JPH02503729A - 消費ディスペンサカソード - 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】 消費ディスペンサカソード 発明の背景 ［発明の技術分野］ この発明は熱電子放射カソードに関するものであり、特に消費ディスペンサカソ ードおよびその製造方法に関するものである。

［関連技術の説明コ ディスペンサカソードはマイクロ波管或いは陰極線管用の主電子源として使用さ れている。ディスペンサカソードにより得られた電子は電子ビームを生成するた めに加速される。

典型的なディスペンサカソードは多孔質タングステンまたはモリブデンのような 耐熱金属体を備えている。バリウム・カルシウムアルミネートのような電子放射 物質が多孔質金属体中に含浸される。カソードが加熱されたとき電子放射材料は 多孔質金属の孔を通って表面に移動する。ディスペンサカソードは本体内に残さ れた放射材料があるかぎり電子を放射する。

ディスペンサカソードの製造にはいくつかの方法が知られている。典型的なその 製造方法は、タングステン粉末を棒体に圧縮し、炉中で粒子が互いに拡散させて 棒体に焼結する。

棒体を一体に保持して機械加工できるようにするために銅がこの棒体中に高温度 で含浸される。その後棒体は旋盤に取り付けられてベレットを形成する所望の寸 法に加工される。所望の寸法にされぺたレットは洗浄され、高温真空炉中で銅を 蒸発させて除去する。それからぺたレットは金属カソードスリーブにろう付けさ れる。その後アルミネート混合物を高温炉中で溶融してペレットの孔に含浸さ競 る。次ぎにペレットの放射面はオスミウム、ルテニウムをスパッターにより被覆 されてもよい。このようにして高信頼性のあるディスペンサカソードが得られる 。しかしながらこのカソードの製造方法は、幾つかの機械加工工程や、ろう付け や焼結のような高温処理工程のような時間を消費し面倒な工程を含んでいる。

１０個のこのようなカソードのバッチは１週間以上を必要とする。宇宙用等の多 くの用途において高い信頼性のあるディスペンサカソードが必要とされている。

しかしながら航空機、ミサイル等のレーダシステムやテレビジョンまたはオシロ スコープ用の陰極線管のような他の応用にはそのような高信頼性ディスペンサカ ソードの製造工程に含まれる工程は最終製品の価格を増加させるため望ましいも のではなく不必要である。

したがって、もっと簡単で費用のかからない製造方法が必要である。

［発明の概要］ それ故、この発明の目的は、従来の技術で得られるよりも簡単で費用のかからな いディスペンサカソードの製造方法を提供することである。

こめ発明の特徴は、耐熱金属と電子放射材料粉末との混合物を金属支持構造中へ 圧縮し、それによって簡単な単一工程で基本的なディスペンサカソードを形成す る点にある。

この発明の効果は、非常に短い期間で多数のカソードを製造できることである。

この発明によるディスペンサカソードはディスペンサカソードのスリーブを形成 する金属支持部材を含む。耐熱金属と電子放射材料の粉末混合物は金属支持構造 中へ一緒に圧縮され含浸されたカソードペレットを形成する。ヒータ素子は電子 放射材料を活性化するためにベレットの背後に取り付けられる。

この発明のその他の目的、利点、および特徴は添付図面を参照して望ましい実施 例の以下の詳細な記載から容易に明かになるであろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図はこの発明により製造されたディスペンサカソードの一部の断面図である 。

第２図は完全なディスペンサカソードの断面図である。

第３図は別の好ましい方法によるディスペンサカソードの分解図である。

第４図は第３図の完全なディスペンサカソードの部分的断面図である。

［発明の詳細な説明］ 第１図および第２図を参照すると、ディスペンサカソードの好ましい製造方法で はまず約１ミルの厚さのモリブデン、タングステン、またはニッケルにより円筒 チューブ１２を製作する。それはディスペンサカソードの支持部材として作用す る。支持部材中の（続いて形成される）含浸カソードベレット１８を保持するた めの手段を形成するように円筒チューブ１２の環状内面１６にモリブデン・レニ ウムからなる保持リング１４が溶接されてもよい。その代りに例えば円筒チュー ブ１２の環状内面１６に環状の溝が型押し、または線引きによって形成されても よい。

酸化アルミニウム粉末、炭酸バリウム粉末、およびは炭酸カルシウム粉末は例え ば直中でローリングすることにより、互いにランダムに混合され、アルミネート 粉末混合物電子放射材料が生成される。固体で形成されても良いこの粉末混合物 は例えば１３Ｂ５０Ｃの高温に加熱され、電子放射材料は酸化物に変換される。

アルミネート粉末混合物は次ぎに純粋なタングステンその他の耐熱金属の粒子と 混合される。活性材料混合物は、それぞれ５：３：２のモル比を有するバリウム 、カルシウム、アルミネートの２０重量％と、タングステン粉末の８０重量％の 混合物が有用であることが発見された。もちろん電子放射ディスペンサカソード の表面に活性材料を供給するように加熱されたとき分解するその他のバリウムを 含む化合物が使用されることができる。

支持部材とアルミネートおよびタングステン粉末のとの混合物は第１ａ図に示さ れるように型２２中に挿入される。型押し部材２６．２８によって縦方向に圧力 が供給され、粉末混合物は支持部材の円筒チューブ中へ圧入され、それによって ベレット１８が形成される。含浸カソードは単一の簡単な工程でその支持部材中 に形成される。ベレット１８は典型的にはカソードの放射表面である窪んで湾曲 した前面２４を有する。

圧縮工程は冷間および熱間のいずれで行われてもよく、ホットプレスは所望の密 度を得るために好ましい。ホットプレスの場合には典型的な圧力としては約４０ 乃至６０ＫＰＳ　１が使用され、コールドプレスの場合には典型的な圧力として は約１００乃至１５０ＫＰＳ　Ｉが使用され、第１ｂ図のベレット１８が形成さ れる。

ヒータ構造３０は、ヒータをベレットに結合することによって、または第２図に 示すようにヒータ構造３０に円筒チューブの端部３２を折曲げて締め付けること によってカソードベレット１８の背後に取付けられる。ヒータ構造３０は例えば 酸化アルミニウム（Ａ１２０３）のような熱伝導性の材料で包囲したフォトエツ チングされたヒータでもよい。その代りに、例えばアルミナセラミックのような 電気絶縁材料に鋳込んだ螺旋状フィラメント線が使用されてもよい。したがって ヒータ構造３０からの熱はカソードベレット１８中の活性材料に伝達され、それ によってこの材料がカソード放射表面に移動して、電子放射中に使用されるにし たがって表面の活性材料を連続的に補充する。

カソードベレット１８の放射前面２４上には被覆が設けられている。この被覆は 例えば約８０乃至７０％のオスミウム／ルテニウムと約２０乃至３０％のタング ステンとの合金から構成されることができる。もちろんその他の比率も使用でき る。被覆はオスミウム／ルテニウムまたはオスミウムおよびタングステンをカソ ードベレット１８の放射前面２４上に同時にスパッタリングすることにより形成 される。被覆はまたカソードベレット１８の放射前面２４上に材料を同時に蒸着 または沈殿させることによって形成されてもよい。被覆は約２．０００乃至１５ ．０００人の厚さを有し、この実施例ではｉｏ、０ｏｅ人の厚さが使用されてい る。

第３図に示す別の実施例では粉末混合物はそこに含浸カソードベレット４８を形 成するカップ状部材４０中に圧入されている。カップ状部材４０は例えば約５ミ ルの厚さのモリブデン・レニウム箔で作られている。カップ状部材４０は当業者 によく知られているようにマンドレルまたは型押し技術によって深絞りにより容 易に製造できる。ヒータ構造４２はカップ状部材４０の下に配置される。カップ 状部材４０およびヒータ構造４２の両者は第４図に示すように第２のカップ状部 材４４中に挿入される。カップ状部材４０および４２、ならびにその間に挟まれ たヒータ構造４２は緊密な関係で保持され、一方策２のカップ状部材４４は例え ば溶接またはハンダ付け４Ｂによってカップ状部材４０に固定される。第２のカ ップ状部材４４も例えば約５ミルの厚さのモリブデン・レニウム箔で作ることが できる。

それ故含浸カソードは機械加工を使用せずに製造され、従来技術で必要とされて いた高温炉処理も焼結も行わないのみならず、低コストで大量のディスペンサカ ソードを製造する方法を簡単にする。

この発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変形を行うことが可能である。

例えばカソードベレットおよびその指示部材の形状は異なったものでもよい。し たがってこの発明は特定の実施例を示して説明してきたが、添付された請求の範 囲に記載されたこの発明の技術的範囲内において当業者は種々の変形、変更を行 うことができることは明白である。

Ｆｉｇ、１ａ。

国際調査報告 １ｍ＋＋＋＋ａｍムーｓ、、−−＋＋−ＰＣＴ／υｓ　　８９１００４０７　　 ２国際調査報告 ＵＳ　ε９００４０７ ＳＡ２εユε５ Ｐａｇｅ　　　　Ｚ ＳＡ２Ｅコε５

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子放射材料粉末と耐熱金属粉末との混合物を生成し、金属支持部材を形 成し、 前記混合物を一緒に前記金属支持部材中に圧入して電子放射表面を有する含浸カ ソード材料のペレットを形成することを特徴とするディスペンサカソードの製造 方法。
2. （２）金属支持部材中に保持手段を形成する工程を含む請求の範囲１記載の方法 。
3. （３）ヒータ素子を設ける工程と、前記ペレットを加熱して前記電子放射材料を 活性化するために前記ペレットに隣接してこのヒータ素子を取付ける工程を含む 請求の範囲２記載の方法。
4. （４）前記電子放射表面にオスミウムおよびルテニウムを被覆する工程を含む請 求の範囲３記載の方法。
5. （５）前記電子放射材料粉末はアルミネート粉末であり、前記耐熱金属粉末はタ ングステン粉末である請求の範囲４記載の方法。
6. （６）保持手段を有する円筒状箔スリーブを形成し、タングステンとアルミネー トの粉末混合物を生成し、スリーブと粉末混合物を型内に配置し、前面の電子放 射表面と背面を有する圧縮されたペレットがスリーブ内に形成されるように前記 混合物をスリーブ中に圧入する工程を有することを特徴とするディスペンサカソ ードの製造方法。
7. （７）ヒータ素子を設ける工程と、前記ペレットを加熱するために前記ペレット の背面にこのヒータ素子を取付ける工程を含む請求の範囲６記載の方法。
8. （８）前記電子放射表面にオスミウムおよび、またはルテニウムを被覆する工程 を含む請求の範囲７記載の方法。
9. （９）第１のカップを形成し、 アルミネート粉末とタングステン粉末との混合物を生成し、前記混合物を前記第 １のカップ中に圧入して前面に電子放射表面を有するペレットを形成し、 ヒータ素子を準備し、 第２のカップを準備し、 ヒータ素子をこの第２のカップに挿入し、続いて第１のカップを挿入し、 第２のカップを第１のカップに取付けることを特徴とするディスペンサカソード の製造方法。
10. （１０）ペレットの前面の電子放射表面にオスミウムおよび、またはルテニウム を被覆する工程を含む請求の範囲９記載の方法。
11. （１１）第１のカップ状支持部材と、 第１のカップ状支持部材中に挿入されたヒータ素子と、電子放射材料粉末と耐熱 金属粉末との混合物があらかじめ定められた密度で圧入され、前記ヒータ素子の 上部で前記第１のカップ状支持部材中に配置されている第２のカップ状部材と、 前記第１のカップ状支持部材に第２のカップ状部材を取付ける手段とを具備して いることを特徴とするディスペンサカソード。
12. （１２）前記第２のカップ状部材は裁頭円錐形状である請求の範囲１１記載のデ ィスペンサカソード。
13. （１３）前記圧入された混合物はオスミウムおよび、またはルテニウムの被覆を 有する請求の範囲１１記載のディスペンサカソード。
14. （１４）前記電子放射材料粉末はアルミネートであり、前記耐熱金属粉末はタン グステンである請求の範囲１１記載のディスペンサカソード。
15. （１５）円筒状の支持部材と、 この支持部材内の一端付近に位置しているタングステンとアルミネートの圧縮さ れたペレットと、このペレットの背後に固定されているフィラメントヒータウエ ハーとを具備していることを特徴とするディスペンサカソード。