JPH03173035A - ディスペンサー陰極 - Google Patents
ディスペンサー陰極Info
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- JPH03173035A JPH03173035A JP2305938A JP30593890A JPH03173035A JP H03173035 A JPH03173035 A JP H03173035A JP 2305938 A JP2305938 A JP 2305938A JP 30593890 A JP30593890 A JP 30593890A JP H03173035 A JPH03173035 A JP H03173035A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/14—Solid thermionic cathodes characterised by the material
- H01J1/142—Solid thermionic cathodes characterised by the material with alkaline-earth metal oxides, or such oxides used in conjunction with reducing agents, as an emissive material
-
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- H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J29/04—Cathodes
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
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。
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〕
この発明はディスペンサー陰極に係、特にビーム電流が
高密度化され、その寿命の延びた貯蔵形のディスペンサ
ー陰極（Ｃａｖｉｔｙ ｔｅｓｅ＋ｖｏｉ＋ ｔｙｐｅ
ｄｄｉｓｐｅｎｓｅ「ｃａｔｈｏｄｅ ）に関するもの
である。
高密度化され、その寿命の延びた貯蔵形のディスペンサ
ー陰極（Ｃａｖｉｔｙ ｔｅｓｅ＋ｖｏｉ＋ ｔｙｐｅ
ｄｄｉｓｐｅｎｓｅ「ｃａｔｈｏｄｅ ）に関するもの
である。
一般に、ディスペンサー陰極はその構造によって貯蔵形
（ＣａｖＮｙ ｔｅ＋ｅ＋ｙｏｉ＋ ｔ７ｐｅ ）
（第２図参照）、含浸形（Ｉ ｍｐｒＢｎａｔｅ ｔ７
ｐｅ ） （第３図参照）、焼結形（５ｉｎｔｅ＋ｅｄ
４７ｐｅ）などで大別されるが、これらの共通的特徴は
、ビーム電流の高密度化が可能であり、その寿命もとて
も長いということである。
（ＣａｖＮｙ ｔｅ＋ｅ＋ｙｏｉ＋ ｔ７ｐｅ ）
（第２図参照）、含浸形（Ｉ ｍｐｒＢｎａｔｅ ｔ７
ｐｅ ） （第３図参照）、焼結形（５ｉｎｔｅ＋ｅｄ
４７ｐｅ）などで大別されるが、これらの共通的特徴は
、ビーム電流の高密度化が可能であり、その寿命もとて
も長いということである。
しかし、これらのディスペンサー陰極は１１００℃〜１
２００℃程度の高温下で動作されるので、実際ブラウン
管等の電子管に採用しにくいという短所があった。すな
わち、熱電子放出がなされるため、大量の熱エネルギが
要るので大容量のヒータを設けなければならないし、こ
のヒータからの熱によっても変形の生じない素材でその
部品を製造しなければならない。そして、他の部品、例
えば陰極の胴体の支持装置と、制御グリッドと、スクリ
ーングリッドなどのすべての部品も耐熱性素材で製造さ
れるべきである。
２００℃程度の高温下で動作されるので、実際ブラウン
管等の電子管に採用しにくいという短所があった。すな
わち、熱電子放出がなされるため、大量の熱エネルギが
要るので大容量のヒータを設けなければならないし、こ
のヒータからの熱によっても変形の生じない素材でその
部品を製造しなければならない。そして、他の部品、例
えば陰極の胴体の支持装置と、制御グリッドと、スクリ
ーングリッドなどのすべての部品も耐熱性素材で製造さ
れるべきである。
そのため、現在、前述のような問題点を改善するための
研究開発がなされて来て、下記のような先行技術が知ら
れている。
研究開発がなされて来て、下記のような先行技術が知ら
れている。
アメリカ特許４，８２３．０４４号には、第２図に示す
ように、貯蔵槽３ａに装入された電子放出物質の表面２
ａに、ＯｓＳ Ｉ ｒＳＲｅ、Ｒｕ等の白金族の元素と
タングステンよりなる多孔性金属基体１ａとを装着した
技術が開示されている。
ように、貯蔵槽３ａに装入された電子放出物質の表面２
ａに、ＯｓＳ Ｉ ｒＳＲｅ、Ｒｕ等の白金族の元素と
タングステンよりなる多孔性金属基体１ａとを装着した
技術が開示されている。
しかし、このようなディスペンサー陰極の動作温度は約
１０００℃で、約７５０〜８００℃で動作する酸化物陰
極に比べて動作温度が高いので、前述のような問題点が
やはり残っている。
１０００℃で、約７５０〜８００℃で動作する酸化物陰
極に比べて動作温度が高いので、前述のような問題点が
やはり残っている。
一方、動作温度が８００〜９００℃程度に下がったスカ
ンジウム系含浸形陰極が特開昭６１−１３５２６号公報
に開示されている。ここに開示された含浸形陰極は、第
３図に示すように、タングステンＷとスカンジウムＳｃ
を主材料とする薄膜層１ｂが電子放出物質２ｂの表面に
形成されている。このようなスカンジウム系含浸形陰極
においては、Ｂａ酸化物とＳｃ酸化物の反応による逆作
用が問題となる。すなわち、熱電子放出源たるＢａ酸化
物とＳｃ酸化物が反応することになると、その副産物と
してＢ ａ ３Ｓ Ｃ４０９などが生成され熱電子放出
物質表面に蓄積される。このため、熱電子放出特性が部
分的に不安定になり、電子放出表面にＢａ−３ｃ−０に
よる単原子層を形成するための時間、すなわち活性化エ
イジング時間がとても長くなるので、製造・生産性が低
くなり、熱電子放出特性においても局部的な不均一化が
招かれる。
ンジウム系含浸形陰極が特開昭６１−１３５２６号公報
に開示されている。ここに開示された含浸形陰極は、第
３図に示すように、タングステンＷとスカンジウムＳｃ
を主材料とする薄膜層１ｂが電子放出物質２ｂの表面に
形成されている。このようなスカンジウム系含浸形陰極
においては、Ｂａ酸化物とＳｃ酸化物の反応による逆作
用が問題となる。すなわち、熱電子放出源たるＢａ酸化
物とＳｃ酸化物が反応することになると、その副産物と
してＢ ａ ３Ｓ Ｃ４０９などが生成され熱電子放出
物質表面に蓄積される。このため、熱電子放出特性が部
分的に不安定になり、電子放出表面にＢａ−３ｃ−０に
よる単原子層を形成するための時間、すなわち活性化エ
イジング時間がとても長くなるので、製造・生産性が低
くなり、熱電子放出特性においても局部的な不均一化が
招かれる。
本発明はこれらの点に鑑みなされたものであり、低温下
においてもビーム電流の高密度化を図ることができ、持
続的で安定した電子放出特性を有するディスペンサー陰
極を提供することを目的とする。
においてもビーム電流の高密度化を図ることができ、持
続的で安定した電子放出特性を有するディスペンサー陰
極を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は活性化エイジ４ング時間が大
幅に縮まって製造・生産性を向上させることのできるデ
ィスペンサー陰極を提供することである。
幅に縮まって製造・生産性を向上させることのできるデ
ィスペンサー陰極を提供することである。
前記の目的を達成するため、請求項第１項記載の本発明
のディスペンサー陰極は、ＢａおよびＢａ酸化物の中の
少なくとも一つを含む電子放出物質と、前記電子放出物
質の上部に置かれた拡散空洞部を提供する多孔性金属基
体とを具備するディスペンサー陰極において、前記電子
放出物質にタングステン酸スカンジウムを含有させてな
ることを特徴とする。
のディスペンサー陰極は、ＢａおよびＢａ酸化物の中の
少なくとも一つを含む電子放出物質と、前記電子放出物
質の上部に置かれた拡散空洞部を提供する多孔性金属基
体とを具備するディスペンサー陰極において、前記電子
放出物質にタングステン酸スカンジウムを含有させてな
ることを特徴とする。
また、請求項第２項記載の本発明は、前記タングステン
酸スカンジウムが５ｃＷＯ５ｃ２３１２ゝ ５ＷＯ１２の中の少なくとも一つであることを特徴とす
る。
酸スカンジウムが５ｃＷＯ５ｃ２３１２ゝ ５ＷＯ１２の中の少なくとも一つであることを特徴とす
る。
また、請求項第３項記載の本発明は、前記タングステン
酸スカンジウムの含有量が前記電子放出物質の総重量の
２〜３０％であることを特徴とする。
酸スカンジウムの含有量が前記電子放出物質の総重量の
２〜３０％であることを特徴とする。
請求項第１項から３項にあるように、本発明のディスペ
ンサー陰極は、前記多孔性金属基体の低部にＳｃ供給源
を備えさせ、前記Ｓｃ供給源の素材として５ｃＷＯおよ
び／または５ｃ６２ ３ １２’ ＷＯ３２を使用し、その素材自体を電子放出物質に混合
させているため、低温下においてもビーム電流の高密度
化を図ることができ、持続的で安定した電子放出特性を
発揮することができる。
ンサー陰極は、前記多孔性金属基体の低部にＳｃ供給源
を備えさせ、前記Ｓｃ供給源の素材として５ｃＷＯおよ
び／または５ｃ６２ ３ １２’ ＷＯ３２を使用し、その素材自体を電子放出物質に混合
させているため、低温下においてもビーム電流の高密度
化を図ることができ、持続的で安定した電子放出特性を
発揮することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図には本発明の一実施例である貯蔵形のディスペン
サー陰極が図示されている。この陰極はカップ形の貯蔵
槽３ｃと、これに装入される電子放出物質２ｃと、前記
電子放出物質２ｃの上部に置かれる多孔性金属基体ＩＣ
と、前記貯蔵槽３Ｃを支持固定しヒータ５Ｃを内臓する
スリーブ４Ｃとを具備する 前記貯蔵槽３Ｃとスリーブ４Ｃとは、ＭＯｌＴａ等の高
融点金属によって形成されており、前記電子放出物質２
Ｃはバリウムカルシウムアルミネートによって形成され
ているとともに、５Ｃ２Ｗ Ｏおよび／またはＳ ｃ
Ｗ Ｏｌ ２が適量含ま３ １２
６れている。一方、前記多孔性金属基体Ｉ
ＣはタングステンＷ等の耐熱性金属粉末を焼結処理して
形成されたもので、場合によってＩ ｒ、０ｓＳＲｕｓ
Ｒｅ等の白金族元素が選択的に含有させられる。
サー陰極が図示されている。この陰極はカップ形の貯蔵
槽３ｃと、これに装入される電子放出物質２ｃと、前記
電子放出物質２ｃの上部に置かれる多孔性金属基体ＩＣ
と、前記貯蔵槽３Ｃを支持固定しヒータ５Ｃを内臓する
スリーブ４Ｃとを具備する 前記貯蔵槽３Ｃとスリーブ４Ｃとは、ＭＯｌＴａ等の高
融点金属によって形成されており、前記電子放出物質２
Ｃはバリウムカルシウムアルミネートによって形成され
ているとともに、５Ｃ２Ｗ Ｏおよび／またはＳ ｃ
Ｗ Ｏｌ ２が適量含ま３ １２
６れている。一方、前記多孔性金属基体Ｉ
ＣはタングステンＷ等の耐熱性金属粉末を焼結処理して
形成されたもので、場合によってＩ ｒ、０ｓＳＲｕｓ
Ｒｅ等の白金族元素が選択的に含有させられる。
前述した電子放出物質２Ｃは下記のような手順で製造さ
れる。
れる。
ＢａＣ０、ＣａＣ０、Ａｌ２Ｏ３を４＝１＝３
１または５：３：２のモル（ｍｏｌｅ）比に混合した後
、１２００ないし１４００℃の範囲の温度で約８時間焼
成する。そして、焼成完了後、前記焼成体、すなわちバ
リウムカルシウムアルミネートにタングステン粉末を２
０〜５０％の重量比に混合する。そして、別途にタング
ステン（Ｗ）と酸化スカンジウム（ＳＣ２０３）の粉末
を適定比に混合後、酸化性雰囲気下で焼成して５Ｃ２Ｗ
３０ または５ｃＷＯ１２あるいはこれらの混合体１２
６ を製造する。引き続き、前記のバリウムカルシウムアル
ミネートおよびタングステン粉末混合体に、前記したＳ
Ｃ２Ｗ ３０１２および／または５Ｃ６ＷＯ１２粉末
を２〜３０ｗｔ％程度混合する。
、１２００ないし１４００℃の範囲の温度で約８時間焼
成する。そして、焼成完了後、前記焼成体、すなわちバ
リウムカルシウムアルミネートにタングステン粉末を２
０〜５０％の重量比に混合する。そして、別途にタング
ステン（Ｗ）と酸化スカンジウム（ＳＣ２０３）の粉末
を適定比に混合後、酸化性雰囲気下で焼成して５Ｃ２Ｗ
３０ または５ｃＷＯ１２あるいはこれらの混合体１２
６ を製造する。引き続き、前記のバリウムカルシウムアル
ミネートおよびタングステン粉末混合体に、前記したＳ
Ｃ２Ｗ ３０１２および／または５Ｃ６ＷＯ１２粉末
を２〜３０ｗｔ％程度混合する。
このような段階を経て製造された最終の金属粉末混合体
を貯蔵槽３Ｃに装入した後、プレスジグ（Ｐｒｅｓ
ｉｉｇ）で圧縮成形することによって、貯蔵槽３Ｃ内の
電子放出物質２Ｃを成形する。そして、前記した多孔性
金属基体ＩＣは、通常的なもので約５μｍの粒径を有す
るタングステン粉末を圧縮成形した後、これを焼結処理
し、その後溶接固定してなるものであり、これには別途
のＩｒ、Ｏｓ等の白金族元素が含まれることもある。
を貯蔵槽３Ｃに装入した後、プレスジグ（Ｐｒｅｓ
ｉｉｇ）で圧縮成形することによって、貯蔵槽３Ｃ内の
電子放出物質２Ｃを成形する。そして、前記した多孔性
金属基体ＩＣは、通常的なもので約５μｍの粒径を有す
るタングステン粉末を圧縮成形した後、これを焼結処理
し、その後溶接固定してなるものであり、これには別途
のＩｒ、Ｏｓ等の白金族元素が含まれることもある。
以上の通り詳細に述べた本発明によるディスペンサー陰
極は、低い仕事関数を有するＢａ−３ｃ−０の単原子層
の生成元素たるＳｃの供給源が従来と違って多孔性金属
基体の底部に置かれるように構成されている。
極は、低い仕事関数を有するＢａ−３ｃ−０の単原子層
の生成元素たるＳｃの供給源が従来と違って多孔性金属
基体の底部に置かれるように構成されている。
これによれば、Ｓｃ酸化物とＢａ酸化物の反応による副
産物が電子放出表面に生成されるのを押さえるところ、
これを詳細に説明すると次の通りである。
産物が電子放出表面に生成されるのを押さえるところ、
これを詳細に説明すると次の通りである。
ヒータからの熱により電子放出物質が加熱されると、多
孔性金属基体の底部に置かれたタングステン酸スカンジ
ウムとＢａとの反応が起こり、Ｓｃ Ｗ Ｏ＋３Ｂ
ａ＝３ＢａＷＯ４＋２Ｓｃ３１２ に表現される反応を通じてＳｃが生成される。したがっ
て、前記のＳｃは遊離Ｂ ａ （Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｂ
ａ ）とともに、その上部の多孔性金属基体の空洞部を
通じて拡散された後、多孔性金属基体の表面に達しては
Ｂａ−８ｃ−０の単原子層を形成する。この過程の中で
、Ｂａの酸化物とＳｃ酸化物との副産物は多孔性金属基
体の表面までは到達できない。
孔性金属基体の底部に置かれたタングステン酸スカンジ
ウムとＢａとの反応が起こり、Ｓｃ Ｗ Ｏ＋３Ｂ
ａ＝３ＢａＷＯ４＋２Ｓｃ３１２ に表現される反応を通じてＳｃが生成される。したがっ
て、前記のＳｃは遊離Ｂ ａ （Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｂ
ａ ）とともに、その上部の多孔性金属基体の空洞部を
通じて拡散された後、多孔性金属基体の表面に達しては
Ｂａ−８ｃ−０の単原子層を形成する。この過程の中で
、Ｂａの酸化物とＳｃ酸化物との副産物は多孔性金属基
体の表面までは到達できない。
このように本発明は構成され作用するものであるから、
多孔性金属基体の表面に均一の組織の単原子層が生成さ
れることによって持続的で安定した熱電子放出を行なう
ことができる。
多孔性金属基体の表面に均一の組織の単原子層が生成さ
れることによって持続的で安定した熱電子放出を行なう
ことができる。
また、本発明のディスペンサー陰極の活性化エイジジグ
時間は２時間程度であり、１０時間程度かかった従来の
Ｓｃ系含浸形陰極に比べて大幅に縮められたこととなり
、生産性を大きく向上させることができる。従来のＳｃ
系含浸形陰極の場合、Ｗ、！：５ｃ２０３とで構成され
る薄膜層が陰極物質表面に形成されるので、構造上熱伝
達が不利になってタングステン酸スカンジウムの生成が
円滑でないという不都合があったが、本発明のディスペ
ンサー陰極は電子放出物質にタングステン酸スカンジウ
ムが含まれるか、その上部に置かれているため、蒸発Ｓ
ｃの生成が速やかになされることができる。
時間は２時間程度であり、１０時間程度かかった従来の
Ｓｃ系含浸形陰極に比べて大幅に縮められたこととなり
、生産性を大きく向上させることができる。従来のＳｃ
系含浸形陰極の場合、Ｗ、！：５ｃ２０３とで構成され
る薄膜層が陰極物質表面に形成されるので、構造上熱伝
達が不利になってタングステン酸スカンジウムの生成が
円滑でないという不都合があったが、本発明のディスペ
ンサー陰極は電子放出物質にタングステン酸スカンジウ
ムが含まれるか、その上部に置かれているため、蒸発Ｓ
ｃの生成が速やかになされることができる。
また、Ｓｃ供給源がイオン衝撃の激しい多孔性金属基体
の表面ではなくその底部に置かれているので、イオン衝
撃のよるＳｃ成分の損失を招かないし、結局安定した熱
電子放出がなされる。
の表面ではなくその底部に置かれているので、イオン衝
撃のよるＳｃ成分の損失を招かないし、結局安定した熱
電子放出がなされる。
第１図は本発明による貯蔵形ディスペンサー陰極の一実
施例の断面図、第２図は従来の貯蔵形ディスペンサー陰
極の断面図、第３図は従来のＳｃ系含浸形陰極の断面図
である。 ＩＣ・・・多孔性金属基体、２Ｃ・・・電子放出物資列
、３ｃ・・・貯蔵槽４ｃ・・・スリーブ、５Ｃ・・・ヒ
ータ。
施例の断面図、第２図は従来の貯蔵形ディスペンサー陰
極の断面図、第３図は従来のＳｃ系含浸形陰極の断面図
である。 ＩＣ・・・多孔性金属基体、２Ｃ・・・電子放出物資列
、３ｃ・・・貯蔵槽４ｃ・・・スリーブ、５Ｃ・・・ヒ
ータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ＢａおよびＢａ酸化物の中の少なくとも一つを含む
電子放出物質と、前記電子放出物質の上部に置かれた拡
散空洞部を提供する多孔性金属基体とを具備するディス
ペンサー陰極において、前記電子放出物質にタングステ
ン酸スカンジウムを含有させてなることを特徴とするデ
ィスペンサー陰極。 ２）前記タングステン酸スカンジウムがＳｃ＿２Ｗ＿３
Ｏ＿１＿２、Ｓｃ＿６ＷＯ＿１＿２の中の少なくとも一
つであることを特徴とする請求項第１項記載のディスペ
ンサー陰極。 ３）前記タングステン酸スカンジウムの含有量が前記電
子放出物質の総重量の２〜３０％であることを特徴とす
る請求項第１項ないし第２項記載のディスペンサー陰極
。
Applications Claiming Priority (2)
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Family
ID=19291466
Family Applications (1)
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Country Status (4)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104733267A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-06-24 | 中国科学技术大学 | 一种高电离率氧化物阴极等离子体源及其制备方法 |
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| NL8403031A (nl) * | 1984-10-05 | 1986-05-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een scandaatnaleveringskathode en scandaatnaleveringskathode vervaardigd volgens deze werkwijze. |
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