JPH08171852A - 電子管用の熱陰極の製造方法及び電子管用の熱陰極 - Google Patents
電子管用の熱陰極の製造方法及び電子管用の熱陰極Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子管用の熱陰極の製造方法を提供する。
【構成】 該製造方法は、基板（１）に、例えば複数の
層（３〜５ないしは６〜８）で蒸気相から析出させるこ
とにより、合金の成分が化学量論的量比で基板（１）上
に存在するように被覆し、かつ該基板（１）を、合金の
最低溶融相の溶融温度よりも低い温度に合金形成のため
に十分である時間にわたり加熱することにより、基板
（１）上に合金、特にイリジウム−ランタン（Ｉｒ2Ｌ
ａ）の層を形成することよりなる。
層（３〜５ないしは６〜８）で蒸気相から析出させるこ
とにより、合金の成分が化学量論的量比で基板（１）上
に存在するように被覆し、かつ該基板（１）を、合金の
最低溶融相の溶融温度よりも低い温度に合金形成のため
に十分である時間にわたり加熱することにより、基板
（１）上に合金、特にイリジウム−ランタン（Ｉｒ2Ｌ
ａ）の層を形成することよりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上にＲｕ，Ｒｈ，
Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｅからなる群から選択され
る金属及びＢａ，Ｃａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，
Ｕからなる群から選択される元素からなる合金の層を有
する、電子管用の熱陰極を製造する方法に関する。
Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｅからなる群から選択され
る金属及びＢａ，Ｃａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，
Ｕからなる群から選択される元素からなる合金の層を有
する、電子管用の熱陰極を製造する方法に関する。
【０００２】該層は、少なくとも電子放出が優先的に行
われるべき領域に存在すべきである。すなわち、このよ
うな層は低い作動温度で高い電子放出能力、ひいては長
い寿命と同時に改良された機械的安定性を有する。
われるべき領域に存在すべきである。すなわち、このよ
うな層は低い作動温度で高い電子放出能力、ひいては長
い寿命と同時に改良された機械的安定性を有する。
【０００３】
【従来の技術】冒頭に記載した形式の方法は、欧州特許
第０１４３２２２号明細書（Ｂ１）に記載されている。
この公知の方法においては、まず合金又は相応する金属
間化合物を溶融又は粉末冶金法で形成し、次いで粉末化
しかつ湿式機械的、化学的、電気メッキ又は溶融冶金法
で基板に施す。従って、該公知方法に基づく被膜の製造
は、極めて著しい費用と結び付いており、相応してコス
ト高である。
第０１４３２２２号明細書（Ｂ１）に記載されている。
この公知の方法においては、まず合金又は相応する金属
間化合物を溶融又は粉末冶金法で形成し、次いで粉末化
しかつ湿式機械的、化学的、電気メッキ又は溶融冶金法
で基板に施す。従って、該公知方法に基づく被膜の製造
は、極めて著しい費用と結び付いており、相応してコス
ト高である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した形式の方法を、簡単かつ低コストで実施可能
であるように改良することである。
に記載した形式の方法を、簡単かつ低コストで実施可能
であるように改良することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、基板（１）上にＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ｒｅからなる群から選択される金属及びＢａ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，Ｕからなる群から選
択される元素からなる合金の層（９）を有する、電子管
用の熱陰極を製造する方法において、ａ）基板（１）
に、前記群の金属及び元素が製造すべき層（９，２７）
の合金に相当する量比で基板（１）上に存在するように
蒸気相から析出により前記群の金属及び元素で被覆し、
かつｂ）基板（１）を、合金を形成するために十分であ
る時間にわたり加熱することにより解決される。
り、基板（１）上にＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ｒｅからなる群から選択される金属及びＢａ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，Ｕからなる群から選
択される元素からなる合金の層（９）を有する、電子管
用の熱陰極を製造する方法において、ａ）基板（１）
に、前記群の金属及び元素が製造すべき層（９，２７）
の合金に相当する量比で基板（１）上に存在するように
蒸気相から析出により前記群の金属及び元素で被覆し、
かつｂ）基板（１）を、合金を形成するために十分であ
る時間にわたり加熱することにより解決される。
【０００６】蒸気相からの両者の合金成分の析出は、任
意の、自体公知方法、例えば電子放射により、るつぼか
ら、蒸着により、特にレーザ蒸着、スパッタリング等に
より行うことができる。合金の形成は、被覆に引き続い
て行われる加熱中の固体反応として行い、又は本発明の
特に有利な実施態様に基づく共被覆、すなわち両者の合
金成分での同時被覆の場合には、被覆工程中に行うこと
ができる。加熱時間は、合金形成のために基板が加熱さ
れる温度が高いほど、短くなる。従って、本発明による
被膜は、公知方法に比較して明らかに少ない費用で、ひ
いては低コストで製造することができることが明らかで
ある。合金成分の量比は、その都度被覆される合金の化
学量論的量に相応して選択すべきであり、この場合実地
においてはもちろん所望の合金だけでなく、もちろん、
別の合金成分の１種以上を含有する合金も局所的に形成
される。平均的にのみ、層の合金組成は合金成分の量比
に相当する。
意の、自体公知方法、例えば電子放射により、るつぼか
ら、蒸着により、特にレーザ蒸着、スパッタリング等に
より行うことができる。合金の形成は、被覆に引き続い
て行われる加熱中の固体反応として行い、又は本発明の
特に有利な実施態様に基づく共被覆、すなわち両者の合
金成分での同時被覆の場合には、被覆工程中に行うこと
ができる。加熱時間は、合金形成のために基板が加熱さ
れる温度が高いほど、短くなる。従って、本発明による
被膜は、公知方法に比較して明らかに少ない費用で、ひ
いては低コストで製造することができることが明らかで
ある。合金成分の量比は、その都度被覆される合金の化
学量論的量に相応して選択すべきであり、この場合実地
においてはもちろん所望の合金だけでなく、もちろん、
別の合金成分の１種以上を含有する合金も局所的に形成
される。平均的にのみ、層の合金組成は合金成分の量比
に相当する。
【０００７】被覆した基板が合金形成のために加熱され
る温度は、合金相の最低溶融相の溶融温度よりも低いの
有利である。それというのもさもなければ、層の蒸発の
危険、並びに最低溶融相の融点を上回ると基板が層の液
状成分によりいわばエッチングされる危険が生じる恐れ
があるからである。
る温度は、合金相の最低溶融相の溶融温度よりも低いの
有利である。それというのもさもなければ、層の蒸発の
危険、並びに最低溶融相の融点を上回ると基板が層の液
状成分によりいわばエッチングされる危険が生じる恐れ
があるからである。
【０００８】基板を既に被覆工程中に、有利には合金の
最低溶融相よりも低い温度に加熱すると、形成される層
内の亀裂の発生が反作用を受ける。同時に時間的倹約が
達成される。それというのも、合金形成は少なくとも部
分的に基板の被覆中に完遂されるからである。その都度
の層厚及び被覆時間に基づき、既に被覆時間は層全体中
の合金形成のために十分である。被覆工程の途中で発生
するエネルギは、その都度の被覆法に基づき、必要な加
熱を行うために既に十分である。さもなければ、加熱の
目的のために付加的にエネルギを供給しなけばならな
い。被覆時間が完全な合金形成のために不十分である場
合には、該温度を被覆工程の直後に層全体内での合金形
成のために必要な時間だけ維持することができる。しか
し、被覆した基板を先に冷却しかつ場合によっては使用
した被覆装置から取り出した後に新たに必要な温度に加
熱することも可能である。合金相の最低溶融相の溶融温
度は、この場合には前記の理由から上回るべきでない。
最低溶融相よりも低い温度に加熱すると、形成される層
内の亀裂の発生が反作用を受ける。同時に時間的倹約が
達成される。それというのも、合金形成は少なくとも部
分的に基板の被覆中に完遂されるからである。その都度
の層厚及び被覆時間に基づき、既に被覆時間は層全体中
の合金形成のために十分である。被覆工程の途中で発生
するエネルギは、その都度の被覆法に基づき、必要な加
熱を行うために既に十分である。さもなければ、加熱の
目的のために付加的にエネルギを供給しなけばならな
い。被覆時間が完全な合金形成のために不十分である場
合には、該温度を被覆工程の直後に層全体内での合金形
成のために必要な時間だけ維持することができる。しか
し、被覆した基板を先に冷却しかつ場合によっては使用
した被覆装置から取り出した後に新たに必要な温度に加
熱することも可能である。合金相の最低溶融相の溶融温
度は、この場合には前記の理由から上回るべきでない。
【０００９】合金形成の前又は後であっても、層内の亀
裂の形成に反作用させるためには、合金形成に役立つ加
熱に場合により引き続く冷却は漸進的に行うべきであ
る。亀裂の回避と結び付き、合金形成のために必要な加
熱中の温度を次第に低下させる可能性も生じる。このこ
とはもちろん合金形成の必要な時間の延長をもたらす。
裂の形成に反作用させるためには、合金形成に役立つ加
熱に場合により引き続く冷却は漸進的に行うべきであ
る。亀裂の回避と結び付き、合金形成のために必要な加
熱中の温度を次第に低下させる可能性も生じる。このこ
とはもちろん合金形成の必要な時間の延長をもたらす。
【００１０】原則的に、基板に複数の層で交互に前記群
の金属及び元素を被覆することも可能であり、この場合
には被覆工程は選択的に前記群の金属又は元素で開始す
ることができる。しかしながら、基板に同時に前記群の
金属及び元素を被覆するのが簡単である。この同時被覆
は、前記群の金属及び元素を別々に、但し同時に蒸発さ
せるか、又は前記群の金属及び元素を、例えばスパッタ
リングにより昇華させることにより行うことができる。
最初の場合には、該方法を実施するために利用する装置
は、２つの物質を別々に、但し同時に蒸気相から析出さ
せることが可能であるように構成されているべきであ
る。従って、前記群の金属の蒸気源及び元素の蒸気源が
存在しなけらばならない。第２の場合には、１つの源で
十分であるが、しかし前記群の金属及び元素からなる合
金は材料として提供されるべきである。
の金属及び元素を被覆することも可能であり、この場合
には被覆工程は選択的に前記群の金属又は元素で開始す
ることができる。しかしながら、基板に同時に前記群の
金属及び元素を被覆するのが簡単である。この同時被覆
は、前記群の金属及び元素を別々に、但し同時に蒸発さ
せるか、又は前記群の金属及び元素を、例えばスパッタ
リングにより昇華させることにより行うことができる。
最初の場合には、該方法を実施するために利用する装置
は、２つの物質を別々に、但し同時に蒸気相から析出さ
せることが可能であるように構成されているべきであ
る。従って、前記群の金属の蒸気源及び元素の蒸気源が
存在しなけらばならない。第２の場合には、１つの源で
十分であるが、しかし前記群の金属及び元素からなる合
金は材料として提供されるべきである。
【００１１】場合によっては、別の工程で前記群の金属
及び元素での被覆に引き続き蒸気相から析出される金属
の薄い層を施すことも有利である。この手段は、被膜の
酸化が回避されかつ取り扱い及び貯蔵安全性が高められ
るという利点を提供する。該金属の層の厚さは、その下
にある層を完全に保護するために必要である厚さを越え
ないか又は著しくは越えない程度で十分である。複数の
層で交互に前記群の金属及び元素が被覆された基板の場
合最後の層として金属の層を施し、その際該層の厚さ
を、合金形成後に金属の層が後に残るように、合金形成
のために必要な厚さを上回るように選択することにより
保護層を形成することができる。
及び元素での被覆に引き続き蒸気相から析出される金属
の薄い層を施すことも有利である。この手段は、被膜の
酸化が回避されかつ取り扱い及び貯蔵安全性が高められ
るという利点を提供する。該金属の層の厚さは、その下
にある層を完全に保護するために必要である厚さを越え
ないか又は著しくは越えない程度で十分である。複数の
層で交互に前記群の金属及び元素が被覆された基板の場
合最後の層として金属の層を施し、その際該層の厚さ
を、合金形成後に金属の層が後に残るように、合金形成
のために必要な厚さを上回るように選択することにより
保護層を形成することができる。
【００１２】保護層の被覆は、該被覆を基板が取り扱わ
れるないしは貯蔵される状況により必要であれば、合金
形成に利用される加熱に引き続いて行うのが有利なこと
もある。その際、保護層の被覆の際に生じる温度は、層
の金属とその下にある物質との合金形成を起こさないよ
うに、もちろん２００℃を上回るべきでない。
れるないしは貯蔵される状況により必要であれば、合金
形成に利用される加熱に引き続いて行うのが有利なこと
もある。その際、保護層の被覆の際に生じる温度は、層
の金属とその下にある物質との合金形成を起こさないよ
うに、もちろん２００℃を上回るべきでない。
【００１３】本発明の１実施態様によれば、基板に合金
で被覆する前に拡散バリヤとして適当な物質の薄い層を
設けることができかつ／又は基板ないしは拡散バリヤと
して設けられた層に湿潤手段として適する物質の薄い層
を設けることができる。本発明の１実施態様によれば、
基板としては、高融点の物質、例えばタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等が挙げ
られる。タングステンからなる基板を使用する際には、
炭化タングステン（Ｗ2Ｃ及び／又はＷＣ）が拡散バリ
ヤとしてもまた湿潤手段としても好適である。従って、
有利にも唯一の層で拡散バリヤと湿潤手段の機能を果た
すことができる。炭化タングステンからなる層は、例え
ばタングステンからなる基板に炭素を蒸着しかつ引き続
き還元雰囲気内で１５００℃程度の温度に加熱すること
により製造することができる。
で被覆する前に拡散バリヤとして適当な物質の薄い層を
設けることができかつ／又は基板ないしは拡散バリヤと
して設けられた層に湿潤手段として適する物質の薄い層
を設けることができる。本発明の１実施態様によれば、
基板としては、高融点の物質、例えばタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等が挙げ
られる。タングステンからなる基板を使用する際には、
炭化タングステン（Ｗ2Ｃ及び／又はＷＣ）が拡散バリ
ヤとしてもまた湿潤手段としても好適である。従って、
有利にも唯一の層で拡散バリヤと湿潤手段の機能を果た
すことができる。炭化タングステンからなる層は、例え
ばタングステンからなる基板に炭素を蒸着しかつ引き続
き還元雰囲気内で１５００℃程度の温度に加熱すること
により製造することができる。
【００１４】特に合金成分としては、金属としては白金
（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）及び特にイリジウム（Ｉ
ｒ）及び系列の元素としてはセリウム及び特にランタン
（Ｌａ）が好適である。このことは特に、本発明の特に
有利な実施態様に基づき、合金に最低溶融相の下にある
温度への加熱工程を、熱陰極を電子管の内部で、有利に
は電子管の真空化状態で析出の途中で行うように実施す
る際に特に当てはまる。前記の元素（一方ではＰｔ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ及び他方ではＬａ）は、それらから形成された
層は既に比較的低い作動温度で十分な程度電子を放出し
かつその融点は十分に作動温度の上にあるために、熱陰
極のために十分に好適である。他の元素から形成された
層のためには、融点が作動温度よりも少なくとも約２０
０℃高いことが保証されるべきである。
（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）及び特にイリジウム（Ｉ
ｒ）及び系列の元素としてはセリウム及び特にランタン
（Ｌａ）が好適である。このことは特に、本発明の特に
有利な実施態様に基づき、合金に最低溶融相の下にある
温度への加熱工程を、熱陰極を電子管の内部で、有利に
は電子管の真空化状態で析出の途中で行うように実施す
る際に特に当てはまる。前記の元素（一方ではＰｔ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ及び他方ではＬａ）は、それらから形成された
層は既に比較的低い作動温度で十分な程度電子を放出し
かつその融点は十分に作動温度の上にあるために、熱陰
極のために十分に好適である。他の元素から形成された
層のためには、融点が作動温度よりも少なくとも約２０
０℃高いことが保証されるべきである。
【００１５】
【実施例】熱陰極を製造するためには、まず高融点の材
料、例えば群Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，ＺｒＯ2からなる
基板の少なくとも被覆すべき表面の領域に拡散バリヤ及
び湿潤手段として適する層を施す。記載の実施例の場合
におけるようにタングステンを基板のための材料として
使用する場合には、基板をまず自体公知の方法（例えば
炭素含有雰囲気、例えばＣＯ2中で１５００℃に加熱す
ることによる）炭化する、それにより炭化タングステン
からなる層が拡散バリヤ及び湿潤手段として生じる。
料、例えば群Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，ＺｒＯ2からなる
基板の少なくとも被覆すべき表面の領域に拡散バリヤ及
び湿潤手段として適する層を施す。記載の実施例の場合
におけるようにタングステンを基板のための材料として
使用する場合には、基板をまず自体公知の方法（例えば
炭素含有雰囲気、例えばＣＯ2中で１５００℃に加熱す
ることによる）炭化する、それにより炭化タングステン
からなる層が拡散バリヤ及び湿潤手段として生じる。
【００１６】次いで、炭化した基板をその両者の側面で
ホルダに固定する。この装置を、蒸発装置が収容された
高真空容器（ｐ＜１０~6ｍｂａｒ）に入れる。この蒸発
装置は、例えば電子銃と２つのるつぼからなり、この場
合一方のるつぼＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｒｅからなる群から選択される１種の金属、記載の実施
例においてはイリジウム、及び他方の容器はＢａ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，Ｕからなる群から選
択される１種の元素、記載の実施例の場合にはランタン
を収容する。基板の蒸発装置に対する距離及び位置は、
十分な層厚さ均一性が保証されるように選択されてい
る。被覆は例えば決められた層厚を有するランタンから
なる層で開始する。引き続き、イリジウムからなる層を
蒸着する。それにランタンからなる別の層が引き続く。
イリジウム層の厚さは、両側の境界を接するランタン層
でＩｒ2Ｌａを形成するために化学量論的に必要である
ような、ランタンとイリジウムの量比が生じるように選
択する。第２のランタン層は、更に別のイリジウム層が
引き続くということを考慮して、最初の層厚さの２倍の
厚さである。それというのも、引き続いての合金形成は
両方向で、即ち両者のランタン層と行われるからであ
る。イリジウムとランタンでの被覆を交互に繰り返し、
イリジウムからなる層で終わり、その層の厚さは記載の
実施例の場合には、Ｉｒ2Ｌａを形成するために化学量
論的に必要であるよりも大である。このことにより、合
金形成の終了後に保護層としてのイリジウム層が残るこ
とが保証される。このような保護層が不必要である場合
には、最後に層の厚さは合金形成のために化学量論的に
必要である程度に制限する。
ホルダに固定する。この装置を、蒸発装置が収容された
高真空容器（ｐ＜１０~6ｍｂａｒ）に入れる。この蒸発
装置は、例えば電子銃と２つのるつぼからなり、この場
合一方のるつぼＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｒｅからなる群から選択される１種の金属、記載の実施
例においてはイリジウム、及び他方の容器はＢａ，Ｃ
ａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，Ｕからなる群から選
択される１種の元素、記載の実施例の場合にはランタン
を収容する。基板の蒸発装置に対する距離及び位置は、
十分な層厚さ均一性が保証されるように選択されてい
る。被覆は例えば決められた層厚を有するランタンから
なる層で開始する。引き続き、イリジウムからなる層を
蒸着する。それにランタンからなる別の層が引き続く。
イリジウム層の厚さは、両側の境界を接するランタン層
でＩｒ2Ｌａを形成するために化学量論的に必要である
ような、ランタンとイリジウムの量比が生じるように選
択する。第２のランタン層は、更に別のイリジウム層が
引き続くということを考慮して、最初の層厚さの２倍の
厚さである。それというのも、引き続いての合金形成は
両方向で、即ち両者のランタン層と行われるからであ
る。イリジウムとランタンでの被覆を交互に繰り返し、
イリジウムからなる層で終わり、その層の厚さは記載の
実施例の場合には、Ｉｒ2Ｌａを形成するために化学量
論的に必要であるよりも大である。このことにより、合
金形成の終了後に保護層としてのイリジウム層が残るこ
とが保証される。このような保護層が不必要である場合
には、最後に層の厚さは合金形成のために化学量論的に
必要である程度に制限する。
【００１７】被覆工程中の形成される層内での亀裂を回
避するために、炭化した基板を、合金の最低溶融相の溶
融温度よりも低い温度に保持する。イリジウム及びラン
タンの場合には、このれは例えば６００℃の温度であ
る。それというのも、系イリジウム−ランタン、即ち共
融混合物の最低溶融相の溶融温度は約７３０℃であるか
らである。基板を被覆する際にいずれにせよ発生する損
失熱は、特に、必要な加熱を生じさせるために既に十分
である。場合によっては、付加的な熱が必要である。
避するために、炭化した基板を、合金の最低溶融相の溶
融温度よりも低い温度に保持する。イリジウム及びラン
タンの場合には、このれは例えば６００℃の温度であ
る。それというのも、系イリジウム−ランタン、即ち共
融混合物の最低溶融相の溶融温度は約７３０℃であるか
らである。基板を被覆する際にいずれにせよ発生する損
失熱は、特に、必要な加熱を生じさせるために既に十分
である。場合によっては、付加的な熱が必要である。
【００１８】ランタンとイリジウムからなる個々の層を
有する炭化した基板は、図１に図式化して示されてい
る。この場合、１は基板、２は炭化により生じた炭化タ
ングステン層、３，４及び５はランタン層並びに６，７
及び８はイリジウム層であり、この場合イリジウム層８
は保護層を形成するために拡大された厚さを有する。合
金形成のために化学量論的に必要なイリジウム層８の厚
さは点線で示されている。もちろん、図１の図面は理想
化されている。それというのも、被覆の際に生じる加熱
により促進される拡散に基づき合金形成が既に開始し、
ひいては被覆工程の終了時には図１に示されたとは異な
り明らかに互いに境界付けられた層はもはや存在しない
からである。
有する炭化した基板は、図１に図式化して示されてい
る。この場合、１は基板、２は炭化により生じた炭化タ
ングステン層、３，４及び５はランタン層並びに６，７
及び８はイリジウム層であり、この場合イリジウム層８
は保護層を形成するために拡大された厚さを有する。合
金形成のために化学量論的に必要なイリジウム層８の厚
さは点線で示されている。もちろん、図１の図面は理想
化されている。それというのも、被覆の際に生じる加熱
により促進される拡散に基づき合金形成が既に開始し、
ひいては被覆工程の終了時には図１に示されたとは異な
り明らかに互いに境界付けられた層はもはや存在しない
からである。
【００１９】合金形成ないしは合金形成の終結のために
は、被覆後に漸進的に室温に冷却した基板を真空内で６
００℃で数時間調質する。６００℃の温度は、形成され
る合金の最低溶融相の溶融温度の下、即ち系イリジウム
−ランタンの共融混合物の融点（７３０℃）の下にあ
る。必要な加熱は、間接的に特別の熱源又は直接的に直
接的通電により行うことができる。直接的通電による加
熱の場合には、必要な電流は例えば前記のホルダを介し
て流すことができる。調質工程の継続時間は、個々の層
３〜８の厚さに依存しかつ層３〜８が薄くなるほど短く
なる。
は、被覆後に漸進的に室温に冷却した基板を真空内で６
００℃で数時間調質する。６００℃の温度は、形成され
る合金の最低溶融相の溶融温度の下、即ち系イリジウム
−ランタンの共融混合物の融点（７３０℃）の下にあ
る。必要な加熱は、間接的に特別の熱源又は直接的に直
接的通電により行うことができる。直接的通電による加
熱の場合には、必要な電流は例えば前記のホルダを介し
て流すことができる。調質工程の継続時間は、個々の層
３〜８の厚さに依存しかつ層３〜８が薄くなるほど短く
なる。
【００２０】調質した基板は、図２に図式的に示されて
いる。該図面において、１は基板、２は炭化タングステ
ン層、９は調質により形成されたイリジウム−ランタン
からなる層（Ｉｒ2Ｌａ）及び８′はイリジウムからな
る保護層であり、この場合には合金形成で消費されなか
ったイリジウム層８の残りである。もちろん実際には、
図２に示されたとは異なりイリジウム−ランタン層９と
保護層８′との間の明確な移行部は存在しない。イリジ
ウム−ランタン層の内部には、制限された時間、例えば
３０分間だけ継続する調質工程の後にもちろん全ての位
置には所望される合金、即ちＩｒ2Ｌａが存在するので
はない。むしろ、多数の箇所にランタン富有合金、例え
ばＩｒ3Ｌａ7及び別の箇所にランタン分の少ない合金、
例えばＩｒ5Ｌａが存在する。
いる。該図面において、１は基板、２は炭化タングステ
ン層、９は調質により形成されたイリジウム−ランタン
からなる層（Ｉｒ2Ｌａ）及び８′はイリジウムからな
る保護層であり、この場合には合金形成で消費されなか
ったイリジウム層８の残りである。もちろん実際には、
図２に示されたとは異なりイリジウム−ランタン層９と
保護層８′との間の明確な移行部は存在しない。イリジ
ウム−ランタン層の内部には、制限された時間、例えば
３０分間だけ継続する調質工程の後にもちろん全ての位
置には所望される合金、即ちＩｒ2Ｌａが存在するので
はない。むしろ、多数の箇所にランタン富有合金、例え
ばＩｒ3Ｌａ7及び別の箇所にランタン分の少ない合金、
例えばＩｒ5Ｌａが存在する。
【００２１】図３には、前記方法に基づいて被覆された
基板を使用して構成された熱陰極１０が示されている。
図３には、図２におけると同じ参照番号が使用されてい
る、即ち基板は１で、イリジウム−ランタン層は９でか
つ保護層は８′で示されている。
基板を使用して構成された熱陰極１０が示されている。
図３には、図２におけると同じ参照番号が使用されてい
る、即ち基板は１で、イリジウム−ランタン層は９でか
つ保護層は８′で示されている。
【００２２】熱陰極１０はフラットエミッタとして構成
されている、即ち基板１は２つの平坦な、図３の場合に
は面平行の面有し、そのうつの１つだけが記載されてい
る。この面は、電子の放出が行われるべき領域である。
されている、即ち基板１は２つの平坦な、図３の場合に
は面平行の面有し、そのうつの１つだけが記載されてい
る。この面は、電子の放出が行われるべき領域である。
【００２３】図３による熱陰極１０は、加熱電流を供給
及び導出するために役立つリード１１及び１２を備えて
いる、即ち図３に示された熱陰極１０は直接的通電によ
り電子放出のために加熱される。しかしもちろん、場合
により前記方法で製造された基板を使用して、該基板を
電子放出のために自体公知方法で間接的に加熱すること
も可能である。
及び導出するために役立つリード１１及び１２を備えて
いる、即ち図３に示された熱陰極１０は直接的通電によ
り電子放出のために加熱される。しかしもちろん、場合
により前記方法で製造された基板を使用して、該基板を
電子放出のために自体公知方法で間接的に加熱すること
も可能である。
【００２４】図３に示された熱陰極１０の場合には既に
述べたようにフラットエミッタであるが、図４に示され
た熱陰極１３は成形エミッタとして構成されている、即
ち電子の放出が行われるべき領域は平坦でなく、湾曲し
ており、しかも図４の場合には該領域は凹面−円筒状面
として形成されている。
述べたようにフラットエミッタであるが、図４に示され
た熱陰極１３は成形エミッタとして構成されている、即
ち電子の放出が行われるべき領域は平坦でなく、湾曲し
ており、しかも図４の場合には該領域は凹面−円筒状面
として形成されている。
【００２５】そのほかは、熱陰極１３は熱陰極１０に類
似して構成されている。
似して構成されている。
【００２６】もちろん、熱陰極１０及び１３を作動させ
る場合には保護層８′はもはや存在すべきでない。それ
というのも、さもなければ熱陰極１０及び１３の規定ど
おりの機能が保証されないからである。
る場合には保護層８′はもはや存在すべきでない。それ
というのも、さもなければ熱陰極１０及び１３の規定ど
おりの機能が保証されないからである。
【００２７】熱陰極１０及び１３の場合には、作動中に
通電は、基板１が導電性材料から形成されている限り、
基板１並びにまたイリジウム−ランタン相９を経て行わ
れる。電気的絶縁材料から形成された基板の場合には、
通電はイリジウム−ランタン層９でのみ行われる。過度
に高い熱電流を回避するために、基板を、導電性成分と
電気絶縁性成分から組成された材料から形成するのが場
合により有利である。
通電は、基板１が導電性材料から形成されている限り、
基板１並びにまたイリジウム−ランタン相９を経て行わ
れる。電気的絶縁材料から形成された基板の場合には、
通電はイリジウム−ランタン層９でのみ行われる。過度
に高い熱電流を回避するために、基板を、導電性成分と
電気絶縁性成分から組成された材料から形成するのが場
合により有利である。
【００２８】図５には、Ｘ線管が示されており、該Ｘ線
管は全体として１４で示された回転アノード装置を有
し、該アノード装置は真空フラスコ１５内に組み込まれ
ている。真空フラスコ１５は、更になお自体公知の形式
でカソード装置１６を収容し、該カソード装置のカソー
ドビーカ１７内に図５では見ることのできない熱陰極が
収容されており、該熱陰極は前記方法に基づき製造され
た基板を有し、かつ例えば図３ないしは図４に基づき構
成されている。
管は全体として１４で示された回転アノード装置を有
し、該アノード装置は真空フラスコ１５内に組み込まれ
ている。真空フラスコ１５は、更になお自体公知の形式
でカソード装置１６を収容し、該カソード装置のカソー
ドビーカ１７内に図５では見ることのできない熱陰極が
収容されており、該熱陰極は前記方法に基づき製造され
た基板を有し、かつ例えば図３ないしは図４に基づき構
成されている。
【００２９】回転アノード装置１４はアノードディスク
１８を有し、該アノードディスクは支承軸１９の一方端
部に固定設置されている。回転アノード装置の回転可能
な支承を保証するために、軸受けとして２つのローラ軸
受け２０，２１が設けられている。
１８を有し、該アノードディスクは支承軸１９の一方端
部に固定設置されている。回転アノード装置の回転可能
な支承を保証するために、軸受けとして２つのローラ軸
受け２０，２１が設けられている。
【００３０】回転アノード装置１４を回転させることが
できるように、電動機が設けられており、該電動機の支
承軸と固定結合されたロータは２２で示されている。図
式的に示されたステータ２３は、ロータ２２の領域で真
空フラスコ１５に載りかつロータ２２と共に電気的短絡
回転モータを形成し、該モータは相応する電流を供給す
ると回転アノード装置１４を回転させる。
できるように、電動機が設けられており、該電動機の支
承軸と固定結合されたロータは２２で示されている。図
式的に示されたステータ２３は、ロータ２２の領域で真
空フラスコ１５に載りかつロータ２２と共に電気的短絡
回転モータを形成し、該モータは相応する電流を供給す
ると回転アノード装置１４を回転させる。
【００３１】通常の図示されていない形式でカソード装
置１６の熱陰極のための加熱電圧、及びカソード装置１
６と回転アノード装置１４の間にあるＸ線管電圧を印加
すると、カソード装置１６の熱陰極から電子ビームが放
出され、該電子ビームはアノードディスク１８上のいわ
ゆる焦点スポット又は焦点に入射しかつそこでＸ線ビー
ムを発生させ、該Ｘ線ビームは真空室１５を経てＸ線管
から出る。回転アノード装置１４の回転に基づき、アノ
ードディスク１８にいわゆる環状形状を有する焦点スポ
ット軌道が形成される。それというのも、常にアノード
ディスク１８の別の位置に電子ビームが衝突するからで
ある。
置１６の熱陰極のための加熱電圧、及びカソード装置１
６と回転アノード装置１４の間にあるＸ線管電圧を印加
すると、カソード装置１６の熱陰極から電子ビームが放
出され、該電子ビームはアノードディスク１８上のいわ
ゆる焦点スポット又は焦点に入射しかつそこでＸ線ビー
ムを発生させ、該Ｘ線ビームは真空室１５を経てＸ線管
から出る。回転アノード装置１４の回転に基づき、アノ
ードディスク１８にいわゆる環状形状を有する焦点スポ
ット軌道が形成される。それというのも、常にアノード
ディスク１８の別の位置に電子ビームが衝突するからで
ある。
【００３２】真空フラスコ１５はポンプ接続部２４を有
し、該接続部は、Ｘ線管の製造工程で真空フラスコの内
部の真空化に役立つ真空ポンプを接続するめに利用され
る。真空化を行った後に、ポンプ接続部２４は真空密に
密閉する。
し、該接続部は、Ｘ線管の製造工程で真空フラスコの内
部の真空化に役立つ真空ポンプを接続するめに利用され
る。真空化を行った後に、ポンプ接続部２４は真空密に
密閉する。
【００３３】真空フラスコ１５の真空化の途中で、いわ
ゆるＸ線管の加熱を行う。この場合には、Ｘ線管を既に
真空化した真空フラスコ１５でかつなお未だ密閉されて
いないポンプ接続部２４に接続した真空ポンプを作動さ
せる。その際Ｘ線管の強烈な加熱に基づき、ガス状の不
純物がＸ線管の構成素子から発生するかないしは低融点
の不純物が蒸発し、かつ図５に図式的に示されかつ導管
２６を介してポンプ接続部２４と接続された真空ポンプ
により真空フラスコ１５の内部から吸引させる。
ゆるＸ線管の加熱を行う。この場合には、Ｘ線管を既に
真空化した真空フラスコ１５でかつなお未だ密閉されて
いないポンプ接続部２４に接続した真空ポンプを作動さ
せる。その際Ｘ線管の強烈な加熱に基づき、ガス状の不
純物がＸ線管の構成素子から発生するかないしは低融点
の不純物が蒸発し、かつ図５に図式的に示されかつ導管
２６を介してポンプ接続部２４と接続された真空ポンプ
により真空フラスコ１５の内部から吸引させる。
【００３４】熱陰極は加熱の途中で、一方ではイリジウ
ム−ランタンの最低溶融相の溶融温度よりも低くかつ他
方では合金形成のために十分である温度に加熱されるの
で、前記説明とは異なり基板の被覆後に加熱を止めかつ
その代わり加熱をＸ線管の加熱の途中で実施する可能性
が生じる。
ム−ランタンの最低溶融相の溶融温度よりも低くかつ他
方では合金形成のために十分である温度に加熱されるの
で、前記説明とは異なり基板の被覆後に加熱を止めかつ
その代わり加熱をＸ線管の加熱の途中で実施する可能性
が生じる。
【００３５】加熱の途中で、熱陰極の保護層８′も、該
保護層がこの時点でなお存在している限り、蒸発せしめ
られる。
保護層がこの時点でなお存在している限り、蒸発せしめ
られる。
【００３６】図６に図２に類似した図面で示された本発
明の実施例は、前記の実施例とは、前記群の金属、例え
ばイリジウム及び元素、例えばセリウムを有する基板
が、例えば冒頭に記載した方法に１つに基づき唯一の層
２７を形成するために同時にイリジウム及びセリウム
で、かつ交互に層毎ではなく被覆された点で異なる。層
２７を施すと、全体の層２７に対してイリジウム及びセ
リウムがその都度所望される合金形成のために必要な量
比で存在することが保証される。この場合、被覆後局所
的に異なった量比が存在することがあるが、これは合金
形成のために行われる系イリジウム−セリウム、即ち共
融混合物の最低溶融相の溶融温度未満の温度への加熱の
途中で少なくとも部分的に補償される。系イリジウム−
セリウムの共融混合物の溶融温度は６５０℃である。
明の実施例は、前記の実施例とは、前記群の金属、例え
ばイリジウム及び元素、例えばセリウムを有する基板
が、例えば冒頭に記載した方法に１つに基づき唯一の層
２７を形成するために同時にイリジウム及びセリウム
で、かつ交互に層毎ではなく被覆された点で異なる。層
２７を施すと、全体の層２７に対してイリジウム及びセ
リウムがその都度所望される合金形成のために必要な量
比で存在することが保証される。この場合、被覆後局所
的に異なった量比が存在することがあるが、これは合金
形成のために行われる系イリジウム−セリウム、即ち共
融混合物の最低溶融相の溶融温度未満の温度への加熱の
途中で少なくとも部分的に補償される。系イリジウム−
セリウムの共融混合物の溶融温度は６５０℃である。
【００３７】系イリジウム−セリウム、即ち共融混合物
の最低溶融相の溶融温度未満の温度への加熱は、被覆工
程で生じる加熱を利用しかつ被覆に引き続き例えば５０
０℃の温度を、合金形成を少なくとも実質的に終了させ
るために必要である時間にわたり、必要に応じて加熱下
に保持するように行う。
の最低溶融相の溶融温度未満の温度への加熱は、被覆工
程で生じる加熱を利用しかつ被覆に引き続き例えば５０
０℃の温度を、合金形成を少なくとも実質的に終了させ
るために必要である時間にわたり、必要に応じて加熱下
に保持するように行う。
【００３８】基板１と層２７の間には、また拡散バリヤ
及び湿潤手段として有効な層２が設けられている。
及び湿潤手段として有効な層２が設けられている。
【００３９】層２７を形成するための被覆工程及び合金
形成のために必要な加熱に引き続き、層２７に金属、即
ちイリジウムからなる保護層２８を、最高２００℃の温
度で上記相から析出させることにより形成する。
形成のために必要な加熱に引き続き、層２７に金属、即
ちイリジウムからなる保護層２８を、最高２００℃の温
度で上記相から析出させることにより形成する。
【００４０】前記の両実施例の場合には、合金形成のた
めにそれぞれ、合金の最低溶融相の溶融温度よりも低い
温度への加熱を行う。しかしながら、基板の損傷が生じ
ないことが保証されれば、より高い温度、高い１５００
℃程度の温度も可能である。
めにそれぞれ、合金の最低溶融相の溶融温度よりも低い
温度への加熱を行う。しかしながら、基板の損傷が生じ
ないことが保証されれば、より高い温度、高い１５００
℃程度の温度も可能である。
【図１】本発明による方法に基づき製造された層を有す
る、熱陰極のために特定された基板の熱処理前の略示断
面図である。
る、熱陰極のために特定された基板の熱処理前の略示断
面図である。
【図２】本発明による方法に基づき製造された層を有す
る、熱陰極のために特定された基板の熱処理後の略示断
面図である。
る、熱陰極のために特定された基板の熱処理後の略示断
面図である。
【図３】本発明による方法に基づき製造された層を有す
る基板を有する熱陰極の１実施例の斜視図である。
る基板を有する熱陰極の１実施例の斜視図である。
【図４】本発明による方法に基づき製造された層を有す
る基板を有する熱陰極の別の実施例の斜視図である。
る基板を有する熱陰極の別の実施例の斜視図である。
【図５】製造工程中の、図３による熱陰極を有するＸ線
管の断面図である。
管の断面図である。
【図６】本発明による方法の別の実施例に基づき製造さ
れた層を有する、熱陰極のために特定された基板の熱処
理後の図２に相応する略示断面図である。
れた層を有する、熱陰極のために特定された基板の熱処
理後の図２に相応する略示断面図である。
１ 基板、 ２ 炭化タングステン層、 ３，４，５
ランタン層、 ６，７，８ イリジウム層、 ８′ 保
護層（イリジウム）、 ９ イリジウム−ランタン（Ｉ
ｒ2Ｌａ）からなる層、 １０ 熱陰極、 １１，１２
リード、 １３ 熱陰極、 １４ 回転アノード装
置、 １５ 真空フラスコ、 １６ カソード装置、
１７ カソードビーカ、 １８ アノードディスク、
１９ 支承軸、 ２０，２１ ローラ軸受け、 ２２
ロータ、 ２３ ステータ、 ２４ポンプ接続部、 ２
５ 真空ポンプ、 ２６ 導管、 ２７ イリジウム−
セリウムからなる層、 ２８ 保護層（イリジウム）
ランタン層、 ６，７，８ イリジウム層、 ８′ 保
護層（イリジウム）、 ９ イリジウム−ランタン（Ｉ
ｒ2Ｌａ）からなる層、 １０ 熱陰極、 １１，１２
リード、 １３ 熱陰極、 １４ 回転アノード装
置、 １５ 真空フラスコ、 １６ カソード装置、
１７ カソードビーカ、 １８ アノードディスク、
１９ 支承軸、 ２０，２１ ローラ軸受け、 ２２
ロータ、 ２３ ステータ、 ２４ポンプ接続部、 ２
５ 真空ポンプ、 ２６ 導管、 ２７ イリジウム−
セリウムからなる層、 ２８ 保護層（イリジウム）
Claims (15)
- 【請求項１】 基板（１）上にＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｅからなる群から選択される金属及
びＢａ，Ｃａ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ，Ｔｈ，Ｕからな
る群から選択される元素からなる合金の層（９）を有す
る、電子管用の熱陰極を製造する方法において、 ａ）基板（１）に、前記群の金属及び元素が製造すべき
層（９，２７）の合金に相当する量比で基板（１）上に
存在するように蒸気相から析出により前記群の金属及び
元素で被覆し、かつ ｂ）基板（１）を、合金を形成するために十分である時
間にわたり加熱することを特徴とする、電子管用の熱陰
極の製造方法。 - 【請求項２】 基板（１）を、合金の最低溶融相の溶融
温度よりも低い温度に加熱する、請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項３】 基板（１）を被覆の間中加熱する、請求
項１又は２記載の製造方法。 - 【請求項４】 基板（１）を被覆の間中、合金の最低溶
融相の溶融温度よりも低い温度に加熱する、請求項３記
載の製造方法。 - 【請求項５】 基板（１）を複数の層（６，７，８又は
３，４，５）で交互に前記群の金属及び元素で被覆す
る、請求項１から４までのいずれか１項記載の製造方
法。 - 【請求項６】 基板（１）を同時に前記群の金属及び元
素で被覆する、請求項１から５までのいずれか１項記載
の製造方法。 - 【請求項７】 前記群の金属及び元素での被覆に引き続
き蒸気相から析出せしめられる薄い金属層（２８）を施
す付加的工程を有する、請求項１から８までのいずれか
１項記載の製造方法。 - 【請求項８】 最後の層として金属の層（８）を施し、
その際該層の厚さを、合金形成後に金属の層（８′）が
後に残るように、合金形成に必要な厚さを上回るように
選択する、請求項５記載の製造方法。 - 【請求項９】 基板（１）に、前記群の金属及び元素で
の被覆前に拡散バリヤとして適する物質の薄い層（２）
を設ける付加的工程を有する、請求項１から８までのい
ずれか１項記載の製造方法。 - 【請求項１０】 基板(１)もしくは拡散バリヤとして設
けられた層に、前記群の金属及び元素での被覆前に湿潤
手段として適する物質の薄い層（２）を設ける付加的工
程を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の
製造方法。 - 【請求項１１】 Ｗ，Ｍｏ．Ｔａ，Ｎｂ，ＺｒＯ2のよ
うな高融点物質からなる基板（１）を使用する、請求項
１から１０までのいずれか１項記載の製造方法。 - 【請求項１２】 合金の最低溶融相の溶融温度の下にあ
る温度への加熱工程を少なくとも部分的に電子放射管の
下での熱陰極（１０，１３）の加熱により行う、請求項
１１記載の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれか１項
記載の製造方法に基づき製造されかつフラットエミッタ
（１０）として構成されている、電子管用の熱陰極。 - 【請求項１４】 請求項１から１２でのいずれか１項記
載の製造方法に基づき製造されかつ成形エミッタ（１
３）として構成されている、電子管用の熱陰極。 - 【請求項１５】 電子の放出が行われるべき領域のみが
合金で被覆されている、請求項１３又は１４記載の熱陰
極。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4421809 | 1994-06-22 | ||
| DE4421809.5 | 1994-06-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08171852A true JPH08171852A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=6521205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15650295A Withdrawn JPH08171852A (ja) | 1994-06-22 | 1995-06-22 | 電子管用の熱陰極の製造方法及び電子管用の熱陰極 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5580291A (ja) |
| JP (1) | JPH08171852A (ja) |
| DE (1) | DE19521724A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008262794A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | National Institute For Materials Science | 希土類六ホウ化物ナノワイヤ熱イオン電子エミッタ |
| JP2015198034A (ja) * | 2014-04-02 | 2015-11-09 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | 電子ビーム生成用カソード部材およびその製造方法 |
| JP2021039941A (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 株式会社コベルコ科研 | 電子ビーム生成用カソード部材およびその製造方法 |
| WO2021044951A1 (ja) * | 2019-09-02 | 2021-03-11 | 株式会社コベルコ科研 | 電子ビーム生成用カソード部材およびその製造方法 |
Families Citing this family (4)
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