat absorption layer 4 formed at the same time. As shown in FIG. 7, it is confirmed that tungsten, aluminum, oxygen, magnesium, and calcium are contained.

図６、７に示すように黒色熱吸収層４に主に含まれる元素はアルミナセラミックス６、第１タングステンヒーター７、第２タングステンヒーター８に由来するものと考えられる。黒色熱吸収層４には、タングステンが最も多く含まれている。タングステンヒーターは、通常、アルミナセラミックスが共存していない場合、真空雰囲気、温度１４００～１５００℃程度では蒸発しない。しかし、本実施態様においては、このような条件で、かつアルミナセラミックス６の存在下で蒸発していることから、タングステンはアルミナセラミックス６から蒸発した物質の蒸気と反応して蒸発するものと考えられる。蒸発した物質は、陰極スリーブ１の中空部内面では、タングステンとして存在するものと考えられる。また一部のタングステンは、酸素を含む化合物として存在するものと考えられる。これらの物質は、電子管が動作する高温において安定して存在可能だからである。 As shown in FIGS. 6 and 7, the elements mainly contained in the black heat absorption layer 4 are thought to originate from the alumina ceramics 6, the first tungsten heater 7, and the second tungsten heater 8. The black heat absorption layer 4 contains the largest amount of tungsten. Tungsten heaters usually do not evaporate in a vacuum atmosphere at a temperature of about 1400 to 1500°C unless alumina ceramics are present. However, in this embodiment, since tungsten is evaporated under these conditions and in the presence of alumina ceramics 6, it is thought that tungsten evaporates by reacting with the vapor of the substance evaporated from alumina ceramics 6. . The evaporated substance is considered to exist as tungsten on the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve 1. It is also believed that some tungsten exists as a compound containing oxygen. This is because these substances can stably exist at the high temperatures at which the electron tube operates.

図６および図７に見られるマグネシウムとカルシウムは、アルミナセラミックス６に焼結助剤として添加されている酸化マグネシウムと酸化カルシウムに由来するものと考えられる。このマグネシウムやカルシウムは、タングステンと酸素を含む化合物であるタングステン酸とマグネシウムあるいはカルシウムとから構成される化合物、またはアルミニウム酸化物であるアルミン酸とマグネシウムあるいはカルシウムとから構成される化合物などとして存在するものと考えらえる。これらの物質は、電子管が動作する高温においても安定して存在可能だからである。また黒色熱吸収層４にはマグネシウム、カルシウムが含まれていることから、黒色熱吸収層４には、アルミナセラミックス６から蒸発した（アルミナセラミックスに由来する）物質も積層していることがわかる。 The magnesium and calcium seen in FIGS. 6 and 7 are thought to originate from magnesium oxide and calcium oxide added to the alumina ceramics 6 as sintering aids. Magnesium and calcium exist as a compound composed of tungstic acid, which is a compound containing tungsten and oxygen, and magnesium or calcium, or as a compound composed of aluminate, which is an aluminum oxide, and magnesium or calcium. That's what I think. This is because these substances can exist stably even at high temperatures at which electron tubes operate. Furthermore, since the black heat absorption layer 4 contains magnesium and calcium, it can be seen that the black heat absorption layer 4 also includes a layer of material evaporated from the alumina ceramics 6 (originating from the alumina ceramics).

本発明の傍熱型陰極の製造方法によれば、実施形態２で説明した構造の傍熱型陰極に黒色熱吸収層４を形成することもできる。 According to the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention, the black heat absorption layer 4 can also be formed on the indirectly heated cathode having the structure described in the second embodiment.

以上本発明の傍熱型陰極の製造方法の一実施態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、アルミナセラミックスの純度や含まれる焼結助剤の種類、加熱温度や加熱時間等は、適宜選択、設定すればよい。なお、本発明により形成される傍熱型陰極は真空雰囲気で使用されるため、真空度を低下させるおそれのある物質の混入を防ぐ必要があり、アルミナセラミックスの純度は９９％程度が好ましい。また、第１タングステンヒーター７を右巻き、第２タングステンヒーター８を左巻きとすることもできる。 Although one embodiment of the method for producing an indirectly heated cathode of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto. For example, the purity of alumina ceramics, the type of sintering aid contained, heating temperature, heating time, etc. may be selected and set as appropriate. Note that since the indirectly heated cathode formed according to the present invention is used in a vacuum atmosphere, it is necessary to prevent substances that may reduce the degree of vacuum from being mixed in, and the purity of the alumina ceramics is preferably about 99%. Further, the first tungsten heater 7 may be wound right-handed, and the second tungsten heater 8 may be wound left-handed.

（まとめ）
（１）本発明の傍熱型陰極の一実施形態は、陰極スリーブと、前記陰極スリーブの中空部に配置されているヒーターと、前記陰極スリーブの中空部内面を被覆している黒色熱吸収層と、前記陰極スリーブに配置され電子放出物質を担持している陰極基体とを備えている傍熱型陰極であって、前記黒色熱吸収層は、少なくともタングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質で構成することができる。 (summary)
(1) An embodiment of the indirectly heated cathode of the present invention includes a cathode sleeve, a heater disposed in the hollow part of the cathode sleeve, and a black heat absorption layer covering the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. and a cathode substrate disposed in the cathode sleeve and supporting an electron emitting material, wherein the black heat absorption layer is made of a granular material containing at least tungsten and aluminum oxide. It can be composed of

本発明の傍熱型陰極によれば、タングステンと、アルミニウム酸化物とを含む粒状物質の薄膜で構成される黒色熱吸収層が所定の温度に達するまでの時間が短くなり、さらに陰極基体３に担持された電子放出物質が所定の温度に達するまでの時間短くなり、熱電子の放射が開始されるまでの時間を短くすることが可能となる。 According to the indirectly heated cathode of the present invention, the time required for the black heat absorbing layer made of a thin film of granular material containing tungsten and aluminum oxide to reach a predetermined temperature is shortened, and the cathode base 3 The time required for the supported electron-emitting material to reach a predetermined temperature is shortened, and the time required for thermionic emission to begin can be shortened.

（２）前記黒色熱吸収層は、マグネシウムまたはカルシウムの少なくともいずれかを含む粒状物質をさらに含む構成とすることもできる。 (2) The black heat absorbing layer may further include particulate material containing at least one of magnesium and calcium.

（３）本発明の傍熱型陰極の製造方法の一実施態様は、陰極スリーブと、前記陰極スリーブの中空部に配置されているヒーターと、前記陰極スリーブの中空部内面を被覆している黒色熱吸収層と、前記陰極スリーブに配置され電子放出物質を担持している陰極基体とを備えている傍熱型陰極の製造方法であって、前記黒色熱吸収層を、ａ）前記陰極スリーブの中空部内に、棒状のアルミナセラミックスと、前記アルミナセラミックスの周囲に巻き回されている第１タングステンヒーターと、前記第１タングステンヒーターと前記陰極スリーブの中空部内面との間で前記第１タングステンヒーターの周囲に巻き回されている第２タングステンヒーターとを配置する工程、およびｂ）真空雰囲気中で、前記第１タングステンヒーターおよび前記第２タングステンヒーターによって前記アルミナセラミックスを加熱し、前記アルミナセラミックスの一部を蒸発させるとともに、前記第１タングステンヒーターまたは前記第２タングステンヒーターの少なくともいずれかの一部を蒸発させ、前記陰極スリーブの中空部内面に、前記第１タングステンヒーターまたは前記第２タングステンヒーターに由来するタングステンと、前記アルミナセラミックスに由来するアルミニウム酸化物とを少なくとも含む粒状物質を積層させる工程により形成することができる。 (3) An embodiment of the method for manufacturing an indirectly heated cathode of the present invention includes a cathode sleeve, a heater disposed in a hollow part of the cathode sleeve, and a black color covering an inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. A method for producing an indirectly heated cathode comprising a heat absorption layer and a cathode substrate disposed on the cathode sleeve and supporting an electron emitting substance, the method comprising: a) adding the black heat absorption layer to the cathode sleeve; Inside the hollow part, there is a rod-shaped alumina ceramic, a first tungsten heater wound around the alumina ceramic, and a first tungsten heater arranged between the first tungsten heater and the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. and b) heating the alumina ceramics by the first tungsten heater and the second tungsten heater in a vacuum atmosphere, and heating a part of the alumina ceramics. At the same time, at least a part of the first tungsten heater or the second tungsten heater is evaporated, and the tungsten heater or the second tungsten heater is evaporated into the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. It can be formed by a step of laminating granular materials containing at least tungsten and aluminum oxide derived from the alumina ceramics.

（４）前記アルミナセラミックスは、アルミナと、焼結助剤としてマグネシウムの酸化物および／またはカルシウムの酸化物を含み、前記工程ｂ）は、真空雰囲気中で、前記第１タングステンヒーターおよび第２タングステンヒーターによって前記アルミナセラミックスを１４００～１５００℃に加熱することを含み、それにより、マグネシウムまたはカルシウムの少なくともいずれかを含む粒状物質をさらに積層させる工程とすることができる。 (4) The alumina ceramic contains alumina and a magnesium oxide and/or a calcium oxide as a sintering aid, and the step b) is performed in a vacuum atmosphere by combining the first tungsten heater and the second tungsten heater. The step may include heating the alumina ceramics to 1,400 to 1,500° C. with a heater, thereby further laminating a granular material containing at least one of magnesium and calcium.

１０、２０、３０傍熱型陰極
１、３１陰極スリーブ
２、３２ヒーター
３、３３陰極基体
４黒色熱吸収層
５金属キャップ
６アルミナセラミックス
７第１タングステンヒーター
８第２タングステンヒーター 10, 20, 30 indirectly heated cathode 1, 31 cathode sleeve 2, 32 heater 3, 33 cathode substrate 4 black heat absorption layer 5 metal cap 6 alumina ceramics 7 first tungsten heater 8 second tungsten heater

Claims

A cathode sleeve, a heater disposed in a hollow part of the cathode sleeve, a black heat absorption layer covering an inner surface of the hollow part of the cathode sleeve, and a black heat absorption layer disposed in the cathode sleeve supporting an electron emitting substance. An indirectly heated cathode comprising a cathode substrate,
The black heat-absorbing layer is an indirectly heated cathode made of a granular material containing at least tungsten and aluminum oxide.

The black heat absorbing layer further includes a particulate material containing at least one of magnesium and calcium.
The indirectly heated cathode according to claim 1.

A cathode sleeve, a heater disposed in a hollow part of the cathode sleeve, a black heat absorption layer covering an inner surface of the hollow part of the cathode sleeve, and a black heat absorption layer disposed in the cathode sleeve supporting an electron emitting substance. A method for manufacturing an indirectly heated cathode comprising a cathode substrate,
The black heat absorption layer,
a) Inside the hollow part of the cathode sleeve, a rod-shaped alumina ceramic, a first tungsten heater wound around the alumina ceramic, and between the first tungsten heater and the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve. arranging a second tungsten heater wound around the first tungsten heater; and b) heating the alumina ceramic by the first tungsten heater and the second tungsten heater in a vacuum atmosphere; A part of the alumina ceramic is evaporated, and at least a part of the first tungsten heater or the second tungsten heater is evaporated, and the inner surface of the hollow part of the cathode sleeve is filled with the first tungsten heater or the second tungsten heater. 2. A method for producing an indirectly heated cathode, the method comprising: laminating granular materials containing at least tungsten derived from a tungsten heater and aluminum oxide derived from the alumina ceramics.

The alumina ceramics contains alumina and a magnesium oxide and/or a calcium oxide as a sintering aid,
The step b) is
heating the alumina ceramics to 1400 to 1500°C by the first tungsten heater and the second tungsten heater in a vacuum atmosphere,
4. The method for manufacturing an indirectly heated cathode according to claim 3, wherein the step further comprises layering particulate material containing at least one of magnesium and calcium.