JPH0210647A

JPH0210647A - 放電管用陰極

Info

Publication number: JPH0210647A
Application number: JP63159784A
Authority: JP
Inventors: Chikao Kimura; 親夫木村; Kyoichi Sato; 恭一佐藤
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-16
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2792543B2

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、放電管に使用する先端尖鋭の陰極に関し、特
に、高出力で安定的な紫外線発光に最適な放電管用陰極
に関する。

［従来の技術］従来一般に、希ガス放電管に使用される陰極は、タング
ステン、モリブデンの高融点金属粉末を陰極形状にプレ
ス成形した後、これを焼結して空孔率２０〜３０％の多
孔質基体を作成し、得られた多孔質体にＢａＣｏ、−Ｃ
ａＣｏ３−　Ａ　１２０３粉末よりなるバリウムアルミ
ネートを溶融含浸させ、その表面に付着した余剰の電子
放射性物質を機械的に除去してなるものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記の放電管用陰極にあってはバリウム
アルミネートの融点が低いので、スパッタを受は易く蒸
発し易いため、管壁の汚染を招き１発光量が低く制限さ
れ、発光不安定で短寿命であるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的
は、発光出力が高く安定的で長寿命の族１！管用陰極を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］Ｅ記目的を達成するため１本発明に係る放電管用陰極は
、形状的には先端尖鋭の陰極とし、陰極組成物質として
は、高融点金属と、酸化スカンジウム及び／又は酸化イ
ツトリウムとからなり、それらの粉末を一緒に混合成形
した後、焼結してなるものである。高融点金属粉末とし
ては、タングステン、モリブデン、ルテニウム、イリジ
ウムオスミウムのうち、いずれかの組からなる混合物又
は合金も包含される。例えば、酸化スカンジウム粉末は
５〜３０重琶％で、酸化イツトリウム粉末は０〜５重量
％であることが望ましい、高融点金属粉末と上記電子放
射性物質とを混合プレス成形した後、その成形体を真空
中又は還元性雰囲気中にて焼結し、１５〜４０％の気孔
率を有する陰極が望ましい、７ｆｔ子放射性物質は単独
ではないが、少なくともバリウムを有するアルカリ土類
金属と酸化スカンジウム及び／又は酸化イツトリウムと
の化合物でも良い。

［実施例］次に、本発明の詳細な説明する。

第１図はアーク型の実施例の製造工程を示す工程図であ
る。第３図は第１実施例の組成重量％を示す三角グラフ
図で、Ｍはタングステン、モリブデン、ルテニウム、イ
リジウム、オスミウム等の高融点金属（ベースメタル）
粉末を示す。

第１実施例は高融点金属粉末Ｍと酸化イツトリウム（Ｙ
、　ｏ３）粉末と酸化スカンジウム　（ＳＣユ０３）粉
末とを混合成形焼結した放電管用陰極である。

その製造に際し、まず第１図に示す工程Ａにおいて、高
融点金属粉末Ｍと、電子放射性物質となるべき酸化イツ
トリウム粉末と、電子放射性物質となるべき酸化スカン
ジウム粉末とを準備し、重織％で、高融点金属粉末Ｍが
７０〜９５％、酸化イツトリウム粉末が０〜５％、酸化
スカンジウム粉末が５〜３０％の混合粉末を作成する。

電子放射性物質のＩＩ　ａ属酸化物のうち酸化イツトリ
ウム粉末を混合しない場合でも良い、各粉体の組成比に
ついては、ベースメタルＭの抵抗値が上昇する点を目安
として臨界点を選定した。即ち、酸化スカンジウム、酸
化イツトリウムは絶縁性物質であるので、設計段階には
重量比だけでなく体積比を考慮する必要がある。換言す
ると、ベースメタルＭ、酸化物の粒径１粒子数を勘案す
ることが東要であるが、これらの要因を一々選定する代
りに、各粉体が一様分布したとすれば、ベースメタルＭ
粒子が孤立化せずに連続している状態は抵抗値が低く、
孤立化した場合は抵抗値が高くなることに着目して、抵
抗値が上昇する点を上記の如く重量比の臨界点と設定し
た。

次に、作成された混合粉末を工程Ｂにおいて、機械プレ
ス、静水圧等により第２図（Ａ）　　、　（Ｂ）（Ｃ）
に示す如くの先端尖鋭の陰極形状になるように成形する
。第２図（Ａ）の陰極ｌは台付き円錐形でその頂点１ａ
が放電点となるべき通常の陰極形状である。なお、２は
電極棒で、これは焼結前の成。

多工程Ｂで埋め込められ、次の焼結工程における焼き嵌
めにより自然に陰極ｌと溶融結合される。

第２図（Ｂ）の陰極３は頂面３ａを有する切頭円錐形で
、第２図（Ａ）の陰極ｌに比して広い切頭面を有する分
、高い発光出力が得られる。第２図（Ｃ）の電極４は台
付き切頭円錐形の頂面に円柱凹所４ａを設けたもので、
その円周エツジ４ｂが放電部分となり１点としてではな
く線状の放電部分が確保されるので、かかる陰極４によ
っても高い発光出力が得られる。

次に、工程Ｃにおいて上記組成比の成形体の焼結を行な
う、焼結は真空中又は還元性雰囲気中で約２０００°Ｃ
〜２６００＠Ｃで行なう、この温度範囲においては、原
料粉末の粒度分布等との関係により適度の機械的強度を
得られると共に多孔質体の気孔率を１５〜４０％と調製
することができる。かかる焼結工程Ｃにより第７図に示
すように、高融点金属粒体内に散在分布した電子放射性
物質粒体を有する多孔質の焼結体が得られた。

最後に工程りにおいて、その焼結体にプラズマクリーニ
ング等の表面処理を施し焼結体表面に付着した余剰電子
放射物質を物理的又は機械的に除去する。

かかる第１実施例によれば、電子放射性物質ととして高
融点のＩｌａ属酸化物たる酸化イツトリウム又は酸化ス
カンジウムを選定し、焼結多孔体に溶融含浸させるので
なく、予め各粉末を一緒に混合成形し、しかる後その成
形体を焼結したものであるから、高融点の電子放射性物
質の存在によりスパッタを受けにくい、つまり、希ガス
放電管に使用される陰極の蒸発は熱的作用によるものと
イオン衝撃（スパッタ）によるものとがあり、その蒸発
物の主成分はバリウム及び酸化バリウムが殆どを占める
が、第１実施例においてはこれらの蒸発物質を含有せず
、高融点及び低蒸気圧の酸化イツトリウム、酸化スカン
ジウムを含有するものである故、上記蒸発の問題が起こ
らない、したがって高出力長寿命の放電管陰極を実現で
きた。

また製造的には従来の溶融含浸工程を省くことができた
。

第４図は第２実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。

第２実施例は第１実施例と同様の製造工程（第１図図示
）で製造されるが、各粉末の重量％は、高融点金属粉末
Ｍが７０〜９０％、酸化スカンジウムが５〜３０％、バ
リウム及びイツトリウムを含む酸化物（Ｂａ％ＹＹＯ□
）が２〜１０％である。バリウムは単体粉末ではなく、
Ｕａ属のイツトリウムとの化合物であり、結合エネルギ
が大きいので、スパッタを受けに＜＜、第１実施例と同
様の効果を有する。

第５図は第３実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。

高融点金属粉末Ｍが８５〜９８％で、酸化イツトリウム
が０〜５％で、バリウム及びスカンジウムを含む酸化物
（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ，）が２〜１０％である。木実施例も
バリウムは単体粉末でなく、スカンジウムとの化合物で
結合エネルギが大きい、したがって、第１実施例と同様
の効果を有する。

第６図は第４施例の組成重量％を示す三角グラフ図であ
る。

高融点金属粉末Ｍが８０〜９６％で、バリウム及びスカ
ンジウムを含む酸化物（Ｂａ、Ｓａｇｏ□）が２〜１０
％で、バリウム及びイツトリウムを含む酸化物（Ｂａ、
　ＹＹ　Ｏｌ　）が２〜１０％である。ｒｌａ属のスカ
ンジウム又はイツトリウムのみの酸化物を用いることな
く、それらとバリウムの化合物を電子放射性物質として
用いた。これらの電子放射性物質は上記実施例と同様に
結合エネルギが大きいので蒸発の問題が起こらず、スパ
ッタを受けにくい。

［効果］以上説明したように、本発明に係る放電管用陰極は、高
融点金属粉末のみを成形焼結した後電子放射性物質を溶
融含浸させてなるものでなく、電子放射性物質となるべ
き、高融点低蒸気圧の酸化スカンジウム粉末及び／又は
酸化イツトリウム粉末のみや、これらと少なくともバリ
ウムを有するアルカリ土類金属の化合物粉末を用い、各
粉末を混合成形後、その成形体を焼結してなるものであ
るから、次の効果を奏する。

■　電子放射性物質がアルカリ土類金属を主体とするも
のでなく、Ｉｌａ属の高融点低蒸気圧の酸化スカンジウ
ム及び／又は酸化イツトリウムを主体とするものである
ので、スパッタを受けにくく管壁の汚れ等の劣化を防止
でき、安定的で発光出力が大で、長寿命の放電管を実現
できた。特にアーク型放電の高出力の紫外線光源が得ら
れ、照明。

ホトリソグラフィーへの利用、化学反応の促進化、殺菌
過程の迅速化に有効である。

■　基体としての焼結体を低融点の電子放射性物質で溶
融含浸させる煩雑な工程を必然的に排除できる利益があ
り、歩留りが向上し、高信頼性の陰極を量産できた。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク型の実施例の製造工程を示す工程図であ
る。第２図（Ａ）　　、　（Ｂ）　　、　（Ｃ）は本発明に
係る実施例において採用した放電用陰極としての先端尖
鋭の陰極形状を示す斜視図である。第３図は第１実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。第４図は第２実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。第５図は第３実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。第６図は第４実施例の組成重量％を示す三角グラフ図で
ある。第７図は本焼結後の実施例陰極の多孔体を拡大して示す
金属組織の電子顕微鏡写真である。［符号の説明］Ｍ・・・高融点金属粉末、１，３．４・・・放電用陰極
、２・・・電極棒。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高融点金属粉末と、酸化スカンジウム粉末及び／
又は酸化イットリウム粉末とを混合して先端尖鋭の陰極
形状に成形し、しかる後焼結してなることを特徴とする
放電管用陰極。
（２）前記酸化スカンジウム粉末は５〜３０重量％で、
酸化イットリウム粉末は０〜５重量％であることを特徴
とする請求項第１項に記載の放電管用陰極。
（３）前記焼結体は真空中又は還元性雰囲気中にて焼結
して１５〜４０％の気孔率を有することを特徴とする請
求項第１項に記載の放電管用陰極。
（４）高融点金属粉末と、酸化スカンジウム粉末及び／
又は酸化イットリウム粉末と、少なくともバリウムを有
するアルカリ土類金属と酸化スカンジウム及び／又は酸
化イットリウムとの化合物粉末とを混合して先端尖鋭の
陰極形状に成形し、しかる後焼結してなることを特徴と
する放電管用陰極。
（５）前記少なくともバリウムを有するアルカリ土類金
属と酸化スカンジウム及び／又は酸化イットリウムとの
化合物粉末は、重量比２〜１０％であることを特徴とす
る請求項第４項に記載の放電管用陰極。
（６）前記高融点金属粉末は、タングステン、モリブデ
ン、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうち、いず
れかの組からなる混合物又は合金であることを特徴とす
る請求項第１項又は第４項に記載の放電管用陰極。
（７）前記陰極にプラズマクリーニング等の表面処理を
施してなることを特徴とする請求項第１項又は第４項に
記載の放電管用陰極。