JPH0782807B2 - 含浸形陰極構体 - Google Patents
含浸形陰極構体Info
- Publication number
- JPH0782807B2 JPH0782807B2 JP13022386A JP13022386A JPH0782807B2 JP H0782807 B2 JPH0782807 B2 JP H0782807B2 JP 13022386 A JP13022386 A JP 13022386A JP 13022386 A JP13022386 A JP 13022386A JP H0782807 B2 JPH0782807 B2 JP H0782807B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- iridium
- thickness
- coating layer
- cathode assembly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
- H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電子管等に使用する含浸形陰極構体に係わ
り、とくにその電子放出表面被覆層の結晶構造に関す
る。
り、とくにその電子放出表面被覆層の結晶構造に関す
る。
（従来の技術） 含浸形陰極構体は、タングステン（Ｗ）のような高融点
金属の粉末を焼結してつくった多孔質基体の空孔部に、
酸化バリウム（BaO）、酸化カルシウム（CaO）、および
酸化アルミニウム（Al2O3）のようなアルカリ土類金属
酸化物からなる電子放射物質を溶融含浸させたものであ
る。この陰極は、酸化物陰極に比べ動作温度が高いが、
高電流密度が得られ、またガス被毒に強いという特質を
有する。このため、例えば衛星搭載用進行波管や、核融
合プラズマ加熱用の大電力クライストロンなどに実用さ
れている。このような分野では、さらに長寿命、安定動
作などの高信頼性および高電流密度が要求されている。
金属の粉末を焼結してつくった多孔質基体の空孔部に、
酸化バリウム（BaO）、酸化カルシウム（CaO）、および
酸化アルミニウム（Al2O3）のようなアルカリ土類金属
酸化物からなる電子放射物質を溶融含浸させたものであ
る。この陰極は、酸化物陰極に比べ動作温度が高いが、
高電流密度が得られ、またガス被毒に強いという特質を
有する。このため、例えば衛星搭載用進行波管や、核融
合プラズマ加熱用の大電力クライストロンなどに実用さ
れている。このような分野では、さらに長寿命、安定動
作などの高信頼性および高電流密度が要求されている。
信頼性を高める１つの方策として、陰極表面にイリジウ
ム（Ir）、オスミウム（Os）、ルテニウム（Ru）のよう
な白金族金属、あるいはその合金からなる被覆層を設け
て陰極表面部の仕事関数を下げ、動作温度の低減を図る
ことが知られている。このような被覆層を設けることに
より、被覆層がない場合と同じ電流密度を得るのに、数
十℃乃至百数十℃も動作温度を下げることができる。
ム（Ir）、オスミウム（Os）、ルテニウム（Ru）のよう
な白金族金属、あるいはその合金からなる被覆層を設け
て陰極表面部の仕事関数を下げ、動作温度の低減を図る
ことが知られている。このような被覆層を設けることに
より、被覆層がない場合と同じ電流密度を得るのに、数
十℃乃至百数十℃も動作温度を下げることができる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような含浸形陰極構体は表面部に被
覆層がない場合に比べて動作温度を低下させることがで
きるとはいえ、その動作温度がおよそ900〜1000℃であ
り、やはり動作に伴って多孔質基体を形成するＷが表面
被覆層中に拡散して表面被覆層金属とＷとの合金層を徐
々に生成することが避けられない。この表面被覆層の合
金化進行過程は、それに伴って電子放射特性を変化さ
せ、早期の安定動作、長寿命特性など信頼性向上への１
つの隘路となっている。
覆層がない場合に比べて動作温度を低下させることがで
きるとはいえ、その動作温度がおよそ900〜1000℃であ
り、やはり動作に伴って多孔質基体を形成するＷが表面
被覆層中に拡散して表面被覆層金属とＷとの合金層を徐
々に生成することが避けられない。この表面被覆層の合
金化進行過程は、それに伴って電子放射特性を変化さ
せ、早期の安定動作、長寿命特性など信頼性向上への１
つの隘路となっている。
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、初期
から安定な電子放射特性を有する含浸形陰極構体を提供
することを目的とする。
から安定な電子放射特性を有する含浸形陰極構体を提供
することを目的とする。
［発明の構成］ （問題を解決するための手段） この発明は、多孔質基体の表面部に被覆形成されたイリ
ジウム及びタングステンの合金層は実質的に全てが、そ
の格子定数ａの範囲が2.76オングストローム乃至2.78オ
ングストローム、格子定数ｃの範囲が4.44オングストロ
ーム乃至4.46オングストロームのhcp構造を示すε相か
らなる含浸形陰極構体である。
ジウム及びタングステンの合金層は実質的に全てが、そ
の格子定数ａの範囲が2.76オングストローム乃至2.78オ
ングストローム、格子定数ｃの範囲が4.44オングストロ
ーム乃至4.46オングストロームのhcp構造を示すε相か
らなる含浸形陰極構体である。
（作用） この発明によれば、多孔質基体の表面部に形成されてい
るイリジウム−タングステン合金層の結晶構造が上述の
構成となっていることにより、このε相からなる合金層
は初期からきわめて安定である。したがって、表面被覆
層のイリジウムおよびタングステン濃度組成がほぼ一定
化しており、それにより仕事関数が比較的低い値で一定
に保たれる。こうしてこの発明によれば初期から長期間
にわたってきわめて安定な電子放射特性をもつ含浸形陰
極構体を得ることができる。
るイリジウム−タングステン合金層の結晶構造が上述の
構成となっていることにより、このε相からなる合金層
は初期からきわめて安定である。したがって、表面被覆
層のイリジウムおよびタングステン濃度組成がほぼ一定
化しており、それにより仕事関数が比較的低い値で一定
に保たれる。こうしてこの発明によれば初期から長期間
にわたってきわめて安定な電子放射特性をもつ含浸形陰
極構体を得ることができる。
（実施例） 以下図面を参照してその実施例を説明する。なお同一部
分は同一符号であらわす。
分は同一符号であらわす。
この発明の含浸形陰極構体の構造例を第１図に示す。直
径1.5mm、厚さ0.4mmの空孔率約20％の多孔質タングステ
ンに、酸化バリウム、酸化カルシウム及び酸化アルミニ
ウムの混合酸化物（モル比で約4:1:1）を溶融含浸さ
せ、その後表面を洗浄し、過剰なBaを除去した後、多孔
質基体11を作製した。次いで、この多孔質基体11は厚さ
25μｍのタンタル製のカップ12に、レニウム線13を介し
て抵抗溶接された。次いで、タンタル製カップ12は、タ
ンタル製の支持スリーブ14の一端開口部の内側にレーザ
溶接された。なお、支持スリーブ14は、図示しないレニ
ウム−モリブデン合金からなる３本の支持用ストラップ
を介して外側支持円筒に固定された。このようにして製
作された陰極構体の多孔質基体11の表面に、スパッタリ
ングにより50Å乃至10,000Åの範囲の厚さ、例えば3,50
0Åの厚さにイリジウムを被覆した。
径1.5mm、厚さ0.4mmの空孔率約20％の多孔質タングステ
ンに、酸化バリウム、酸化カルシウム及び酸化アルミニ
ウムの混合酸化物（モル比で約4:1:1）を溶融含浸さ
せ、その後表面を洗浄し、過剰なBaを除去した後、多孔
質基体11を作製した。次いで、この多孔質基体11は厚さ
25μｍのタンタル製のカップ12に、レニウム線13を介し
て抵抗溶接された。次いで、タンタル製カップ12は、タ
ンタル製の支持スリーブ14の一端開口部の内側にレーザ
溶接された。なお、支持スリーブ14は、図示しないレニ
ウム−モリブデン合金からなる３本の支持用ストラップ
を介して外側支持円筒に固定された。このようにして製
作された陰極構体の多孔質基体11の表面に、スパッタリ
ングにより50Å乃至10,000Åの範囲の厚さ、例えば3,50
0Åの厚さにイリジウムを被覆した。
次にこの陰極構体を、真空又は不活性雰囲気、例えば10
-7Torr以下に排気された真空排気ベルジャー内に入れ、
図示しない陰極構体内部の加熱ヒータに通電して所定温
度で所定時間加熱処理した。この加熱処理工程の例を第
２図に示す。すなわち、脱ガスを主目的として徐々に陰
極温度を上昇させるライティング工程（Ｉ、II、III、I
V、Ｖ、VI）、および輝度温度が約1180℃で所定時間等
温加熱するエージング工程（Ｉ、II、III）を経る。な
お温度は、陰極表面を650nmでフィルタされた輝度温度
で示されている。
-7Torr以下に排気された真空排気ベルジャー内に入れ、
図示しない陰極構体内部の加熱ヒータに通電して所定温
度で所定時間加熱処理した。この加熱処理工程の例を第
２図に示す。すなわち、脱ガスを主目的として徐々に陰
極温度を上昇させるライティング工程（Ｉ、II、III、I
V、Ｖ、VI）、および輝度温度が約1180℃で所定時間等
温加熱するエージング工程（Ｉ、II、III）を経る。な
お温度は、陰極表面を650nmでフィルタされた輝度温度
で示されている。
こうして、電子放射表面部に格子定数ａの範囲が2.76オ
ングストローム乃至2.78オングストローム、格子定数ｃ
の範囲が4.44オングストローム乃至4.46オングストロー
ムのhcp構造を示すε相のみからなる結晶構造をもつイ
リジウム−タングステン合金被覆層15を形成した。そし
てこのような含浸形陰極構体を、例えば衛星搭載用の進
行波管内に組込み、動作させた。
ングストローム乃至2.78オングストローム、格子定数ｃ
の範囲が4.44オングストローム乃至4.46オングストロー
ムのhcp構造を示すε相のみからなる結晶構造をもつイ
リジウム−タングステン合金被覆層15を形成した。そし
てこのような含浸形陰極構体を、例えば衛星搭載用の進
行波管内に組込み、動作させた。
このような含浸形陰極構体は、動作初期から長時間の動
作において安定度のきわめてすぐれた電子放射特性を示
した。以下、その理由を説明する。
作において安定度のきわめてすぐれた電子放射特性を示
した。以下、その理由を説明する。
まず、表面部の合金化プロセスを解明するために真空高
温Ｘ線回折装置を用い、前記の約3,500Åの厚さにイリ
ジウムを被覆した陰極構体の、多孔質基体表面層の結晶
構造変化をその場観察的にＸ線回折により測定した。第
２図に示した陰極加熱スケジュールに沿い、Ｘ線回折パ
ターンの変化をみると第３図に示すように変化すること
が確認された。なお第３図の右の縦軸に加熱工程を示し
た。
温Ｘ線回折装置を用い、前記の約3,500Åの厚さにイリ
ジウムを被覆した陰極構体の、多孔質基体表面層の結晶
構造変化をその場観察的にＸ線回折により測定した。第
２図に示した陰極加熱スケジュールに沿い、Ｘ線回折パ
ターンの変化をみると第３図に示すように変化すること
が確認された。なお第３図の右の縦軸に加熱工程を示し
た。
同図から理解されるように、ライティング工程中の変化
として、イリジウム相の減少及びイリジウムのダングス
テンとの金属間化合物ε相の出現が、主としてライティ
ング工程（IV）以降に認められた。ε相はhcp構造を示
す。エージング工程では、このε相が示す一連のそれぞ
れの回折ピークの低角度側に対をなして同じ結晶系を示
す一連の回折ピークが出現した。その後、エージング工
程が進むにつれ、初めの一連のピークは消滅し後の回折
パターンに置き代わった。初期に形成されたε相をεＩ
相、後にＸ線回折の低角度側に現れた相をεII相と称す
ることにする。εＩ相からεII相への不連続な回折パタ
ーンの変化は、格子定数の不連続な変化に対応する。す
なわち、εＩ相の格子定数はそれぞれ、ａ＝2.735乃至
2.745Å、ｃ＝4.385Å乃至4.395Åである。またεII相
では、ａ＝2.760乃至2.780Å、ｃ＝4.440乃至4.460Åの
範囲を示した。なお、これらの格子定数の値と、イリジ
ウム−タングステン合金中のタングステン濃度との関係
は既に報告されており、第４図に実線で示すような関係
である。そして本発明者らの実線で得られたεＩおよび
εII相の格子定数の値を、第４図中に点線の斜線で示し
た。これらの対応するタングステン濃度は、εＩ相で約
20乃至25原子％、εII相で約40乃至50原子％となる。ε
Ｉ相からεII相への移行により、表面層組成の変動もき
わめて不連続に生じていることがわかる。そしてεII相
はきわめて安定な結晶構造を示し、その後の熱処理では
ほとんど格子定数の変化を生じることがなかった。すな
わち1180℃でのエージング工程での約55分間の加熱で、
εＩ相からεII相に完全に移行した。
として、イリジウム相の減少及びイリジウムのダングス
テンとの金属間化合物ε相の出現が、主としてライティ
ング工程（IV）以降に認められた。ε相はhcp構造を示
す。エージング工程では、このε相が示す一連のそれぞ
れの回折ピークの低角度側に対をなして同じ結晶系を示
す一連の回折ピークが出現した。その後、エージング工
程が進むにつれ、初めの一連のピークは消滅し後の回折
パターンに置き代わった。初期に形成されたε相をεＩ
相、後にＸ線回折の低角度側に現れた相をεII相と称す
ることにする。εＩ相からεII相への不連続な回折パタ
ーンの変化は、格子定数の不連続な変化に対応する。す
なわち、εＩ相の格子定数はそれぞれ、ａ＝2.735乃至
2.745Å、ｃ＝4.385Å乃至4.395Åである。またεII相
では、ａ＝2.760乃至2.780Å、ｃ＝4.440乃至4.460Åの
範囲を示した。なお、これらの格子定数の値と、イリジ
ウム−タングステン合金中のタングステン濃度との関係
は既に報告されており、第４図に実線で示すような関係
である。そして本発明者らの実線で得られたεＩおよび
εII相の格子定数の値を、第４図中に点線の斜線で示し
た。これらの対応するタングステン濃度は、εＩ相で約
20乃至25原子％、εII相で約40乃至50原子％となる。ε
Ｉ相からεII相への移行により、表面層組成の変動もき
わめて不連続に生じていることがわかる。そしてεII相
はきわめて安定な結晶構造を示し、その後の熱処理では
ほとんど格子定数の変化を生じることがなかった。すな
わち1180℃でのエージング工程での約55分間の加熱で、
εＩ相からεII相に完全に移行した。
また、ライティング工程終了後、およびエージング工程
終了後の表面合金層について、オージェ電子分光装置に
より、アルゴンイオンを用いたスパッタリング方式を用
いて表面から深さ方向の組成分析を試み、第５図
（ａ）、（ｂ）の結果を得た。同図（ａ）はライティン
グ終了後、同図（ｂ）はエージング工程120分後の相対
濃度分布である。そして曲線51および53は相対イリジウ
ム濃度、同52、および54は相対タングステン濃度を示し
ている。この結果から、ライティング工程終了時点のも
のでは、表面中のタングステン濃度に勾配が少なく、タ
ングステンのイリジウムへの速い拡散が推察される。ま
たエージング工程（III）終了段階のものでは、表面お
よび合金層中のタングステン濃度が40乃至50原子％とな
っていることが判明した。これらの事実は、第４図に示
した格子定数の変化から推察される表面被覆層の組成変
動に一致した結果になっている。
終了後の表面合金層について、オージェ電子分光装置に
より、アルゴンイオンを用いたスパッタリング方式を用
いて表面から深さ方向の組成分析を試み、第５図
（ａ）、（ｂ）の結果を得た。同図（ａ）はライティン
グ終了後、同図（ｂ）はエージング工程120分後の相対
濃度分布である。そして曲線51および53は相対イリジウ
ム濃度、同52、および54は相対タングステン濃度を示し
ている。この結果から、ライティング工程終了時点のも
のでは、表面中のタングステン濃度に勾配が少なく、タ
ングステンのイリジウムへの速い拡散が推察される。ま
たエージング工程（III）終了段階のものでは、表面お
よび合金層中のタングステン濃度が40乃至50原子％とな
っていることが判明した。これらの事実は、第４図に示
した格子定数の変化から推察される表面被覆層の組成変
動に一致した結果になっている。
以上のように、多孔質基体の表面にイリジウムを被覆
し、これを所定温度で所定時間加熱処理することによ
り、表面部に安定なεII相からなるイリジウム−タング
ステン合金被覆層を形成することができる。
し、これを所定温度で所定時間加熱処理することによ
り、表面部に安定なεII相からなるイリジウム−タング
ステン合金被覆層を形成することができる。
次に、多孔質基体表面に被覆するイリジウム層の厚さ
と、加熱処理すなわちエージング条件との関係について
検討した。イリジウム被覆層が、約1000Å、約2000Å、
約3500Å、約5000Åの厚さのものを用意し、いずれも11
80℃で所定時間加熱した。その結果得られたＸ線回折の
結果を第６図に示す。同図において、縦軸のＸ線回折強
度比は、εＩ相、εII相およびイリジウムの主回折ピー
ク強度のそれぞれの和に対するεII相の回折ピーク強度
の比率をあらわしている。この結果から、εＩ相からε
II相へと移行するのに要する加熱処理時間は、イリジウ
ム被覆層の厚さに依存し、イリジウム層が厚いほどεII
相の形成に多くの加熱処理時間を要することがわかっ
た。なお同図において曲線61はイリジウム被覆層厚が約
1000Åのものの場合、同62は約2000Å、同63は約3500
Å、同64は約5000Åのものの場合をそれぞれあらわして
いる。また、エージング時間を一定とした場合は、イリ
ジウム被覆層の厚さが厚いほど、表面までのεII相の完
全生成のためにはより一層高温での加熱処理を要する結
果が得られた。
と、加熱処理すなわちエージング条件との関係について
検討した。イリジウム被覆層が、約1000Å、約2000Å、
約3500Å、約5000Åの厚さのものを用意し、いずれも11
80℃で所定時間加熱した。その結果得られたＸ線回折の
結果を第６図に示す。同図において、縦軸のＸ線回折強
度比は、εＩ相、εII相およびイリジウムの主回折ピー
ク強度のそれぞれの和に対するεII相の回折ピーク強度
の比率をあらわしている。この結果から、εＩ相からε
II相へと移行するのに要する加熱処理時間は、イリジウ
ム被覆層の厚さに依存し、イリジウム層が厚いほどεII
相の形成に多くの加熱処理時間を要することがわかっ
た。なお同図において曲線61はイリジウム被覆層厚が約
1000Åのものの場合、同62は約2000Å、同63は約3500
Å、同64は約5000Åのものの場合をそれぞれあらわして
いる。また、エージング時間を一定とした場合は、イリ
ジウム被覆層の厚さが厚いほど、表面までのεII相の完
全生成のためにはより一層高温での加熱処理を要する結
果が得られた。
また第７図にイリジウム被覆層厚、エージング加熱処理
時間に対する空間電荷制限領域における最大エミッショ
ン値すなわちMISCの変化を示した。この空間電荷制限領
域における最大エミッション値MISCは、陽極電圧を２秒
間印加したときの印加開始１秒後の値で表現しており、
この値は陽極電圧印加方式として通常用いられるパルス
的な場合と、直流的な場合とのほぼ中間的な特性を示
す。同図において曲線71はイリジウム被覆層厚が約1000
Åのものの場合、同72は約2000Å、同73は約3500Å、同
74は約5000Åのものの場合をそれぞれあらわしている。
時間に対する空間電荷制限領域における最大エミッショ
ン値すなわちMISCの変化を示した。この空間電荷制限領
域における最大エミッション値MISCは、陽極電圧を２秒
間印加したときの印加開始１秒後の値で表現しており、
この値は陽極電圧印加方式として通常用いられるパルス
的な場合と、直流的な場合とのほぼ中間的な特性を示
す。同図において曲線71はイリジウム被覆層厚が約1000
Åのものの場合、同72は約2000Å、同73は約3500Å、同
74は約5000Åのものの場合をそれぞれあらわしている。
このような結果から、イリジウム被覆層厚が厚いほどMI
SC値の増加傾向が緩やかであり、エミッション的活性化
にも長時間を要することが確認された。このように電子
放射特性がεII相の形成率と強い相関があり、εII相が
基体表面まで完全に生成されている場合が最も大きな電
子放射電流を得られ、且つ安定であることが明らかとな
った。そして、十分に活性化された陰極基体の表面合金
層はＸ線回折的にはほぼεII相だけからなることが対応
づけられた。
SC値の増加傾向が緩やかであり、エミッション的活性化
にも長時間を要することが確認された。このように電子
放射特性がεII相の形成率と強い相関があり、εII相が
基体表面まで完全に生成されている場合が最も大きな電
子放射電流を得られ、且つ安定であることが明らかとな
った。そして、十分に活性化された陰極基体の表面合金
層はＸ線回折的にはほぼεII相だけからなることが対応
づけられた。
さらにまた、合金化終了後の陰極断面を走査形電子顕微
鏡により観察し、イリジウム被覆層厚に対する生成合金
層厚の関係をみた。その結果を第８図に示す。その結
果、形成される合金層の厚さは、はじめ被着するイリジ
ウム層の厚さのおよそ２倍になることが確認された。
鏡により観察し、イリジウム被覆層厚に対する生成合金
層厚の関係をみた。その結果を第８図に示す。その結
果、形成される合金層の厚さは、はじめ被着するイリジ
ウム層の厚さのおよそ２倍になることが確認された。
以上に述べた諸結果を考慮し、次に電子放射特性との関
連を考察した。以下にその概要を述べる。多孔質基体表
面にスパッタリングにより約50Åから約10,000のÅ範囲
の任意適当な厚さでイリジウムを被覆した試料を用意
し、所定の熱処理を施した。この熱処理による表面合金
化処理は、管内加熱すなわち電子管内に組込んだ状態で
陰極構体内の加熱ヒータに通電して加熱することにより
合金化する方式、および単体加熱すなわち真空排気され
るガラスベルジャー内に陰極構体を配置し加熱する方式
で実施した。それら各方式は、前者すなわち管内加熱は
比較的低電圧電子管などに適することを考慮し、また後
者すなわち単体加熱方式は大形又は高電圧動作用の電子
管などに適することを考慮している。そして電子放射特
性は、平行平板形２極管のガラスダミー管を作製して評
価した。管内加熱方式の場合は、ライティング工程をガ
ラスダミー管の排気中に実施し、その後排気管を封止切
りしてから所定の等温度でエージング加熱処理した。エ
ージング工程中の電子放射特性の変化を測定した。また
単体加熱方式では、ガラスベルジャー内で所定のライテ
ィング、エージング工程を実施し、その後得られた陰極
構体を平行平板形２極管のガラスダミー管内に組込ん
で、管内加熱方式の場合と同様な方式で電子放射特性を
測定した。なお測定中のエージング効果を防ぐため、電
子放射特性はいずれもカソード温度を1000℃に下げて測
定した。
連を考察した。以下にその概要を述べる。多孔質基体表
面にスパッタリングにより約50Åから約10,000のÅ範囲
の任意適当な厚さでイリジウムを被覆した試料を用意
し、所定の熱処理を施した。この熱処理による表面合金
化処理は、管内加熱すなわち電子管内に組込んだ状態で
陰極構体内の加熱ヒータに通電して加熱することにより
合金化する方式、および単体加熱すなわち真空排気され
るガラスベルジャー内に陰極構体を配置し加熱する方式
で実施した。それら各方式は、前者すなわち管内加熱は
比較的低電圧電子管などに適することを考慮し、また後
者すなわち単体加熱方式は大形又は高電圧動作用の電子
管などに適することを考慮している。そして電子放射特
性は、平行平板形２極管のガラスダミー管を作製して評
価した。管内加熱方式の場合は、ライティング工程をガ
ラスダミー管の排気中に実施し、その後排気管を封止切
りしてから所定の等温度でエージング加熱処理した。エ
ージング工程中の電子放射特性の変化を測定した。また
単体加熱方式では、ガラスベルジャー内で所定のライテ
ィング、エージング工程を実施し、その後得られた陰極
構体を平行平板形２極管のガラスダミー管内に組込ん
で、管内加熱方式の場合と同様な方式で電子放射特性を
測定した。なお測定中のエージング効果を防ぐため、電
子放射特性はいずれもカソード温度を1000℃に下げて測
定した。
それらの比較結果を表１に示す。同表において、実施例
とはその後の分析により表面合金層の全体にεII相の形
成が確認されたこの発明の実施例のもの、また比較例と
は表面合金層にεＩ相とεII相の両方が観察されたもの
の場合である。
とはその後の分析により表面合金層の全体にεII相の形
成が確認されたこの発明の実施例のもの、また比較例と
は表面合金層にεＩ相とεII相の両方が観察されたもの
の場合である。
表１の結果から、はじめに被覆されたイリジウム層の厚
さに応じて所定の熱処理を施してほぼεII相のみからな
る合金化層を形成させることにより、初期および長時間
にわたる動作でも安定で良好な電子放射特性を得ること
ができることが確認された。そして前述のようにイリジ
ウム層の厚さに応じ確実にεII相からなるイリジウム−
タングステン合金化層を得る所定加熱処理工程は、再現
性がよく、実用性がきわめて高い。
さに応じて所定の熱処理を施してほぼεII相のみからな
る合金化層を形成させることにより、初期および長時間
にわたる動作でも安定で良好な電子放射特性を得ること
ができることが確認された。そして前述のようにイリジ
ウム層の厚さに応じ確実にεII相からなるイリジウム−
タングステン合金化層を得る所定加熱処理工程は、再現
性がよく、実用性がきわめて高い。
このように、表面にイリジウムを含む合金層が被覆され
る含浸形陰極において、その合金層をεII相とすること
にり、動作初期から安定した、しかも良好な電子放射特
性を有する含浸形陰極を実現することができる。このε
II相は極めて安定で、長時間動作に対しても変化がきわ
めて小さいという特質を有する。またこのεII相は、格
子定数ａの範囲が2.76乃至2.78Å、格子定数Ｃの範囲が
4.44乃至4.46Åのhcp構造を示し、これは換言すればタ
ングステンが飽和固溶したイリジウム−タングステン合
金のε相からなることを特徴としている。こうして表面
部のイリジウム及びタングステン濃度組成が一定化して
おり、それにより仕事関数が比較的低い値で一定に保た
れる。したがって動作初期から寿命期間中、きわめて安
定な電子放射特性を得ることができる。
る含浸形陰極において、その合金層をεII相とすること
にり、動作初期から安定した、しかも良好な電子放射特
性を有する含浸形陰極を実現することができる。このε
II相は極めて安定で、長時間動作に対しても変化がきわ
めて小さいという特質を有する。またこのεII相は、格
子定数ａの範囲が2.76乃至2.78Å、格子定数Ｃの範囲が
4.44乃至4.46Åのhcp構造を示し、これは換言すればタ
ングステンが飽和固溶したイリジウム−タングステン合
金のε相からなることを特徴としている。こうして表面
部のイリジウム及びタングステン濃度組成が一定化して
おり、それにより仕事関数が比較的低い値で一定に保た
れる。したがって動作初期から寿命期間中、きわめて安
定な電子放射特性を得ることができる。
なお、熱処理時間の実用的な管理の容易さから、多孔質
基体表面へのイリジウム被覆層の厚さは、50Å乃至10,0
00Åの範囲が適当である。それによりεII相からなる合
金被覆層の厚さは、およそ２倍の約100Å乃至20,000Å
の範囲が好ましい厚さである。そしてその場合の熱処理
条件としては、およそ1100℃乃至1260℃の範囲で、加熱
処理時間はおよそ１分乃至360分程度の範囲内で前述の
ようなイリジウム厚さに応じて適宜の処理を実施すれば
よい。
基体表面へのイリジウム被覆層の厚さは、50Å乃至10,0
00Åの範囲が適当である。それによりεII相からなる合
金被覆層の厚さは、およそ２倍の約100Å乃至20,000Å
の範囲が好ましい厚さである。そしてその場合の熱処理
条件としては、およそ1100℃乃至1260℃の範囲で、加熱
処理時間はおよそ１分乃至360分程度の範囲内で前述の
ようなイリジウム厚さに応じて適宜の処理を実施すれば
よい。
なお、加熱処理温度が1260℃よりも高いと、基体中のバ
リウムの蒸発量が多くなり過ぎ、むしろ所期の電子放射
特性を損うおそれがある。また1100℃以下では、εII相
の合金化にきわめて長時間を要し、実用性に乏しい。ま
たεII相合金層の厚さが、100Åより薄いと寿命が短く
なり、一方、20,000Åを超すと高い動作温度が要求され
るなど短所が顕著となってしまう。
リウムの蒸発量が多くなり過ぎ、むしろ所期の電子放射
特性を損うおそれがある。また1100℃以下では、εII相
の合金化にきわめて長時間を要し、実用性に乏しい。ま
たεII相合金層の厚さが、100Åより薄いと寿命が短く
なり、一方、20,000Åを超すと高い動作温度が要求され
るなど短所が顕著となってしまう。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、多孔質基体の表
面部に形成されているεII相のみからなるイリジウム−
タングステン合金被覆層により、動作初期から長時間動
作にわたってきわめて安定な電子放射特性を得ることが
できる。
面部に形成されているεII相のみからなるイリジウム−
タングステン合金被覆層により、動作初期から長時間動
作にわたってきわめて安定な電子放射特性を得ることが
できる。
第１図はこの発明に係わる含浸形陰極の一部断面を示す
斜視図、第２図はこの発明の実施例における陰極加熱処
理工程を示す図、第３図はその加熱処理工程における表
面部のＸ線回折パターン図、第４図、第５図（ａ）、
（ｂ）、第６図、第７図、および第８図はそれぞれ各工
程における特性図である。 11……多孔質基体、15……表面合金層。
斜視図、第２図はこの発明の実施例における陰極加熱処
理工程を示す図、第３図はその加熱処理工程における表
面部のＸ線回折パターン図、第４図、第５図（ａ）、
（ｂ）、第６図、第７図、および第８図はそれぞれ各工
程における特性図である。 11……多孔質基体、15……表面合金層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳橋 勝美 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝堀川町工場内 (72)発明者 大内 義昭 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝堀川町工場内 (56)参考文献 特開 昭60−138822（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】多孔質基体にアルカリ土類金属酸化物が含
浸され、この多孔質基体の表面部にイリジウムおよびタ
ングステンの合金層が形成されてなる含浸形陰極構体に
おいて、 前記合金層は実質的に全てが、格子定数ａの範囲が2.76
オングストローム乃至2.78オングストローム、格子定数
ｃの範囲が4.44オングストローム乃至4.46オングストロ
ームのhcp構造を示すε相からなることを特徴とする含
浸形陰極構体。 - 【請求項２】合金層の厚さは、100オングストローム乃
至20000オングストロームの範囲にある特許請求の範囲
第１項記載の含浸形陰極構体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13022386A JPH0782807B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 含浸形陰極構体 |
| DE8787108036T DE3782543T2 (de) | 1986-06-06 | 1987-06-03 | Impregnierte kathode. |
| EP87108036A EP0248417B1 (en) | 1986-06-06 | 1987-06-03 | Impregnated cathode |
| KR1019870005748A KR900003178B1 (ko) | 1986-06-06 | 1987-06-05 | 함침형 음극 구조체 및 그 제조방법 |
| US07/273,157 US4928034A (en) | 1986-06-06 | 1988-11-18 | Impregnated cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13022386A JPH0782807B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 含浸形陰極構体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62287543A JPS62287543A (ja) | 1987-12-14 |
| JPH0782807B2 true JPH0782807B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=15029031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13022386A Expired - Lifetime JPH0782807B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 含浸形陰極構体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782807B2 (ja) |
| KR (1) | KR900003178B1 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60138822A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Hitachi Ltd | 含浸形陰極 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP13022386A patent/JPH0782807B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-06-05 KR KR1019870005748A patent/KR900003178B1/ko active Pre-grant Review Request
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900003178B1 (ko) | 1990-05-09 |
| JPS62287543A (ja) | 1987-12-14 |
| KR880001013A (ko) | 1988-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4783613A (en) | Impregnated cathode | |
| JPS61183838A (ja) | 含浸形カソ−ド | |
| US4260665A (en) | Electron tube cathode and method for producing the same | |
| JPH0782807B2 (ja) | 含浸形陰極構体 | |
| JPH0795422B2 (ja) | 含浸形陰極の製造方法 | |
| JPH0719530B2 (ja) | 陰極線管 | |
| EP0492763A1 (en) | Sputtered scandate coatings for dispenser cathodes and methods for making same | |
| US5580291A (en) | Method for manufacturing a glow cathode for an electron tube | |
| EP0248417B1 (en) | Impregnated cathode | |
| EP0263483B1 (en) | Hot cathode in wire form | |
| US4231627A (en) | Electron beam tube | |
| US3700575A (en) | Method of forming transparent films of zno | |
| EP1189253B1 (de) | Kathodenstrahlröhre mit dotierter Oxidkathode | |
| CN1099513A (zh) | 氧化物阴极 | |
| JP2650638B2 (ja) | 陰極線管 | |
| Kimura et al. | Emission characteristics and surface composition of dispenser cathodes in realistic vacuum | |
| CN87108075A (zh) | 显象管阴极热子 | |
| JP3225523B2 (ja) | 含浸型陰極 | |
| JPS6261236A (ja) | 含浸形陰極構体 | |
| US2924737A (en) | Glow discharge tube | |
| JPS61128441A (ja) | 含浸形陰極の製造方法 | |
| JPH11213862A (ja) | 陰極基体およびその製造方法 | |
| JPH09223455A (ja) | 表面構造制御法およびこれを利用した電子源および平面ディスプレィ | |
| KR940010300B1 (ko) | 히이터 전착용 조성물 | |
| JPS6334832A (ja) | 含浸形カソ−ドの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |