JPH05120988A - 含浸形陰極 - Google Patents
含浸形陰極Info
- Publication number
- JPH05120988A JPH05120988A JP27943091A JP27943091A JPH05120988A JP H05120988 A JPH05120988 A JP H05120988A JP 27943091 A JP27943091 A JP 27943091A JP 27943091 A JP27943091 A JP 27943091A JP H05120988 A JPH05120988 A JP H05120988A
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- JP
- Japan
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- cathode
- tungsten
- impregnated cathode
- electron emitting
- metal foil
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Abstract
(57)【要約】
【目的】長寿命で電子放出特性の均一な含浸形陰極をう
る。 【構成】均一な空孔を形成したタングステン箔６を電子
放射材料９を充填したヒータスリーブ７に溶接した含浸
形陰極である。 【効果】長寿命でかつ、イオンボンバードを受けにく
く、かつ電子放出特性が均一であるという効果を有す
る。
る。 【構成】均一な空孔を形成したタングステン箔６を電子
放射材料９を充填したヒータスリーブ７に溶接した含浸
形陰極である。 【効果】長寿命でかつ、イオンボンバードを受けにく
く、かつ電子放出特性が均一であるという効果を有す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子管用の含浸形陰極に
関し、特に長寿命・高信頼性を達成する含浸形陰極に関
する。
関し、特に長寿命・高信頼性を達成する含浸形陰極に関
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、電子放射効率が良い
こと、電流密度が大きいこと、放射電子のエネルギーが
均一であること（電子放出分布）、寿命が長いこと、電
子管の所与の真空にも耐え得ること等が挙げられる。こ
のような特性を得ることができる陰極として、含浸形陰
極がある。
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、電子放射効率が良い
こと、電流密度が大きいこと、放射電子のエネルギーが
均一であること（電子放出分布）、寿命が長いこと、電
子管の所与の真空にも耐え得ること等が挙げられる。こ
のような特性を得ることができる陰極として、含浸形陰
極がある。
【０００３】含浸形陰極は、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高融点金属、
例えば多孔質タングステンに含浸したものである。そし
てこの含浸形陰極は、通常ヒータを収納するスリーブに
装着し、更にヒータを設けて使用する。多孔質タングス
テンに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て遊離金属となり、
多孔質金属表面に拡散し、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。
合酸化物からなる電子放射材料を多孔質の高融点金属、
例えば多孔質タングステンに含浸したものである。そし
てこの含浸形陰極は、通常ヒータを収納するスリーブに
装着し、更にヒータを設けて使用する。多孔質タングス
テンに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て遊離金属となり、
多孔質金属表面に拡散し、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】この様な含浸形陰極は、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、種々な種類が存在する。とくに長寿命用のカ
ソードとしては陰極表面にＯｓ，Ｉｒ等の被膜を形成し
たＭタイプと称する含浸形陰極や、陰極基体としてタン
グステン粉末とイリジウム粉末を混合・焼成したＭＭタ
イプや、基体金属とヒータとの間に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，ＣＰＤカソード等が提唱されてい
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、種々な種類が存在する。とくに長寿命用のカ
ソードとしては陰極表面にＯｓ，Ｉｒ等の被膜を形成し
たＭタイプと称する含浸形陰極や、陰極基体としてタン
グステン粉末とイリジウム粉末を混合・焼成したＭＭタ
イプや、基体金属とヒータとの間に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，ＣＰＤカソード等が提唱されてい
る。
【０００５】次に含浸形陰極の動作について説明する。
基体金属としてタングステンを使用すると、含浸形陰極
は動作中において、例えば、次のような反応式 ３Ｂａ3 Ａｌ2 Ｏ6 ＋６ＣａＯ＋Ｗ ＝３Ｂａ2 ＣａＡｌ2 Ｏ6 ＋ＣａＷＯ6 ＋３Ｂａ に示されるような反応により遊離Ｂａを生成している。
この遊離Ｂａは基体金属の空孔を通って陰極表面に達
し、Ｂａ−Ｏ−Ｗの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Ｂａ単原子層は電子供給源
となる。
基体金属としてタングステンを使用すると、含浸形陰極
は動作中において、例えば、次のような反応式 ３Ｂａ3 Ａｌ2 Ｏ6 ＋６ＣａＯ＋Ｗ ＝３Ｂａ2 ＣａＡｌ2 Ｏ6 ＋ＣａＷＯ6 ＋３Ｂａ に示されるような反応により遊離Ｂａを生成している。
この遊離Ｂａは基体金属の空孔を通って陰極表面に達
し、Ｂａ−Ｏ−Ｗの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Ｂａ単原子層は電子供給源
となる。
【０００６】上記のように陰極表面に形成されたＢａ−
Ｏ−Ｗの単原子層は陰極表面から蒸発するために基体内
部から十分な量のＢａの供給を受け続けなければ安定な
電子放出ができない。上述したような一連の含浸形陰極
は高電流密度化，長寿命化，高信頼性化を図る目的で作
成されてきたものであり、これらの条件は電子管には必
須である。この中でＬタイプカソード、ＣＰＤ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。すなわち、（イ）多孔質高融点基
体金属１７とヒータスリーブ１８の各部品を電子放出材
料１９を充填後図５に示す通り、一度にレーザ溶接し封
着していた。（ロ）レーザ光により所定空孔を形成した
高融点金属箔とヒータスリーブをレーザ溶接し接合して
いた。
Ｏ−Ｗの単原子層は陰極表面から蒸発するために基体内
部から十分な量のＢａの供給を受け続けなければ安定な
電子放出ができない。上述したような一連の含浸形陰極
は高電流密度化，長寿命化，高信頼性化を図る目的で作
成されてきたものであり、これらの条件は電子管には必
須である。この中でＬタイプカソード、ＣＰＤ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。すなわち、（イ）多孔質高融点基
体金属１７とヒータスリーブ１８の各部品を電子放出材
料１９を充填後図５に示す通り、一度にレーザ溶接し封
着していた。（ロ）レーザ光により所定空孔を形成した
高融点金属箔とヒータスリーブをレーザ溶接し接合して
いた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この従来の含浸形陰極
では基体金属として多孔質金属を使用しているため、空
孔の位置，大きさ，形状が多孔質金属の成形，焼結時に
決定されてしまう。これにより、位置，大きさ等が陰極
表面で不均一となり、かつ、均一性を成形・焼結時に制
御することは困難であった。また、高融点金属箔をレー
ザ光により溶融させ、空孔を形成しようとする場合、空
孔の周囲に溶接ダレ及びバリが生じ、平滑な陰極表面、
均一な空孔を得ることは困難であり、且つ、この溶接バ
リ等の突起物は、イオンボンバードを誘発させる要因と
なるという問題点があった。
では基体金属として多孔質金属を使用しているため、空
孔の位置，大きさ，形状が多孔質金属の成形，焼結時に
決定されてしまう。これにより、位置，大きさ等が陰極
表面で不均一となり、かつ、均一性を成形・焼結時に制
御することは困難であった。また、高融点金属箔をレー
ザ光により溶融させ、空孔を形成しようとする場合、空
孔の周囲に溶接ダレ及びバリが生じ、平滑な陰極表面、
均一な空孔を得ることは困難であり、且つ、この溶接バ
リ等の突起物は、イオンボンバードを誘発させる要因と
なるという問題点があった。
【０００８】そして、また、レーザ光による空孔の作成
は全て同心円となり、形状を変えることは困難である。
これはＣＲＴ等の平板陰極の場合は特に問題とならない
が、電子管のような表面が球面の陰極及びピアス形電子
銃用の陰極の場合等はその形状を変える必要が生じ、作
製し得ないという問題点があった。
は全て同心円となり、形状を変えることは困難である。
これはＣＲＴ等の平板陰極の場合は特に問題とならない
が、電子管のような表面が球面の陰極及びピアス形電子
銃用の陰極の場合等はその形状を変える必要が生じ、作
製し得ないという問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、高融点金属箔
とヒータスリーブと電子放射材料とを有する含浸形陰極
において、ヒータスリーブの電子放射側の凹部に電子放
射材料が充填されており、その上部にハニカム状の空孔
が形成された高融点金属箔が設けられていることを特徴
とする。
とヒータスリーブと電子放射材料とを有する含浸形陰極
において、ヒータスリーブの電子放射側の凹部に電子放
射材料が充填されており、その上部にハニカム状の空孔
が形成された高融点金属箔が設けられていることを特徴
とする。
【００１０】電子放射材料は、バリウム，カルシウムお
よびアルミネートからなり、高融点金属箔は、タングス
テン単体，又はタングステンとオスミウム，イリジウ
ム，ルテニウム，レニウム，スカンジウム，イットリウ
ムのうち１種以上の金属から構成される。
よびアルミネートからなり、高融点金属箔は、タングス
テン単体，又はタングステンとオスミウム，イリジウ
ム，ルテニウム，レニウム，スカンジウム，イットリウ
ムのうち１種以上の金属から構成される。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例の高融点金属箔の断
面図である。高融点金属箔であるタングステン箔１を、
冷間プレスにより所定の寸法・球面をもった形状に加工
する。プレス後、タングステン箔表面を脱脂等により表
面処理する。次に電子放射材料がしみ出す空孔２を図２
のエッチング装置によって形成する。空孔２を形成する
ため、プレス成形後、設計形状に合ったマスクパターン
をフォトリソグラフィの技術によって形成する。その
後、タングステン箔３をベルジャ４の中にセットし、Ｓ
Ｆ6ガス５を導入しエッチングを行う。エッチング後、
マスクパターンをレジストし、所定寸法のハニカム状の
空孔をもったタングステン箔が形成される。次に、図３
に示す通り、タングステン箔６とヒータスリーブ７を凹
部８に電子放射材料９を充填した後、レーザ溶接により
周囲１０を溶接する。なお、電子放射材料は、バリウ
ム，カルシウムおよびアルミネートからなる。
る。図１は、本発明の第１の実施例の高融点金属箔の断
面図である。高融点金属箔であるタングステン箔１を、
冷間プレスにより所定の寸法・球面をもった形状に加工
する。プレス後、タングステン箔表面を脱脂等により表
面処理する。次に電子放射材料がしみ出す空孔２を図２
のエッチング装置によって形成する。空孔２を形成する
ため、プレス成形後、設計形状に合ったマスクパターン
をフォトリソグラフィの技術によって形成する。その
後、タングステン箔３をベルジャ４の中にセットし、Ｓ
Ｆ6ガス５を導入しエッチングを行う。エッチング後、
マスクパターンをレジストし、所定寸法のハニカム状の
空孔をもったタングステン箔が形成される。次に、図３
に示す通り、タングステン箔６とヒータスリーブ７を凹
部８に電子放射材料９を充填した後、レーザ溶接により
周囲１０を溶接する。なお、電子放射材料は、バリウ
ム，カルシウムおよびアルミネートからなる。
【００１２】この含浸形陰極は、表面空孔の位置・大き
さが均一であるため、電子放出位置が均一で安定してお
り、電子放射材料がリザーブされているため、長寿命で
かつ、寿命中も材料の蒸発量が一定であり非常に安定に
動作するという効果がある。ここでは高融点金属箔とし
てタングステン箔について説明したが、タングステンと
イリジウム，オスミウム，ルテニウム，レニウム，スカ
ンジウム，イットリウムのうちの１種以上から構成され
る合金でも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
さが均一であるため、電子放出位置が均一で安定してお
り、電子放射材料がリザーブされているため、長寿命で
かつ、寿命中も材料の蒸発量が一定であり非常に安定に
動作するという効果がある。ここでは高融点金属箔とし
てタングステン箔について説明したが、タングステンと
イリジウム，オスミウム，ルテニウム，レニウム，スカ
ンジウム，イットリウムのうちの１種以上から構成され
る合金でも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【００１３】図４は本発明の第２の実施例の含浸形陰極
の縦断面図である。タングステン８０％，イリジウム２
０％の合金箔１１を所定形状にプレス成形後、フォトリ
ソグラフィ及び異方性エッチング技術によりハニカム状
の空孔１２を形成し、ヒータスリーブ１３と合金箔１１
をレーザ溶接する。この含浸形陰極１４の電子放射表面
１５に蒸着，スパッタ，ＣＶＤ等によりタングステン５
０％，イリジウム５０％の合金薄膜１６を約５０００〜
１００００オングストローム形成する。ここで得られた
含浸形陰極は、電子放射材料が合金薄膜に拡散した後、
表面から蒸発するため電子放射材料の蒸発が低くおさえ
られるという利点がある。
の縦断面図である。タングステン８０％，イリジウム２
０％の合金箔１１を所定形状にプレス成形後、フォトリ
ソグラフィ及び異方性エッチング技術によりハニカム状
の空孔１２を形成し、ヒータスリーブ１３と合金箔１１
をレーザ溶接する。この含浸形陰極１４の電子放射表面
１５に蒸着，スパッタ，ＣＶＤ等によりタングステン５
０％，イリジウム５０％の合金薄膜１６を約５０００〜
１００００オングストローム形成する。ここで得られた
含浸形陰極は、電子放射材料が合金薄膜に拡散した後、
表面から蒸発するため電子放射材料の蒸発が低くおさえ
られるという利点がある。
【００１４】なお、合金薄膜は、上記のタングステンと
イリジウムの合金の他、タングステンとオスミウム，ル
テニウム，スカンジウム，レニウム，イットリウムのう
ちの１種以上の金属からなるものでもよい。
イリジウムの合金の他、タングステンとオスミウム，ル
テニウム，スカンジウム，レニウム，イットリウムのう
ちの１種以上の金属からなるものでもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高融点金
属箔をプレス成形後異方性エッチングし、ハニカム状の
空孔を形成することにより作製し、ヒータスリーブと溶
接したので、（イ）空孔の位置・大きさが均一となるた
め、電子放射の分布が均一となる、（ロ）空孔周辺に溶
接ダレ，バリがないため、形状が均一でかつ、イオンボ
ンバードの影響をうけにくい、（ハ）プレス成形後空孔
形状を自由にハニカム構造にも設計できる、（ニ）高融
点金属箔の上に薄膜を形成することにより、電子放射材
料の蒸発量を低下させることができる、などの効果を有
する。
属箔をプレス成形後異方性エッチングし、ハニカム状の
空孔を形成することにより作製し、ヒータスリーブと溶
接したので、（イ）空孔の位置・大きさが均一となるた
め、電子放射の分布が均一となる、（ロ）空孔周辺に溶
接ダレ，バリがないため、形状が均一でかつ、イオンボ
ンバードの影響をうけにくい、（ハ）プレス成形後空孔
形状を自由にハニカム構造にも設計できる、（ニ）高融
点金属箔の上に薄膜を形成することにより、電子放射材
料の蒸発量を低下させることができる、などの効果を有
する。
【図１】本発明の第１の実施例の高融点金属箔の断面図
である。
である。
【図２】エッチング装置の縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の含浸形陰極の縦断面図
である。
である。
【図４】本発明の第２の実施例の含浸形陰極の縦断面図
である。
である。
【図５】従来の技術による含浸形陰極の縦断面図であ
る。
る。
１，３，６ タングステン箔 ２，１２ 空孔 ４ ベルジャ ５ ＳＦ6 ガス ７，１３，１８ ヒータスリーブ ８ ヒータスリーブ凹部 ９，１９ 電子放射材料 １０ 含浸形陰極周囲 １６ タングステン−イリジウム合金箔 １４ 含浸形陰極 １５ 電子放射表面 １６ 合金薄膜 １７ 多孔質高融点金属基体
Claims (4)
- 【請求項１】 高融点金属箔とヒータスリーブ及び電子
放射材料とを有する含浸形陰極において、前記ヒータス
リーブの電子放射側の凹部に電子放射材料が充填されて
おり、その上部にハニカム状の空孔が形成された高融点
金属箔が設けられていることを特徴とする含浸形陰極。 - 【請求項２】 上記高融点金属箔がタングステン単体又
は、タングステン及びオスミウム、イリジウム、ルテニ
ウム、レニウム、スカンジウム、イットリウムのうち１
種以上の金属から構成されていることを特徴とする請求
項１記載の含浸形陰極。 - 【請求項３】 上記電子放射材料が、バリウム、カルシ
ウムおよびアルミネートからなることを特徴とする請求
項１記載の含浸形陰極。 - 【請求項４】 上記高融点金属箔の表面にタングステン
及びオスミウム、イリジウム、ルテニウム、スカンジウ
ム、レニウム、イットリウムのうち１種以上の金属の薄
膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の含
浸形陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27943091A JPH05120988A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 含浸形陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27943091A JPH05120988A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 含浸形陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05120988A true JPH05120988A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17610964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27943091A Pending JPH05120988A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 含浸形陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05120988A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09500232A (ja) * | 1994-03-15 | 1997-01-07 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | ディスペンサ陰極およびディスペンサ陰極の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133632A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-16 | Nec Corp | 含浸型陰極 |
| JPH028413A (ja) * | 1988-01-21 | 1990-01-11 | Hirose & Co Ltd | 補強土杭の施工法 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP27943091A patent/JPH05120988A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133632A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-16 | Nec Corp | 含浸型陰極 |
| JPH028413A (ja) * | 1988-01-21 | 1990-01-11 | Hirose & Co Ltd | 補強土杭の施工法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09500232A (ja) * | 1994-03-15 | 1997-01-07 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | ディスペンサ陰極およびディスペンサ陰極の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980407 |