JP3068160B2 - 含浸型陰極及びその製造方法 - Google Patents
含浸型陰極及びその製造方法Info
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- JP3068160B2 JP3068160B2 JP16681390A JP16681390A JP3068160B2 JP 3068160 B2 JP3068160 B2 JP 3068160B2 JP 16681390 A JP16681390 A JP 16681390A JP 16681390 A JP16681390 A JP 16681390A JP 3068160 B2 JP3068160 B2 JP 3068160B2
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- electron emission
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として電子ビーム発生装置、陰極線管の電
子源として用いられる含浸型陰極に関する。
子源として用いられる含浸型陰極に関する。
従来、含浸型陰極は以下のような方法で作られてい
る。まず４〜６μｍ程度の平均粒径のタングステン粉末
をプレス成型し、約2000〜2300℃で焼結を行い、気孔率
20〜25％の多孔質タングステンを作る。陰極形状への機
械加工が必要な場合は銅やプラスチックを含浸し、加工
後に熱処理でこれを除去するなどの工程が入るが、多孔
質体にはその後BaCO3を主成分とする化合物を水素雰囲
気中にて約1800℃に加熱、溶融し多孔質体内部に含浸す
る。陰極表面に残った余剰の含浸剤を研摩紙等で除去し
た後、真空中で熱処理を行い、陰極製作の基本工程を完
了する。
る。まず４〜６μｍ程度の平均粒径のタングステン粉末
をプレス成型し、約2000〜2300℃で焼結を行い、気孔率
20〜25％の多孔質タングステンを作る。陰極形状への機
械加工が必要な場合は銅やプラスチックを含浸し、加工
後に熱処理でこれを除去するなどの工程が入るが、多孔
質体にはその後BaCO3を主成分とする化合物を水素雰囲
気中にて約1800℃に加熱、溶融し多孔質体内部に含浸す
る。陰極表面に残った余剰の含浸剤を研摩紙等で除去し
た後、真空中で熱処理を行い、陰極製作の基本工程を完
了する。
このようにして作られた陰極の電子放射面には含浸剤
を詰められた５μｍφ程度の大きさの開孔が無数に存在
している。
を詰められた５μｍφ程度の大きさの開孔が無数に存在
している。
第１図は、そのような電子放射面の一部を拡大した模
式図であり、１は多孔質体、２はその開孔を示す。図示
したように開孔間の間隔をｄ（平均値を）とすると
≒２〜10μｍ程度となっている。また電子放射面（全
面）に対する開孔部分の面積比は20〜50％程度となって
いる。
式図であり、１は多孔質体、２はその開孔を示す。図示
したように開孔間の間隔をｄ（平均値を）とすると
≒２〜10μｍ程度となっている。また電子放射面（全
面）に対する開孔部分の面積比は20〜50％程度となって
いる。
上記のようにして作られた含浸型陰極は、10-7〜10-8
Torrのような非常に良好な真空中では安定して動作する
が、真空度が10-5〜10-7Torrで使用される装置や、工程
中に水蒸気等にさらされることが不可避のような場合に
は電子放出特性の劣化又は不安定動作が引きおこされる
という問題点があった。
Torrのような非常に良好な真空中では安定して動作する
が、真空度が10-5〜10-7Torrで使用される装置や、工程
中に水蒸気等にさらされることが不可避のような場合に
は電子放出特性の劣化又は不安定動作が引きおこされる
という問題点があった。
本発明は上記問題点を解消し、真空度の低い状態にさ
らされても特性の劣化が小さく安定動作が保たれる改善
された含浸型陰極およびその製造方法を提供しようとす
るものである。
らされても特性の劣化が小さく安定動作が保たれる改善
された含浸型陰極およびその製造方法を提供しようとす
るものである。
上記目的を達成するために、本発明はタングステン、
モリブデン等の高融点金属の多孔質体にBaCO3を主成分
とする化合物を溶融、含浸してなる含浸型陰極におい
て、前記多項質体の電子放射面における開孔間の平均間
隔25〜125μｍとし、電子放射面に対する開孔部分の面
積比が0.02〜1.0％となるようにしたものである。
モリブデン等の高融点金属の多孔質体にBaCO3を主成分
とする化合物を溶融、含浸してなる含浸型陰極におい
て、前記多項質体の電子放射面における開孔間の平均間
隔25〜125μｍとし、電子放射面に対する開孔部分の面
積比が0.02〜1.0％となるようにしたものである。
また、上記陰極を作る製造方法として、平均粒径１〜
2.5μｍのタングステン、モリブデン等の高融点金属の
粉末を成型、焼結して多孔質体を作り、該多孔質体にBa
CO3を主成分とする化合物を溶融、含浸した後、前記多
孔質体の電子放射面の開口部分の一部を目詰まりさせる
ことにより、前記平均間隔、前記面積比を有する陰極を
製造するようにしたものである。
2.5μｍのタングステン、モリブデン等の高融点金属の
粉末を成型、焼結して多孔質体を作り、該多孔質体にBa
CO3を主成分とする化合物を溶融、含浸した後、前記多
孔質体の電子放射面の開口部分の一部を目詰まりさせる
ことにより、前記平均間隔、前記面積比を有する陰極を
製造するようにしたものである。
含浸型陰極の電子放射面を本発明のように構成するこ
とにより開孔部分の面積が従来のものに較べ1/100〜1/5
0と格段に小さくなるので低真空下における含浸部分へ
の悪影響が著しく低減される。一方、電子放射特性につ
いては開孔部分の面積が小さくなるにも拘らず以下に述
べる理由で放射電流の低下を招くことはない。
とにより開孔部分の面積が従来のものに較べ1/100〜1/5
0と格段に小さくなるので低真空下における含浸部分へ
の悪影響が著しく低減される。一方、電子放射特性につ
いては開孔部分の面積が小さくなるにも拘らず以下に述
べる理由で放射電流の低下を招くことはない。
バリウムを含む含浸型陰極においては、陰極温度を10
00〜1100℃Ｂに加熱すると含浸した化合物と多孔質体金
属とが界面にて化学反応をおこして遊離バリウムが生成
し、これが陰極表面に拡散してバリウムの単原子層を作
り電子放射源となるが、このバリウム単原子層の拡散距
離は900℃Ｂで約250μｍ、1100℃Ｂで約100μｍであ
る。本発明においては開孔間の平均間隔を125μｍ以下
とするのでバリウム単原子層を電子放射面に隈なく生成
させるには充分短かい間隔であり、その生成は充分に行
なわれ電子放射特性が損われることは全くない。
00〜1100℃Ｂに加熱すると含浸した化合物と多孔質体金
属とが界面にて化学反応をおこして遊離バリウムが生成
し、これが陰極表面に拡散してバリウムの単原子層を作
り電子放射源となるが、このバリウム単原子層の拡散距
離は900℃Ｂで約250μｍ、1100℃Ｂで約100μｍであ
る。本発明においては開孔間の平均間隔を125μｍ以下
とするのでバリウム単原子層を電子放射面に隈なく生成
させるには充分短かい間隔であり、その生成は充分に行
なわれ電子放射特性が損われることは全くない。
また従来の含浸型陰極においては開孔が近接して存在
するため電子放射面に過剰なバリウム原子を生じ、特性
が逆に悪化することがあったが本発明では平均間隔を25
μｍ以上とすることにしたのでそのおそれを軽減するこ
とができる。
するため電子放射面に過剰なバリウム原子を生じ、特性
が逆に悪化することがあったが本発明では平均間隔を25
μｍ以上とすることにしたのでそのおそれを軽減するこ
とができる。
本発明の実施例について以下に説明する。まず、平均
粒径２μｍ、純度99.9％のタングステン粉末を0.5〜1.0
t/cm2の圧力で所要の形状にプレス成型し、その後2200
〜2500℃の還元性雰囲気中で焼結を行い気孔率18〜25％
の多孔質タングステンを得る。多孔質タングステンに銅
又はプラスチックを含浸した後、機械加工により所要の
陰極寸法に加工し、その後熱処理により含浸した銅また
はプラスチックを完全に除去する。
粒径２μｍ、純度99.9％のタングステン粉末を0.5〜1.0
t/cm2の圧力で所要の形状にプレス成型し、その後2200
〜2500℃の還元性雰囲気中で焼結を行い気孔率18〜25％
の多孔質タングステンを得る。多孔質タングステンに銅
又はプラスチックを含浸した後、機械加工により所要の
陰極寸法に加工し、その後熱処理により含浸した銅また
はプラスチックを完全に除去する。
次に、モリブデン等の高融点金属よりなるカソードス
リーブ（カソード支持筒）の端部に上記陰極をMo−Ru粉
末ロウ材により接合し、カソードスリーブの内側に陰極
加熱用ヒータをアルミナ粉末によるポッティングにより
埋め込む。次に、含浸剤としてBaCO3,CaCO3,Al2O3を4:
1:1に混合した化合物を陰極表面に載せ、還元性雰囲気
炉で多孔質体内部に溶融、含浸する。含浸されない余剰
の含浸剤を除去した後＃600〜＃1000メッシュの粗さの
アルミナ製研摩紙を用いて電子放射面を研摩する。この
研摩により多孔質タングステンの表面の薄層に微細な変
形を生じるが、無数に存在する開孔の中の一部はその変
形により目詰まりされ塞がれた状態となる。
リーブ（カソード支持筒）の端部に上記陰極をMo−Ru粉
末ロウ材により接合し、カソードスリーブの内側に陰極
加熱用ヒータをアルミナ粉末によるポッティングにより
埋め込む。次に、含浸剤としてBaCO3,CaCO3,Al2O3を4:
1:1に混合した化合物を陰極表面に載せ、還元性雰囲気
炉で多孔質体内部に溶融、含浸する。含浸されない余剰
の含浸剤を除去した後＃600〜＃1000メッシュの粗さの
アルミナ製研摩紙を用いて電子放射面を研摩する。この
研摩により多孔質タングステンの表面の薄層に微細な変
形を生じるが、無数に存在する開孔の中の一部はその変
形により目詰まりされ塞がれた状態となる。
第２図は本発明の陰極の電子放射面の一部を拡大した
模式図であり、３は多孔質体、４は開孔である。研摩前
の状態では開孔間隔は２〜５μｍ程度であり、電子放射
面に対する開孔部の面積比は10〜20％程度となっている
が、上記研摩を行いその強度（圧力、速度、時間等）を
調節することにより図示したように開孔間隔を＝25〜
125μｍとすることができる。同時に開孔部分の面積比
は0.02〜1.0％となる。上記研摩工程のあと真空炉中で
熱処理を行い含浸型陰極の製作を完了する。
模式図であり、３は多孔質体、４は開孔である。研摩前
の状態では開孔間隔は２〜５μｍ程度であり、電子放射
面に対する開孔部の面積比は10〜20％程度となっている
が、上記研摩を行いその強度（圧力、速度、時間等）を
調節することにより図示したように開孔間隔を＝25〜
125μｍとすることができる。同時に開孔部分の面積比
は0.02〜1.0％となる。上記研摩工程のあと真空炉中で
熱処理を行い含浸型陰極の製作を完了する。
本実施例の陰極を真空度10-5〜10-6Torrの電子ビーム
発生装置に装着し動作させたという、顕著な特性の改善
が見られた。特性例を第３図に示す。第３図は陰極電流
の陰極温度特性を示す特性図であり、５は従来技術によ
る陰極の特性、６は本発明による陰極の特性を示す。本
発明の場合、放射電流特性の改善により図示したように
従来技術のものに較べ約100℃Ｂ低い陰極温度で同一な
陰極電流が得られることが確められた。
発生装置に装着し動作させたという、顕著な特性の改善
が見られた。特性例を第３図に示す。第３図は陰極電流
の陰極温度特性を示す特性図であり、５は従来技術によ
る陰極の特性、６は本発明による陰極の特性を示す。本
発明の場合、放射電流特性の改善により図示したように
従来技術のものに較べ約100℃Ｂ低い陰極温度で同一な
陰極電流が得られることが確められた。
上述の実施例は多孔質体に含浸剤を含浸した後に研摩
工程を設け所要の表面状態を得るようにした場合である
が、製造方法としては、本発明の構成要素である上記開
孔間隔および開孔部分の面積比が得られる加工方法であ
ればよく、上述の方法に限られるものではない。
工程を設け所要の表面状態を得るようにした場合である
が、製造方法としては、本発明の構成要素である上記開
孔間隔および開孔部分の面積比が得られる加工方法であ
ればよく、上述の方法に限られるものではない。
たとえば多孔質体の本体となるべき粒度４〜６μｍの
タングステン粉末の上層に適度な粒度（２μｍ以下）の
タングステン粉末の層（成型後の厚さ約100μｍ）を被
せて一体に成型し、これを焼結することにより、研摩工
程なしで上記と同等な表面状態の得ることが可能であ
る。なお従来の様な方法で表面から内部まで均一な多孔
質体で同様な表面状態を得ることも可能ではあるが、こ
の場合は同時に気孔率が小さくなり、含浸量が減る結果
となるので寿命の点で好ましくない。
タングステン粉末の上層に適度な粒度（２μｍ以下）の
タングステン粉末の層（成型後の厚さ約100μｍ）を被
せて一体に成型し、これを焼結することにより、研摩工
程なしで上記と同等な表面状態の得ることが可能であ
る。なお従来の様な方法で表面から内部まで均一な多孔
質体で同様な表面状態を得ることも可能ではあるが、こ
の場合は同時に気孔率が小さくなり、含浸量が減る結果
となるので寿命の点で好ましくない。
以上説明したように本発明による含浸型陰極は従来技
術によるものに較べ電子放射面における開孔部分の面積
が極めて小さいので低真空雰囲気に強く、且つ充分な電
子放射が得られるので、比較的低真空度雰囲気で使用す
る電子装置の陰極として利用す場合、特にその効果が発
揮される。
術によるものに較べ電子放射面における開孔部分の面積
が極めて小さいので低真空雰囲気に強く、且つ充分な電
子放射が得られるので、比較的低真空度雰囲気で使用す
る電子装置の陰極として利用す場合、特にその効果が発
揮される。
また前述のように製造方法としては本実施例の他に種
々考えられるが実施例のような方法によった場合は、多
孔質体内部の気孔率は18〜25％と大きくとれるので含浸
剤を充分に貯えることができ、且つ開孔部分の面積が小
さく作られるので含浸剤の蒸発を充分抑制でき、寿命の
点でも好結果が得られる。
々考えられるが実施例のような方法によった場合は、多
孔質体内部の気孔率は18〜25％と大きくとれるので含浸
剤を充分に貯えることができ、且つ開孔部分の面積が小
さく作られるので含浸剤の蒸発を充分抑制でき、寿命の
点でも好結果が得られる。
第１図は従来技術による含浸型陰極の電子放射面の拡大
模式図、第２図は本発明による同上陰極の拡大模式図、
第３図は陰極電流の対陰極温度特性を示す特性図であ
り、本発明によるものと従来技術によるものとを対比し
て示す。 1,3……多孔質体、2,4……開孔、 ５……従来技術による含浸型陰極の特性、 ６……本発明による含浸型陰極の特性。
模式図、第２図は本発明による同上陰極の拡大模式図、
第３図は陰極電流の対陰極温度特性を示す特性図であ
り、本発明によるものと従来技術によるものとを対比し
て示す。 1,3……多孔質体、2,4……開孔、 ５……従来技術による含浸型陰極の特性、 ６……本発明による含浸型陰極の特性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−100659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−116330（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−16499（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭44−10810（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 1/14,1/28 H01J 9/04,29/04
Claims (2)
- 【請求項１】タングステン、モリブデン等の高融点金属
の多孔質体にBaCO3を主成分とする化合物を溶融、含浸
してなる含浸型陰極において、前記多孔質体の電子放射
面における開孔間の平均間隔を25〜125μｍとし、電子
放射面に対する開孔部分の面積比を0.02〜1.0％とした
ことを特徴とする含浸型陰極。 - 【請求項２】平均粒径１〜2.5μｍのタングステン、モ
リブデン等の高融点金属の粉末を成型、焼結して多孔質
体を作り、該多孔質体にBaCO3を主成分とする化合物を
溶融、含浸した後、前記多孔質体の電子放射面に研摩加
工を加えて該電子放射面の開孔部分の一部を目詰まりさ
せ、請求項１項記載の含浸型陰極を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16681390A JP3068160B2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | 含浸型陰極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16681390A JP3068160B2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | 含浸型陰極及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461723A JPH0461723A (ja) | 1992-02-27 |
| JP3068160B2 true JP3068160B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=15838142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16681390A Expired - Fee Related JP3068160B2 (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | 含浸型陰極及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068160B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-27 JP JP16681390A patent/JP3068160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461723A (ja) | 1992-02-27 |
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