JPH01292726A - 熱放射物からなる直接加熱陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高出力な電子管又は電子顕微鏡のフィラメント
のための直接加熱陰極に関する。

（従来の技術） 上記のタイプの管に用いられる直接加熱陰極は一般にト
リウムタングステンのワイヤによって作られだ円柱状の
スリーブによって形成される。これらのワイヤはら線状
に曲げられ、ひだを形成するために円柱の母屋について
対向するように傾角をなした２つの面で分けられる。２
つの面のワイヤはハンダ付けによって各交差点で接して
いる。

このようにして得られる構造は例えばナフタリン又はア
セチレンの蒸気の気相での熱によって浸炭される。

そのワイヤは電流の循環による約１７００℃の作用温度
に順応される。この温度に対するタングステンのワイヤ
の熱は電子の放射を発生させる。

このタイプの構造での動作のオン／オフの繰り返しは頻
繁に電子管の特性に影響を及ぼす永久的な変形を導くこ
とになる。これらの変形は熱によるタングステンの多大
な膨張によるものである。

また、熱分解によって作られたグラファイトを用いた直
接加熱陰極がある。この物質は機械的なかつ温度の性質
の物質として知られている。

これらの陰極は空洞、円柱状の、熱分解によって作られ
たグラファイトブランクからなる。このブランクはメツ
シュで形成されたすかし細工の構造に機械的に作られた
ものである。熱分解で作られたグラファイトを用いたブ
ランクの上に熱放射の能力をもつ物質の層が設けられる
。この熱放射物は陰極の作用温度において熱分解で作ら
れたグラファイトと適合しなければならない。これらの
陰極の利点は実際変形しないということである。

というのは、熱分解で作られたグラファイトの熱膨張係
数は低いからである。このタイプの陰極の膨張はトリウ
ムタングステンで作られた陰極の膨張と比べて３倍も小
さい。例えば、直径４０［ｍｍｌのタングステンの陰極
は普通の作用温度で熱したとき１８０〔μｍ〕膨張する
。熱分解で作られたグラファイトを用いた、上記と同じ
直径の陰極は６０〔μｍ〕しか膨張しない。また、出力
電子管では制御グリッドは一般に熱分解で作られたグラ
ファイトで作成される。中空円筒のような形をした制御
グリッドは陰極を取り囲んでいる。動作中、もはや陰極
と制御グリッドを形成する物質の熱作用での違いに関す
る機械的な課題ではない。

陰極と制御グリッドのスペースで相当の縮小とみなすこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題） 熱放射物の一例としては希土類元素のホウ化物であるヘ
キサホウ化ランタン（ＬａＢ６）がある。それは高い熱
放射の能力を持っている。１５００℃において、この物
質からの熱電子の放射は２〔Ａ／ｃＩ１１２〕である。

グラファイトとの反応は低い。膨張係数はタングステン
に比べて低い。対照してみると、蒸発は熱されるとすぐ
に非常によ（なる。しかし、これはこのタイプの陰極の
寿命を約１０００時間に制限し、破壊につながってしま
う。

本発明は高い熱放射を持ち、寿命の向上できる直接加熱
陰極を提供することによって上記の欠点を解決すること
を目的とする。

（発明の概要） 本発明は蒸発作用による熱放射物の損失を制限するため
に耐火性の物質の層で覆われた熱放射物から成る実際に
変形することのない直接加熱陰極を提供する。

その耐火性の物質は蒸発の速度が低いものが選ばれる。

また、それは耐酸化性および耐イオン衝撃性のよいもの
でなければならない。それは誇張された方法で電子の放
射をみだすことのない十分薄い層に置かれる。

好ましくは、陰極は熱放射物の層で覆われ、熱分解で作
られたグラファイトの基台によって形成される。その熱
放射物の層は更に耐火性の物質の上質なＭで覆われてい
る。熱分解で作られたグラファイトの低い熱膨張係数の
ために、本実施例は変形しない陰極を得ることができる
。

本発明の他の特徴及び効果は以下の実施例力餐ら考えら
れるものである。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に係る直接加熱陰極は、好ましくは空洞、円柱状
の、熱分解によって作られたグラファイトブランクによ
って形成される。このブランクはメツシュ状に形成され
たすかし細工の構造になるように機械的に作られる。熱
は各メツシュからなる格子で電流の循環によってなされ
る。

ブランクは希土類元素のホウ化物、例えばヘキサホウ化
ランタン（ＬａＢ３）の層で覆われる。蒸着は好ましく
はプラズマ内に例えばアルゴンと水素の等しい量が存在
する中ヘキサホウ化ランタンの粉をスプレーする方法に
よって行なわれる。この作用は大気圧、又は好もしくは
非常に高い気圧の元、非常に高い温度で行なう。

粉の流量は約１　［ｋｇ／ｈｌであり、プラズマと陰極
の間の距離は３０ｃｍ〜ＩＩ！＋である。プラズマの特
徴はガスの量１０ｃｍ３当たり、約４００　　［Ａ］の
電流及び約４０［Ｖ］である。

ヘキサホウ化ランタンの層の厚さは好ましくは１０〜１
００〔μｍ〕である。ヘキサホウ化ランタンは高い熱イ
オンの放射となるように選ばれたものである。しかし、
ヘキサホウ化ランタンの蒸着は熱されたとき大変よい。

蒸発による物質の損失を制限するために、メキサホウ化
ランタンは耐火性の物質の薄膜で覆われる。

耐火性の物質は緻密で、かつ均質な層を形成するだめに
蒸着される。この蒸着は好ましくはヘキサホウ化ランタ
ンの蒸着のために用いた方法と同様にプラズマ内で耐火
性の物質の粉をスプレーする方法によって成される。耐
火性の物質の厚さは好ましくは１０〜１００〔μｍ〕で
ある。

この蒸着のために用いられるため選ばれた物質は耐火性
で、かつ低い蒸発の速度及び耐酸化性並びに耐イオン衝
撃性を持っている。それらは逆にヘキサホウ化ランタン
の熱放射特性に影響をおよぼさない。また、それらは溶
解した状態で、固有の物理学又は科学の特性、例えば化
学量論の品質における変化の原因がな（して行なわれる
ように選ばれる。

この耐火性の層を持つ陰極の熱の発散は減らされる。

これは熱容量に対する電子の放射の割合が従来のヘキサ
ホウ化ランタンの陰極に比べて十分に増加されることを
意味する。熱分解によって作られたグラファイトの低い
膨張係数のために陰極は実際に変形することはない。

本発明に適応できる耐火性の物質は多（ある。

第１の実施例として、耐火性の物質は遷移元素とホウ素
との化合物の中から選ばれる。これらの金属はｒＥＬＳ
ＥＶＩＥＲ５ＣＩＥＮＴＩＦＩＣＰＵＢＬＩＳＨＩＮＧ
　ＣＯＭＰ　Ｊによって発表し、アール、ビー、ヘルー
ブ氏（Ｒ，Ｂ、ＨＥＳＬＯＰ）とケイ、ジョーン氏（Ｋ
、ＪＯＮＥＳ　）によって無機物として開示した元素周
期表の分類のＩＶ　Ａ、　Ｖ　Ａ、　ＶＩ　Ａ、■Ａ段
にあるものである。例えば、以下に示す物質の１つが用
いられるニホウ化チタン　　　　　　　　ＴｉＢｚホウ
化ジルコニウム　　　　　ＺｒＢ　ｚホウ化ハフニウム
　　　　　　ＨｆＢ。

ホウ化ニオビウム　　　　　　ＮｂＢ２ホウ化バナジウ
ム　　　　　　ＶＢ、又はＶ−Ｂｚホウ化モリブデン　
　　　　　ＭｏＢｚホウ化レニウム　　　　　　　Ｒｅ
Ｂ＊第２の実施例として、耐火性の物質はホウ素とプラ
チナ金属の１つとの化合物である。

例えば、以下に示す物質の１つが用いられるニホウ化ル
テニウム　　　　　　ＲｕＢ又はＲｕｚＢａホウ化ロジ
ウム　　　　　　　Ｒｈ？Ｂ、又はＲｈＢ第３の実施例
として、耐火性の物質はケイ素と任意の金属との化合物
である。例えば、次のようなものがある。

ケイ化モリブデン　　　　ＭｏＳｉｘ又はＭｏ５Ｓｉａ
ケイ化ニオビウム　　　　Ｎｂ５ｉｚ又はＮｂａＳｉｓ
ケイ化バナジウム　　　　Ｖ５Ｓｉ、　ＶｓＳｆｓ又は
ＶＳｉ　２ケイ化タングステン　　　ＷＳ１ｇ ケイ化レニウム　　　　　Ｒｅ５ｉｚ又はＲｅ５Ｓｉｉ
ケイ化ロジウム　　　　　Ｒｈ、Ｓｉ又はＲｈＳｉケイ
化ジルコニウム　　　ＺｒｇＳｉ４ケイ化イリジウム　
　　　Ｉｒ５Ｓｉｚ又はＩｒＳｉケイ化ルテニオウム　
　　ＲｕｚＳｉｓ又はＲｕＳｉ第４の実施例として、耐
火性の物質は炭素と任意の金属との化合物である。例え
ば、次のようなものがある。

炭化ベリリウム　　　　　ＢｅａＣ 炭化チタン　　　　　　　ＴｉＣ 炭化バナジウム　　　　　Ｖ２Ｃ 炭化ジリコニウム　　　　ＺｒＣ 陰極がグラファイトの基台なしで耐火性の層で覆われた
ヘキサホウ化ランタンなどの放射性の物質を用いて直接
に形成されることが考えられる。また、基台がグラファ
イトの他であることも考えられる。

本発明は熱放射物や耐火性の物質の合成物として述べた
例に限定しない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、高い熱放射の能
力を持ち、変形することなく、かつ寿命が向上する直接
加熱陰極を提供できる。

【図面の簡単な説明】

（図面なし）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発作用による熱放射物の損失を制限するために
   耐火性の物質の層で覆われた熱放射物からなることを特
   徴とする直接加熱陰極。
2. （２）前記熱放射物は熱分解で作られたグラファイトを
   用いた基台を覆っていることを特徴とする請求項１記載
   の直接加熱陰極。
3. （３）前記熱放射物が希土類元素のホウ化物であること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の直接加熱陰極
   。
4. （４）前記熱放射物がヘキサホウ化ランタン（ＬａＢ＿
   ６）であることを特徴とする請求項３記載の直接加熱陰
   極。
5. （５）前記耐火性の物質の層の厚さを１０〜１００〔μ
   ｍ〕とすることを特徴とする請求項１記載の直接加熱陰
   極。
6. （６）前記耐火性の物質がホウ素と遷移元素との化合物
   であることを特徴とする請求項１記載の直接加熱陰極。
7. （７）前記耐火性の物質がホウ化チタン（ＴｉＢ＿２）
   、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ＿２）、ホウ化ハフニウ
   ム（ＨｆＢ＿２）、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ＿２）、
   ホウ化ニオビウム（ＮｂＢ＿２）、ホウ化バナジウム（
   ＶＢ＿２又はＶ＿３Ｂ＿２）又はホウ化レニウム（Ｒｅ
   Ｂ＿３）であることを特徴とする請求項６記載の直接加
   熱陰極。
8. （８）前記耐火性の物質がホウ素とプラチナ金属の１つ
   との化合物であることを特徴とする請求項１記載の直接
   加熱陰極。
9. （９）前記耐火性の物質がホウ化ルテニウム（ＲｕＢ又
   はＲｕ＿２Ｂ＿３）又はホウ化ロジウム（ＲｈＢ又はＲ
   ｈ＿７Ｂ＿３）であることを特徴とする請求項８記載の
   直接加熱陰極。
10. （１０）前記耐火性の物質がケイ素と任意の金属との化
    合物であることを特徴とする請求項１記載の直接加熱陰
    極。
11. （１１）前記耐火性の物質がケイ化モリブデン（ＭｏＳ
    ｉ＿２又はＭｏ＿５Ｓｉ＿３）、ケイ化ニオビウム（Ｎ
    ｂＳｉ＿２又はＮｂ＿５Ｓｉ＿３）、ケイ化バナジウム
    （Ｖ＿３Ｓｉ、Ｖ＿５Ｓｉ＿３又はＶＳｉ＿２）、ケイ
    化タングステン（ＷＳｉ＿２）、ケイ化レニウム（Ｒｅ
    Ｓｉ＿２又はＲｅ＿５Ｓｉ＿３）、ケイ化ロジウム（Ｒ
    Ｈ＿２Ｓｉ又はＲｈＳｉ）、ケイ化ジルコニウム（Ｚｒ
    ＿５Ｓｉ＿４）、ケイ化イリジウム（Ｉｒ＿３Ｓｉ＿２
    又はＩｒＳｉ）又はケイ化ルテニウム（Ｒｕ＿２Ｓｉ＿
    ３又はＲｕＳｉ）であることを特徴とする請求項１０記
    載の直接加熱陰極。
12. （１２）前記耐火性の物質が金属との炭化物であること
    を特徴とする請求項１記載の直接加熱陰極。
13. （１３）前記耐火性の物質が炭化ベリリウム（Ｂｅ＿２
    Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化バナジウム（Ｖ＿２
    Ｃ）又は炭化ジリコニウム（ＺｒＣ）であることを特徴
    とする請求項１２記載の直接加熱陰極。