JPH04259726A - 含浸型陰極 - Google Patents
含浸型陰極Info
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- JPH04259726A JPH04259726A JP3019613A JP1961391A JPH04259726A JP H04259726 A JPH04259726 A JP H04259726A JP 3019613 A JP3019613 A JP 3019613A JP 1961391 A JP1961391 A JP 1961391A JP H04259726 A JPH04259726 A JP H04259726A
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Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は含浸型陰極に関し、特に
長寿命化、高信頼化を達成する含浸型陰極に関する。
長寿命化、高信頼化を達成する含浸型陰極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子管にとって陰極は、電子管の効率や
寿命を左右する重要な構成要素である。その電子管用陰
極として要求される特性としては、（１）電子放射効率
がよい、（２）電流密度が大きい、（３）放射電子のエ
ネルギーが均一である、（４）安定に動作する、（５）
寿命が長い、（６）電子管の所定の真空にも耐え得る等
が上げられる。
寿命を左右する重要な構成要素である。その電子管用陰
極として要求される特性としては、（１）電子放射効率
がよい、（２）電流密度が大きい、（３）放射電子のエ
ネルギーが均一である、（４）安定に動作する、（５）
寿命が長い、（６）電子管の所定の真空にも耐え得る等
が上げられる。
【０００３】このような特性を得ることができるものと
して、含浸型陰極がある。含浸型陰極は、バリウムを主
成分とする複合酸化物からなる電子放射材料を多孔質の
耐熱性金属基体、例えば、多孔質タングステンに含浸し
たものである。そして、この含浸型陰極は、通常ヒータ
を収納するスリーブに装着し、更に、ヒータを収納して
使用される。使用時、多孔質金属基体の含浸された複合
酸化物中の酸化金属がヒータにより加熱され、活性化温
度で還元され遊離金属となり上記多孔質金属基体表面に
拡散して単原子層を形成する。このようにして形成され
る単原子層がタングステンと比較して仕事関数がはるか
に小さくなるようにすることにより、効率的な電子放出
が可能となる。
して、含浸型陰極がある。含浸型陰極は、バリウムを主
成分とする複合酸化物からなる電子放射材料を多孔質の
耐熱性金属基体、例えば、多孔質タングステンに含浸し
たものである。そして、この含浸型陰極は、通常ヒータ
を収納するスリーブに装着し、更に、ヒータを収納して
使用される。使用時、多孔質金属基体の含浸された複合
酸化物中の酸化金属がヒータにより加熱され、活性化温
度で還元され遊離金属となり上記多孔質金属基体表面に
拡散して単原子層を形成する。このようにして形成され
る単原子層がタングステンと比較して仕事関数がはるか
に小さくなるようにすることにより、効率的な電子放出
が可能となる。
【０００４】この様な含浸型陰極は、含浸される電子放
射材料の組成，組成比，基体金属の種類等の違い、ある
いは、陰極表面上に形成されたＯｓ，Ｉｒ等の薄膜の有
無等により、種々の種類が存在する。
射材料の組成，組成比，基体金属の種類等の違い、ある
いは、陰極表面上に形成されたＯｓ，Ｉｒ等の薄膜の有
無等により、種々の種類が存在する。
【０００５】例えば、最も代表的な含浸型陰極には、２
０％の空孔率を有するポーラスタングステン基体金属に
、５ＢａＯ・３ＣａＯ・２Ａｌ２ Ｏ３ （モル比）か
らなる電子放射材料を含浸させたものがあり、これは通
常Ｂタイプと呼称されている。
０％の空孔率を有するポーラスタングステン基体金属に
、５ＢａＯ・３ＣａＯ・２Ａｌ２ Ｏ３ （モル比）か
らなる電子放射材料を含浸させたものがあり、これは通
常Ｂタイプと呼称されている。
【０００６】また、上記Ｂタイプの陰極表面にＯｓある
いはＯｓ−Ｒｕ合金，Ｗ−Ｓｃ等の被膜を形成したＭタ
イプと称される含浸型陰極も使用されている。
いはＯｓ−Ｒｕ合金，Ｗ−Ｓｃ等の被膜を形成したＭタ
イプと称される含浸型陰極も使用されている。
【０００７】更に、最近では、陰極基体としてタングス
テン粉末とＩｒ粉末を混合して焼成したＭＭタイプや、
基体金属とヒータとの間に含浸用電子放射材料を蓄積す
るキャビティを設け、バリウムの絶対量を増加させたＬ
タイプカソード等が提案されている。
テン粉末とＩｒ粉末を混合して焼成したＭＭタイプや、
基体金属とヒータとの間に含浸用電子放射材料を蓄積す
るキャビティを設け、バリウムの絶対量を増加させたＬ
タイプカソード等が提案されている。
【０００８】次に、含浸型陰極の動作について説明する
。
。
【０００９】基体金属として、タングステンを使用する
と、含浸型陰極は動作中に於て、例えば、以下の反応式
３Ｂａ３ Ａｌ２ Ｏ６ ＋６ＣａＯ＋Ｗ＝３Ｂａ２
Ａｌ２ Ｏ６ ＋ＣａＷＯ６ ＋３Ｂａに示される様な
反応により、遊離Ｂａを生成する。この遊離Ｂａはタン
グステン基体金属の空孔を通って陰極表面に達し、Ｂａ
−Ｏ−Ｎ単原子層を形成する。その結果、陰極表面の仕
事関数を低下させる。
と、含浸型陰極は動作中に於て、例えば、以下の反応式
３Ｂａ３ Ａｌ２ Ｏ６ ＋６ＣａＯ＋Ｗ＝３Ｂａ２
Ａｌ２ Ｏ６ ＋ＣａＷＯ６ ＋３Ｂａに示される様な
反応により、遊離Ｂａを生成する。この遊離Ｂａはタン
グステン基体金属の空孔を通って陰極表面に達し、Ｂａ
−Ｏ−Ｎ単原子層を形成する。その結果、陰極表面の仕
事関数を低下させる。
【００１０】上述したような一連の含浸型陰極は、高電
流密度化，長寿命化，高信頼性化の達成を図る目的で作
製されてきたものである。
流密度化，長寿命化，高信頼性化の達成を図る目的で作
製されてきたものである。
【００１１】この中でＬタイプカソードは、長寿命化カ
ソードとして注目され、従来では下記のように製造され
ていた。
ソードとして注目され、従来では下記のように製造され
ていた。
【００１２】（１）図４に示す通り、基体金属１４とキ
ャビティ１５，陰極スリーブ１６の３部品を一度にレー
ザ溶接に封着していた。
ャビティ１５，陰極スリーブ１６の３部品を一度にレー
ザ溶接に封着していた。
【００１３】（２）図５に示す通り、陰極スリーブ１７
の凹部に電子放射材料１８を充填した後、基体金属１９
と陰極スリーブ１７をろう付部２０でろう付し封着して
いた。
の凹部に電子放射材料１８を充填した後、基体金属１９
と陰極スリーブ１７をろう付部２０でろう付し封着して
いた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、基体金属にキャビティおよび陰極スリーブの３部品
を一度に溶接すると、各金属部品が高融点金属であり、
且つ、材質，形状が異なるために、溶接時に割れが発生
しやすく、経時的に溶接部の割れ部から電子放射材料が
リークするという問題点があった。
は、基体金属にキャビティおよび陰極スリーブの３部品
を一度に溶接すると、各金属部品が高融点金属であり、
且つ、材質，形状が異なるために、溶接時に割れが発生
しやすく、経時的に溶接部の割れ部から電子放射材料が
リークするという問題点があった。
【００１５】また、電子放射材料充填後、基体金属と、
陰極スリーブをろう付するとろう材料が高融点のため、
ろう材料より先に電子放射材料が溶解し、ろう材料と混
合溶融してしまう。この結果、陰極の仕事関数を上昇さ
せ電子放出特性を劣化させるという問題点があった。
陰極スリーブをろう付するとろう材料が高融点のため、
ろう材料より先に電子放射材料が溶解し、ろう材料と混
合溶融してしまう。この結果、陰極の仕事関数を上昇さ
せ電子放出特性を劣化させるという問題点があった。
【００１６】本発明の目的は、基体金属とキャビティお
よび陰極スリーブに割れの発生による電子放射材料のリ
ークと電子放射材料とろう材との混合溶融による電子放
射特性の劣化のない安定した含浸型陰極を提供すること
にある。
よび陰極スリーブに割れの発生による電子放射材料のリ
ークと電子放射材料とろう材との混合溶融による電子放
射特性の劣化のない安定した含浸型陰極を提供すること
にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、凹状の陰極ス
リーブの内部に電子放射材料を埋設し該電子放射材料の
上に多孔質高融点金属製の円盤状の基体金属を被せてな
る含浸型陰極において、前記多孔質高融点金属製の円盤
状の基体金属の断面形状が凸状で、旦つ、該基体金属の
外径の大きい方の外側面に予めＴａとＭｏ−Ｒｅ合金の
うちのいずれか一方からなる前記陰極スリーブがろう接
されており、更に、前記陰極スリーブとヒータスリーブ
が封着されている。
リーブの内部に電子放射材料を埋設し該電子放射材料の
上に多孔質高融点金属製の円盤状の基体金属を被せてな
る含浸型陰極において、前記多孔質高融点金属製の円盤
状の基体金属の断面形状が凸状で、旦つ、該基体金属の
外径の大きい方の外側面に予めＴａとＭｏ−Ｒｅ合金の
うちのいずれか一方からなる前記陰極スリーブがろう接
されており、更に、前記陰極スリーブとヒータスリーブ
が封着されている。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１９】図１は本発明の第１の実施例の縦断面図で
ある。
ある。
【００２０】第１の実施例は、図１に示す様に、空孔率
２０％のポーラスＷ基体金属１とＭｏ−Ｒｅ合金の陰極
スリーブ２をＭｏ−Ｒｕ合金ろう材３を配置させ、水素
雰囲気中２０３０℃で加熱し、Ｍｏ−Ｒｕ合金ろう材３
を溶融させポーラスＷ基体金属１と陰極スリーブ２をろ
う付する。ここで得られた陰極基体４は、ろう付により
封着されているため、溶接割れによる電子放射材料５の
リークは無い。
２０％のポーラスＷ基体金属１とＭｏ−Ｒｅ合金の陰極
スリーブ２をＭｏ−Ｒｕ合金ろう材３を配置させ、水素
雰囲気中２０３０℃で加熱し、Ｍｏ−Ｒｕ合金ろう材３
を溶融させポーラスＷ基体金属１と陰極スリーブ２をろ
う付する。ここで得られた陰極基体４は、ろう付により
封着されているため、溶接割れによる電子放射材料５の
リークは無い。
【００２１】電子放射材料５を充填させる凹部を設けた
Ｍｏ−Ｒｅ製のヒータスリーブ６に電子放射材料５を充
填させ、その上部から陰極基体４により蓋をし、側面レ
ーザ溶接部７をレーザ溶接することによって、電子放射
材料５を陰極スリーブ２内に密封する。ここでの側面レ
ーザ溶接部７は、同一材質で、且つ、形状も似ているた
め、熱応力のバランスが良くなり、溶接時の割れを防止
できる効果がある。
Ｍｏ−Ｒｅ製のヒータスリーブ６に電子放射材料５を充
填させ、その上部から陰極基体４により蓋をし、側面レ
ーザ溶接部７をレーザ溶接することによって、電子放射
材料５を陰極スリーブ２内に密封する。ここでの側面レ
ーザ溶接部７は、同一材質で、且つ、形状も似ているた
め、熱応力のバランスが良くなり、溶接時の割れを防止
できる効果がある。
【００２２】本実施例では陰極スリーブ，ヒータスリー
ブの材質をＭｏ−Ｒｅで説明したが、Ｍｏ−Ｒｅ以外の
高融点金属、例えば、Ｔａ，Ｍｏ等を用いても同様な効
果が得られる事は言うまでもない。
ブの材質をＭｏ−Ｒｅで説明したが、Ｍｏ−Ｒｅ以外の
高融点金属、例えば、Ｔａ，Ｍｏ等を用いても同様な効
果が得られる事は言うまでもない。
【００２３】図２は本発明の第２の実施例の陰極基体の
縦断面図、図３は図２の陰極基体を用いた含浸型陰極の
縦断面図である。
縦断面図、図３は図２の陰極基体を用いた含浸型陰極の
縦断面図である。
【００２４】第２の実施例は、図２に示す様に、空孔率
１８％のポーラスなタングステン８０％，イリジウム２
０％のＷ−Ｉｒポーラス合金基体金属８とＴａ製のＴａ
陰極スリーブ９をＭｏ−Ｒｕ合金ろう材３によりろう付
する。
１８％のポーラスなタングステン８０％，イリジウム２
０％のＷ−Ｉｒポーラス合金基体金属８とＴａ製のＴａ
陰極スリーブ９をＭｏ−Ｒｕ合金ろう材３によりろう付
する。
【００２５】ここで得られた陰極基体金属１１に、電子
放射材料であるバリウム・カルシウム・アルミネート１
０を水素雰囲気中１７５０℃で含浸する。
放射材料であるバリウム・カルシウム・アルミネート１
０を水素雰囲気中１７５０℃で含浸する。
【００２６】さらに、図３に示すように、含浸した後、
余剰の電子放射材料を取り除いた陰極基体１１をＴａ製
のＴａヒータスリーブ１２の上に充填したバリウム・カ
ルシウム・アルミネート１０の上に配置し、側面レーザ
溶接部１３でレーザ溶接すする。
余剰の電子放射材料を取り除いた陰極基体１１をＴａ製
のＴａヒータスリーブ１２の上に充填したバリウム・カ
ルシウム・アルミネート１０の上に配置し、側面レーザ
溶接部１３でレーザ溶接すする。
【００２７】ここで得られた含浸型陰極は、あらかじめ
、Ｗ−Ｉｒポーラス合金基体金属８に電子放射材料が含
浸されているため、カソード活性の時間が非常に短くて
済むという効果がある。
、Ｗ−Ｉｒポーラス合金基体金属８に電子放射材料が含
浸されているため、カソード活性の時間が非常に短くて
済むという効果がある。
【００２８】また、ヒータスリーブは、あらかじめ、ヒ
ータとアルミナによりポッテッド化しても使用できるこ
とはいうまでもない。
ータとアルミナによりポッテッド化しても使用できるこ
とはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、基体金
属と陰極スリーブをろう付した陰極基体とヒータスリー
ブとを溶接によって封着させることにより、次の様な効
果を有する。
属と陰極スリーブをろう付した陰極基体とヒータスリー
ブとを溶接によって封着させることにより、次の様な効
果を有する。
【００３０】（１）同一材質、形状の部品を溶接するの
で、溶接時の割れを防止できる。
で、溶接時の割れを防止できる。
【００３１】（２）これにより、電子放射材料のリーク
が防止でき、安定した電子放射特性が得られる。
が防止でき、安定した電子放射特性が得られる。
【００３２】（３）あらかじめ、電子放射材料を基体金
属に含浸することができ、活性時間を大幅に削減できる
。
属に含浸することができ、活性時間を大幅に削減できる
。
【図１】本発明の第１の実施例の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の陰極基体の縦断面図で
ある。
ある。
【図３】図２の陰極基体を用いた含浸型陰極の縦断面図
である。
である。
【図４】従来の含浸型陰極の一例の縦断面図である。
【図５】従来の含浸型陰極の他の例の縦断面図である。
１ ポーラスＷ基体金属
２ 陰極スリーブ
３ Ｍｏ−Ｒｕ合金ろう材
４，１１ 陰極基体
５，１８ 電子放射材料
６ ヒータスリーブ
７，１３ 側面レーザ溶接部
８ Ｗ−Ｉｒポーラス合金基体金属９ Ｔ
ａ陰極スリーブ １０ バリウム・カルシウム・アルミネート１２
Ｔａヒータスリーブ １４，１９ 基体金属 １５ キャビティ １６，１７ 陰極スリーブ ２０ ろう付部
ａ陰極スリーブ １０ バリウム・カルシウム・アルミネート１２
Ｔａヒータスリーブ １４，１９ 基体金属 １５ キャビティ １６，１７ 陰極スリーブ ２０ ろう付部
Claims (1)
- 【請求項１】 凹状の陰極スリーブの内部に電子放射
材料を埋設し該電子放射材料の上に多孔質高融点金属製
の円盤状の基体金属を被せてなる含浸型陰極において、
前記多孔質高融点金属製の円盤状の基体金属の断面形状
が凸状で、旦つ、該基体金属の外径の大きい方の外側面
に予めＴａとＭｏ−Ｒｅ合金のうちのいずれか一方から
なる前記陰極スリーブがろう接されており、更に、前記
陰極スリーブとヒータスリーブが封着されていることを
特徴とする含浸型陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1961391A JP3196221B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 含浸型陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1961391A JP3196221B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 含浸型陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259726A true JPH04259726A (ja) | 1992-09-16 |
| JP3196221B2 JP3196221B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=12004037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1961391A Expired - Lifetime JP3196221B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 含浸型陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196221B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105702542A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-06-22 | 中国科学院电子学研究所 | 铼掺杂钨基合金阴极及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP1961391A patent/JP3196221B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105702542A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-06-22 | 中国科学院电子学研究所 | 铼掺杂钨基合金阴极及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3196221B2 (ja) | 2001-08-06 |
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