JPH03211271A - ゲッター材の製造方法 - 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、真空容器内に封入し該真空容器の真空度を永
年にわたって維持する目的に用いる反応性ゲッター材の
製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 長期にわたって真空管、放電管、魔法びんなどの容器内
の真空を維持する目的でゲッター材が使用される。これ
は、容器を真空ポンプに連結し常時排気することのでき
ない場合に、−度高真空に排気した後容器壁を通過した
り、容器内構成物が発生するガスを吸蔵して一定の真空
度を保持する目的で使用される。

これらのゲッター材は真空容器の用途により以下の２種
に分類される。すなわち、空気中からの真空容器へのガ
スの侵入の少ないガラス封止のブラウン管、真空管など
の用途と、ステンレス製のびんのように空気中や容器に
保持される温水などからのガスの侵入が比較的多い場合
である。

前者は、ゲッターとしては８ｇオーダーの微量で十分で
あるが、後者は必然的にｇオーダーのゲッターが必要と
される。

本発明は後者の比較的大量の量を要求されるゲッターの
製造法に関するものである。

従来、ブラウン管や真空管などのガラス封止のされたガ
スの侵入のない系で用いられるゲッターは、薄層を形成
するのみで十分であり、固体からの昇華による蒸着やス
パッターで容器内面に形成されることが多い。

一方、ガスの侵入のある系で用いられるゲッターは、ガ
ス吸収量の多いことが要求され、ゲッタ−材として、Ｔ
ｉ、　Ｚｒを主成分とする合金が用いられるが、ガス相
との反応界面積を大きく保っておくために一度粉化した
ものを焼結するか、あるいは金属板材に圧着するなどの
方法がとられている。

しかしながら、Ｔｉ、　Ｚｒとも極めて活性なため、か
（して製造されたゲッター材を実用に供するには真空下
で高温に保持してゲッター材表面の酸化、吸着ガスを取
り除く、いわゆる活性化処理を必要とする。このような
活性化処理は、ゲッター材を真空容器に封入後、真空を
維持したまま外部から加熱することにより達成されるが
、前述のような製造プロセスで作られたゲッター材はそ
の表面の汚染が著しく活性化処理に際して、格段の高温
、高真空が長時間要求される。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、ガスの吸収能力が優れ、かつ簡単な活性化処
理で活性化するゲッター材の製造方法を捷供することを
目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、真空容器内の１個又は２個以上のるつぼ中に
電子ビームによりゲッター材を構成する金属のメルトプ
ールを作り、該金属を蒸着板に蒸着させることを特徴と
するゲッター材の製造方法である。

〈作　用〉 本発明では、真空中で電子ビームにより作られたゲッタ
ー材を構成する金属のメルトプールからの高速蒸発現象
を利用しているので、汚染の少ないゲッター材が得られ
活性化処理が容易である。

また本発明では比較的厚い蒸着層の形成が容易であり、
ガス吸収能力を高めることが容易である。

一般に、メルトプール即ち溶融金属浴からの蒸発は溶融
金属の蒸気圧により支配され、蒸気圧は熔融金属の組成
と温度に依存する。したがって蒸着板への凝縮速度は溶
融金属の蒸気圧と、熔融金属浴と蒸着板の距離により決
定される。

本発明では、電子ビーム溶解を採用しているので金属浴
の温度および浴内の温度分布を電子ビームの出力、走査
により制御し、所定の距離に設置した凝縮用蒸着板への
凝縮速度を一様に制御することが容易にできる。なお、
さらに必要に応じて電子ビームにより＠縮層表面や凝縮
用蒸着板の裏面を加熱、熔融層の厚みを制御しつつ凝縮
層表面を部分溶融、あるいは熱処理することも可能であ
る。

ゲッター特性を有する金属が純金属の場合には、１個の
るつぼを、合金組成の場合には構成金属の数の複数のる
つぼを用意する必要がある。特に合金組成の場合には、
近接した位置に複数のるつぼを配設し、浴温度を制御し
た各金属浴から蒸発した蒸気を混合し金属板上で凝縮さ
せ、目的とした合金組成を得るために各浴のｆ気圧比を
一定に保持することが必要である。

一般に凝縮層表面は大気と接して酸化しやすいので活性
化処理を要するが、この意味では酸化しにくいあるいは
酸化しても活性化の容易な金属例えば、Ｍ１ステンレス
鋼などを用いて凝縮層表面を保護するための保護層を形
成することが望ましい、なお、この処置によりガスを多
量に吸蔵したゲッター材の粉化なども抑制できる。

また、必要に応じて、凝縮層表面を電子ビームを湾曲さ
せて加熱することも可能であり、これにより凝縮層に生
じた成分の不均一を均一化させることができる。

次に、本発明に用いる設備について述べる。

第１図（ａ）は電子ビーム溶解炉の断面図、（ロ）はｆ
ａ）のＡＡ矢視である。

電子ビーム溶解炉ｌ内部にメルトプール形成用の水冷銅
鋳型３をセットする。その形状は蒸着板である凝縮用金
属板４の形状や凝縮位置への導入方法に依存するが、コ
イル状の該金属板を用いる場合には、矩形断面が好都合
である。その数は必要に応じて定めればよいが、配置は
凝縮用金属板が該水冷銅鋳型への電子ビーム６の通路を
妨げなければとくに制約はない。

一般には、電子ビーム６を形成する電子銃２は真空容器
の上部に設置されるが、該金属板の通路を考慮すれば２
本以上設置し、図に示すように該金属板通路を真空容器
の幅中央部とすれば、これをはさむ位置にセントし、そ
の直下にメルトプ−ル即ち金属浴形成用の水冷銅鋳型を
置くのが好都合である。

さらに、凝縮用金属板の表面や凝縮層表面の加熱、局部
溶融のためには真空容器上部に設置した電子銃からの電
子ビームを大幅に偏向して用いてもよいが、真空容器の
横ないし下部に設けて偏向角を少なくする方が好ましい
。

また、電子ビームの偏向角、出力は精細に制御する必要
があるので、このために制御Ｂ用コンピューターを用い
ることが望ましい。

さらに、凝縮用金属板はバッチ処理の場合にはその支持
構造物５、連続処理の場合にはアンコイラ−とコイラー
ならびにこれを駆動するモーターおよびこれらを支持す
る構造物を真空容器内に設けることができる。

一般に凝縮層は、格子不整ができないようにできるだけ
ゆっくりと蒸着するのが普通であるが、本発明では、原
子レベルでの格子不整はもとより、ｉｌ　ｌ１ＩＮ中の
気孔分布も許容され、むしろ層中あるいは表面には気孔
や不整が多い方が反応性も高く好ましい、このようなこ
とから、凝縮速度は高速の方がよい、しかし、大きすぎ
ると生成した凝縮層の厚みに不均一が生ずるので０．１
〜２．０μ／宜が好適である。

溶融金属浴の温度は、各金属の耐震より４００〜１６０
０’Ｃ高い温度に保持するのが好ましい、４００°Ｃ未
満では凝縮速度が遅すぎ、１６００°Ｃを超えると凝縮
層の厚みに不均一が生じる。一般に溶融温度が高いほど
得られる凝縮層の気孔率は大となるが、熔融金属浴と金
属板との距離を調整することにより凝縮層の性状を調整
することができる。

〈実施例〉 実施例１ １２５に一出力、加速電圧３０ｋＶの電子銃を熔解室上
部に２本設置した電子ビーム真空溶解炉を用いた。

真空容器の大きさは２０００ｍ　Ｗ　Ｘ　２０００＋ｍ
　ＨＸ　３０００ｍｍＬであり、高さ４００ａｍ、幅中
央、長さ方向１／３の個所に無偏向時に電子ビームが到
達するように電子銃を左右対称に配置した（電子銃軸芯
間距離１００１００Ｏ、この電子銃による電子ビームの
出力、加速電圧、偏向角の制御範囲はそれぞれ５ｋＬ５
ｋＶ以上、±５０°以内である。

真空容器の幅中央部に０．３ｍＴ、３００ｍＷ、５００
−りの１８−８ステンレス鋼薄板を保持可能なようステ
ンレス製支持体を設け、その支持高さは金属浴上４００
〜８００　ｔｍで可変可能なようにした。

メルトプール形成用水冷銅るつぼは、真空容器底から浴
面高さが４００ａｍとなるように調整されており、その
有効断面積は３００ｇｍＷＸ　５００ｍＬ、深さは１０
０ｍＨとした。該るつぼ２ケは凝縮用金属板の幅中央で
端面が接するよう配置した（２ケの金属浴は１２０ｍｍ
離れている）。

まず、水冷銅るつぼのひとつに純Ｚｒスクラップ、もう
ひとつに純Ｚｒスクラップを装入し、Ｚｒ側の温度を２
３００’ｌ　Ａｊ側を１１００’Ｃに制御しつつ２０ｍ
保持したところ、ステンレス薄板に９０μの金属層が形
成され、その組成は’ｌ　ｒ　３　／Ｖ　ｔに極めて近
いものが得られた。

ついで、Ｚｒ側の加熱を停止し、Ｍのみを１−間凝縮さ
せ、約３μの凝縮層を得た（サンプルＡ）。

実施例２ 前記の実施例１に加えて、１８−８ステンレス鋼浴作成
用の水冷繭るつぼを用意し、ＺｒとＭを前記実施例１と
同じく凝縮させたのち、１Ｂ−８ステンレス鋼を２μａ
縮させた（サンプルＢ）。

従来例１ ＺｒｓＡｆｔの組成を有する合金を粉砕し、平均粒度１
５０−の粉末とし、これを厚み０．３ｍの１８−８ステ
ンレス薄板にロールにより圧着し、厚み０．３唾のゲッ
ター材を得た（サンプルＣ）。

従来例２ ガラスベルヂャー内のＷフィラメントにＺｒ−／Ｖ金合
金　Ｚｒ５Ａｌｘ　ｍ成）線０．５ｇｒを巻きつけＷフ
ィラメントを１８００″Ｃに加熱して、Ｚｒ−Ｍ合金を
厚み０．３１の１８−８ステンレス薄板に蒸着した。蒸
着時間は３０−で膜厚は０．５μであった（サンプルＤ
）。

それぞれのサンプルについてゲッター材の特性として肝
要なｈ吸収速度、最大吸収量、所要活性化時間を測定し
た。

なお、評価は吸収速度はゲッター表面積で、全吸収量は
ゲッター総重量で行い、サンプルＣ−を１００としたと
きの値で表１に示した。

本発明によるゲッター材は表１に示すように活性化は空
気から吸着した吸着ガスを除く程度で十分なこと、吸収
速度はやや遅いものの最大吸収量は約５０％増と好成績
を示した。

〈発明の効果〉 本発明により、ガス吸収能力が優れ、かつ活性化処理が
容易なゲッター材が工業的に大量に製造できるようにな
った意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明で用いる電子ビーム溶解炉の断面
図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ矢視図である。 １・・・溶解室、 ２・・・電子銃、 ３・・・水冷銅るつぼ、 ４・・・ゲッター支持板、 ５・・・ゲッター支持板支持体、 ６・・・電子ビーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空容器内の１個又は２個以上のるつぼ中に電子ビー
   ムによりゲッター材を構成する金属のメルトプールを作
   り、該金属を蒸着板に蒸着させることを特徴とするゲッ
   ター材の製造方法。