JPH0515018B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） この発明は一般に電子放出装置の製造方法及び
これによる製品に、更に詳しくはマグネトロン
（磁電管）における改良形陰極電極の製造方法に
関する。

マグネトロン用陰極電極を製作する既知の方法
は、この出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許
第3027480号に図示され説明されている。簡単に
言うと、この米国特許によれば、粉砕したタング
ステン、四ホウ化トリウム（又は酸素を含まない
その他のある種のトリウム化合物）及びレニウム
を使用してマグネトロン用陰極電極として役立つ
電子放出物質を形成している。連続波（CW）レ
ーダの動作時には、釈放された酸素によるランダ
ム周波数変調（FM）はほとんど除去され且つ二
次電子放出による「周波数ブツシング」は著しく
減小する。

しかしながら、前記の米国特許の教示に従つて
満足な陰極電極を作ることは極めて困難であつ
て、わずかに50ないし60％の歩留りがこれまでに
達成された最良のものであるという結果になつて
いる。更に、最初は満足な陰極電極を用いた場合
でさえも、前記の米国特許に従つて製作されたマ
グネトロンはその陰極電極の温度を周波数ドリフ
トが問題とならない温度に維持するためにヒータ
電流を正確に制御して動作させなければならな
い。野外使用の場合には、陰極電極の温度の所要
度の制御は陰極電極内のフイラメントの電流を厳
密に制御することによつてのみ達成することがで
きるが、しかしこの所要度の制御はめつたに達成
され且つ維持されない。

（発明の要約） 前述の事柄に留意して、この発明の主な目的は
マグネトロン用の改良形陰極電極を与えること及
びこのような電極の製造方法を与えることであ
る。

この発明の別の目的はマグネトロンの陰極電極
用の改良形電子放出物質を与えることである。

この発明の前述及びその他の目的は、一般に、
タングステンの粒子がトリウム及びタングステン
の共融混合物で被覆されている電子放出物質を陰
極電極の所望の形状に形成し、そのさいこの物質
層の厚さを制御して、動作時に陰極電極の表面へ
のトリウムの拡散速度を長寿命が与えられ且つ周
波数ドリフトがほとんど目立たないような速度に
維持するようにすることによつて達成される。

（実施例の説明） この発明の一層完全な理解のために、今度は図
面についてこの発明を説明するが、図面はこの発
明の方法を示す工程図であり、製品が米国特許第
3027480号に示された陰極電極と同一であると目
に映るかもしれないことは明白であると思われ
る。

図面を参照すると、粉砕された水素化トリウム
（ThH₃）及びタングステン(W)がキシレン及びポ
リスチレンのような結合剤に、例えば窒素の不活
性雰囲気中で加えられてスラリを形成することが
わかる。それらの物質は乾燥している。すなわち
それぞれが100万分の３部未満の水を含んでいる。
水素化トリウム及びタングステンの粒子の大きさ
は2.6ミクロンの程度であることが望ましい。加
えられる水素化トリウム及びタングステンの重量
比は２対98パーセントの比率であることが望まし
いが、この重量比は６対96パーセントの比率に変
えてもよい。結合剤の量はスラリが比較的厚いか
ぎりは、すなわち（米国特許第3027480号に示さ
れたように）網目の面にスラリを塗布するか又は
スラリをやはり不活性雰囲気中において中空円筒
体として形成することができるかぎりは、広い範
囲内で変化させることができる。そのような塗布
又は形成の後、被覆組立体を不活性雰囲気中で乾
燥させて結合剤の揮発性部分を蒸発させてしま
う。結合剤の揮発性部分の蒸発を加速するため
に、被覆組立体を選択した結合剤の沸点まで加熱
することがむしろ好んで行われる。

乾燥した被覆組立体（今度は部分的に硬化した
陰極電極と呼ぶ）を不活性雰囲気から取り出して
これが使用されるべきマグネトロンのしかるべき
（所定の）場所に（適当な寸法のフイラメント状
ヒータと共に）この組立体を配置し、この陰極・
ヒータ組立体を通常の方法で密閉する。次にやは
り通常の方法で真空（完成品におけるものと実質
上同じ）にして、部分的に硬化した陰極組立体を
マグネトロン内で真空中におく。ちなみに注意し
ておくが、不活性雰囲気からの部分的に硬化した
陰極電極の取出しから真空中へのそれの配置まで
の経過時間はきわどいものでないけれども、空気
中の水分又は酸素による部分的に硬化した陰極電
極の汚染を避けるためにこの経過時間は２時間以
下にすることが望ましい。

部分的に硬化した陰極電極を真空中でしかるべ
き場所に配置して、フイラメント状ヒータに電流
を流してこの陰極電極の温度を1750℃ないし1800
℃の温度にする。すると水酸化トリウム中でトリ
ウムと水素の解離が生じて金属トリウムと水素ガ
スが形成される。水素ガスは放出するにつれて真
空ポンプ（図示せず）により除去される。加え
て、結合剤のすべての残分は気体成分に解離され
て同様に除去される。その結果純粋なトリウム及
び純粋なタングステンの粒子の混合物が残る。部
分的に硬化した陰極電極におけるこれらの物質の
前述の還元に対する時間はきわどいものではな
い。しかしながら、この時間は水素化トリウムの
すべての解離を確実に完了させるために少なくと
も４時間の程度にすることが望ましい。

前述の段階の完了後フイラメント状ヒータに流
れる電流を増大させて部分的に硬化した陰極電極
の温度を約1898℃に上昇させる。するとトリウム
の粒子がタングステンの粒子中に拡散し、この二
つの金属は相互に作用してタングステン粒子の表
面にトリウム及びタングステンの液体共融混合物
を形成する。説明中の段階に対する経過時間は３
ないし６分の間で変更することができる。

前述の段階の完了後、フイラメント状ヒータか
ら電流を取り去つて、今なお部分的に硬化した陰
極電極を冷却すると、液体共融混合物が凝固して
完全に硬化した陰極電極が形成される。そこで、
マグネトロンを通常の方法で完全に封止すればよ
い。

当業者は察知されることであろうが、粉砕され
たトリウム及びタングステンの粒子の平均直径
（及びこれの変動）並びに（特に最終段階の）処
理の実際の温度及び経過時間は動作中の陰極電極
の表面へのトリウムの拡散速度に影響を与える。
従つて、個個の実施については、多少の調整を必
要とするであろう。

これまでこの発明の実施例について説明してき
たので、ここに開示した原理は多くの異なつた種
類の陰極電極の製造に適用することができること
は当業者には明らかである。それゆえ、この発明
はその開示した実施例に限定されるべきではな
い。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明による方法を示す工程図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子放出装置の製造において、 (a) 粉砕したタングステン及び水素化トリウムを
   不活性雰囲気中において結合剤で混合してスラ
   リを作る段階、 (b) このスラリを所望の陰極電極の形状に形成し
   て乾燥し、結合剤中の揮発分を除去して部分的
   に硬化した陰極電極を形成する段階、 (c) この部分的に硬化した陰極電極を電子放出装
   置のしかるべき場所に配置する段階、 (d) 水素化トリウムを真空中で分解してトリウム
   及び水素を形成し且つ結合剤のすべての残分を
   駆除する段階、 (e) 部分的に硬化した陰極電極を真空中で加熱し
   てタングステンの粒子上にトリウム及びタング
   ステンの共融混合物を形成する段階、並びに (f) 電子放出装置を封止してこれの内部に真空を
   維持する段階 からなる陰極電極の製造方法。 ２ 粉砕した水素化トリウム及びタングステンの
   粒子の平均寸法が約2.6ミクロンである、特許請
   求の範囲第１項に記載の製造方法。 ３ 水素化トリウム及びタングステンの重量比が
   それぞれ２ないし６パーセント及び98ないし94パ
   ーセントの間で変化している、特許請求の範囲第
   ２項に記載の製造方法。 ４ 結合剤がキシレン及びポリスチレンである、
   特許請求の範囲第３項に記載の製造方法。 ５ 水素化トリウムの分解が部分的に硬化した陰
   極電極を少なくとも４時間の間1700℃ないし1780
   ℃の温度に加熱することによつて行われる、特許
   請求の範囲第４項に記載の製造方法。 ６ 共融混合物が部分的に硬化した陰極電極を３
   ないし６分間1772℃の温度に加熱することよつて
   形成される、特許請求の範囲第５項に記載の製造
   方法。