JPH08185792A - 酸化物陰極構体 - Google Patents

酸化物陰極構体

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JPH08185792A
JPH08185792A JP33949694A JP33949694A JPH08185792A JP H08185792 A JPH08185792 A JP H08185792A JP 33949694 A JP33949694 A JP 33949694A JP 33949694 A JP33949694 A JP 33949694A JP H08185792 A JPH08185792 A JP H08185792A
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JP
Japan
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sleeve
oxide
porous
layer plate
layer
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JP33949694A
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English (en)
Inventor
Misao Izeki
操 井関
Kyoichi Sato
恭一 佐藤
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で電子放射特性を改善したマグネ
トロン用酸化物陰極を提供する。 【構成】 陰極を構成するスリーブの周囲に連結した3
次元の網目状組織を持つNiの多孔質体を固着し、その
空孔に(Ba、Sr、Ca)CO3等の電子放射性物質
を充填し、該電子放射性物質を酸化物に熱分解して得た
ものである。具体的には、Niを主成分とするスリーブ
1と、スリーブ1に固着したBaとCaかつ/またはS
rとを主成分とする酸化物を有する電子放出層3と、ス
リーブ1の電子放出層3両端部近傍に固着したエンドハ
ット2と、スリーブ1内に挿入したヒーター4とからな
る酸化物陰極構体において、電子放出層3はスリーブ1
に固着した3次元の網目状組織を持つ多孔質Ni層板
と、該多孔質Ni層板の空孔部に充填した上記酸化物か
らなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマグネトロン用の酸化物
陰極に関し、特に簡単な構成で電子放射特性を改善した
マグネトロン用酸化物陰極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、マグネトロンでは、陰極から出た
電子は軸方向の磁界によって回転運動をするが、全てが
陽極に達するとは限らず、一部が陰極に戻り、陰極に衝
撃を与える。この現象を電子の逆衝撃と呼び、そのた
め、マグネトロン用陰極は、他の電子管の陰極に比べて
電子放射性物質が損傷され易く、剥離し易くなり、ま
た、当該物質の消耗が激しくなる。また、マグネトロン
では、電子放射面の単位面積当たりの電流が他の電子管
の陰極に比べてはるかに大きいので、電子放射性物質の
層の抵抗が安定な動作の障害となる。よって、前記電子
の逆衝撃の影響を緩和すること及び電子放射性物質の層
の抵抗を下げることが安定に動作するマグネトロン用陰
極の条件である。
【0003】しかるに、電子管用酸化物陰極の基本形は
図4に示すように、Niを主成分とする円筒スリーブ1
の外周面に電子放出層3を形成し、上下部にエンドハッ
ト2、2を設け、円筒スリーブ1の中空部内にタングス
テンワイヤーに等より形成した抵抗線ヒーター4を配設
するように構成してなる。通常の電子管では、電子放出
層3は(Ba、Ca、Sr)CO3の三元炭酸塩に代表
されるような電子放射性物質をニトロセルロース等のバ
インダーに混合し、円筒スリーブ1に直接塗布して形成
したもので十分であるが、マグネトロン用陰極では上記
した理由によりジュール熱による焼損その他、アーキン
グ等の問題が発生し、使用に耐えない。
【0004】上記の事情に鑑みて、従来、マグネトロン
用の酸化物陰極は、Niを主成分とする円筒スリーブの
外周面に上記電子放射性物質に金属片を付加混在させた
ものを塗布したもの(サーメットカソード)や、円筒ス
リーブの外周面にNiを主成分とするメッシュを固着し
該メッシュの網の目に上記電子放射性物質を充填したも
の(メッシュカソード)、あるいは円筒スリーブ外周面
に多孔質焼結体を固着し、該多孔質焼結体の空孔に上記
電子放射性物質を充填したもの(マッシュカソード)と
いったものを使用していた。なお、以上に列記したもの
が酸化物陰極と称されるのは、電子管本体に組み込まれ
た後の排気工程で上記電子放射性物質の炭酸塩(硝酸塩
や水酸化物である場合もある)が酸化物化合物に熱分解
されてから後のことである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大電流
動作するマグネトロンに上記したメッシュカソードを使
用した場合、メッシュにより電子の逆衝撃は緩和される
が、マグネトロンの動作中にメッシュの空孔部で酸化物
層が熱収縮を起こし剥離する虞があった。そのため、大
電流動作のマグネトロンには接触抵抗をさらに減少する
ことができるサーメットカソードやマッシュカソードを
使用するが、空孔率や濃度分布を正確にコントロールす
ることが困難である。
【0006】サーメットカソード並びにマッシュカソー
ドはその製造工程に焼結過程を有するものであるが、焼
結は圧縮による表面エネルギーの減少を起動力とした原
子の相互拡散によるものであるため、材料とする金属片
の粒度にばらつきがあると焼結の進行が部分的に異なっ
てくる。金属片の粒度を正確にコントロールすることは
困難であり、従って目潰れ等、粒子間の結合のばらつき
が多くなる場合があり、その場合には接触抵抗が大きく
なってしまうという問題があった。また、サーメットカ
ソードの場合、電子放射性物質と金属片を始めから混ぜ
て焼結するため、電子放射性物質中の炭酸塩等の共晶温
度が関わってくるので調整が難しく、低層部にある炭酸
塩が金属に囲まれ(外部と連通する空孔がなくなり)、
熱分解の妨げとなる場合もあった。即ち多大な労力を掛
け、炭酸塩等の粒度及びその混合具合並びに金属片の粒
度やその焼結具合等を総合的に管理してはじめて安定し
た動作のマグネトロンを得ることができた。本発明は上
記問題を解決し、簡単な構成で電子放射特性を改善した
マグネトロン用酸化物陰極を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、Niを主成分とするスリーブと、該スリ
ーブに固着したBaとCaかつ/またはSrとを主成分
とする酸化物を有する電子放出層と、前記スリーブの前
記電子放出層両端部近傍に固着したエンドハットと、前
記スリーブ内に挿入したヒーターとからなる酸化物陰極
構体において、前記電子放出層は前記スリーブに固着し
た3次元の網目状組織を持つ多孔質Ni層板と、該多孔
質Ni層板の空孔部に充填した前記酸化物とからなるこ
とを特徴とする。前記多孔質Ni層板は発泡性樹脂に無
電解メッキを施した後、前記発泡性樹脂のみを溶解除去
して得たものであって良く、また、前記多孔質Ni層板
は、前記スリーブにNiメッキを介して固着され、該N
iメッキの一部が、真空または還元性雰囲気中で加熱さ
れることによって前記多孔質Ni層板及び前記スリーブ
の双方に拡散している構成のものであって良い。さらに
前記多孔質Ni層板は前記スリーブに固着後圧縮される
ことによって、50〜80%の空孔率にされているもの
であって良い。
【0008】
【作用】このように構成することにより、多孔質Ni層
板の板厚で正確に電子放出層の厚さをコントロールする
ことができる。さらにこの多孔質Ni層板は3次元的な
網目状になっているため、多孔質Ni層板と酸化物層の
接触をまんべんなく行えるため、接触抵抗を最小限にす
ることができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の実施例を示し、図2は本実施
例の製造工程の一部を模式的に表したものである。これ
らの図において図4と同一の符号のものは同一または相
当するものを示し、5は多孔質Ni層板、6は酸化物
層、7は治具を示す。以下に本実施例の具体的な内容を
説明する。まず、発泡性樹脂に無電解メッキを施すこと
により空間にNiが付着し、その後熱処理により樹脂を
取り除くという方法で作られる多孔質Ni層板を用意す
る。多孔質Ni層板として例えば住友電気工業社製のセ
ルメット(商標名)を使用しても良い。本例で使用する
多孔質Ni層板の空孔率は厚さ0.5t、空孔率80%
のもので、これを図2に示すようにスリーブの所定の位
置に巻き付け、半割のSUS製の治具7、7を相互に図
中矢印の方向に移動させ、多孔質Ni層板を両側から挟
むようにして固定し、真空または還元性雰囲気中で12
00℃1時間の条件で熱処理をする。この熱処理により
Niが完全に再結晶し、動作中の変形が抑制されること
になる。また、この熱処理により多孔質Ni層板がスリ
ーブ1に溶着されるうえ、治具7により多孔質Ni層板
の厚みが均等に矯正される。ここで治具7の内径を多孔
質Ni層板外周よりも若干小さく形成しておくと、多孔
質Ni層板が圧縮され、空孔率が小さくなる。これを利
用して治具7を適度な大きさにすることによって、空孔
率を微妙にコントロールすることが可能となると共に、
多孔質Ni層板の厚さを変化できるので酸化物層の厚さ
をコントロールでき、層抵抗の微妙なコントロールが可
能となる。
【0010】なお、多孔質Ni層板の空孔率は50〜8
0%が望ましく、50%未満では必要な電力を得るのに
十分なエミッションを得ることは難しく、80%を越え
てしまうとNiと酸化物層の接触面積が減少してしま
い、接触抵抗の増加によるジュール熱の増大で、酸化物
層の収縮、剥離を招き易い。但し、空孔率80%を越え
るものであっても、上記した治具7等を使用し、圧縮す
れば50〜80%の間に収めることが可能である。ま
た、多孔質Ni層板とスリーブ1の固着をより強固にす
るためには、上記熱処理前に多孔質Ni層板をスリーブ
1に固定した状態で全体をNiメッキし、その上で上記
同様熱処理すると良い。多孔質Ni層板とスリーブの間
に介在するNiメッキの一部が両者へ拡散してゆき、実
質的に両者の接触面積を広めることができるからであ
る。また、多孔質Ni層板に予め還元剤としてMgを含
有させておくとエミッションの放出効率が良好になる。
特に質量比0.02〜0.5%とすることが望ましい。
なぜなら、0.02%未満であるとエミッション増の効
果が期待できず、0.5%を越えてしまうと余剰のMg
が高抵抗の中間層の生成に寄与してしまうためである。
【0011】次にアンモン法やソーダ法で生成した(B
a、Ca、Sr)CO3の三元炭酸塩を9、ニトロセル
ロースを酢酸ブチルに混合したバインダーを1の割合で
混合し、ペーストをつくり、該ペーストを多孔質Ni層
板の空孔に塗り込む。なお、前記三元炭酸塩の混合比は
適宜選択されるものであるが、本例ではモル比をBaC
3:SrCO3:CaCO3=5:4:1とした。但
し、CaCO3またはSrCO3どちらか一方を欠くもの
としても、また、前記三元炭酸塩に別のアルカリ土類金
属の炭酸塩を加えたものであってもエミッションを得る
ことができる。その後、電子放出層3の両端にエンドハ
ット2を溶接等により装着し、スリーブ1内にヒーター
4を挿入し、陰極構体が完成する。この陰極構体をマグ
ネトロン本体に組み込み、排気を行い、炭酸塩を酸化物
に熱分解した後、酸化物陰極構体となる。
【0012】図3は電子放出層3を構成している多孔質
Ni層板5と酸化物層6の断面の一部を拡大して示した
ものであり、図に示すように3次元の網目状にスケルト
ンを構成した多孔質Ni層板5の作り出す空孔に酸化物
層6が入り込む形となっている。多孔質Ni層板の作り
出す空孔は連続しているため、そこに入り込んだ酸化物
層6も連続する。従って、Niに囲まれて独立する酸化
物層は無いので、排気工程において炭酸塩が熱分解され
るときのガス排出がスムーズとなり、均一な組成の電子
放出層3が得られるとともに、酸化物層の密着性が向上
する。また、多孔質Ni層板は連続体であり、焼結体に
有りがちな部分的な金属粒子の結合不良が無く、内部で
分離、独立した部分が無いため、Niが効率よく酸化物
層に接触し、層抵抗が低くなる。
【0013】
【発明の効果】以上、説明したように、連続した3次元
の網目状組織を持つNi多孔質層板に酸化物を充填した
構造になっているため、接触抵抗を最小限に抑えられ、
大電流動作をするマグネトロンにおいても安定したもの
が得られるという利点がある。本発明の酸化物陰極構体
を用いたマグネトロンを動作すると、熱電子も充分に得
られ、かつアーキングもほとんどなく、スペクトラム等
良好なマグネトロンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の実施例の製造工程の一部を示す図であ
る。
【図3】図1の実施例の電子放出層の詳細を示す断面図
である。
【図4】マグネトロン用酸化物陰極の基本形を示す図で
ある。
【符号の説明】
1、スリーブ 2、エンドハット 3、電子放出層 4、ヒーター 5、多孔質Ni層板 6、酸化物層 7、治具

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを主成分とするスリーブと、該スリ
    ーブに固着したBaとCaかつ/またはSrとを主成分
    とする酸化物を有する電子放出層と、前記スリーブの前
    記電子放出層両端部近傍に固着したエンドハットと、前
    記スリーブ内に挿入したヒーターとからなる酸化物陰極
    構体において、前記電子放出層は前記スリーブに固着し
    た3次元の網目状組織を持つ多孔質Ni層板と、該多孔
    質Ni層板の空孔部に充填した前記酸化物とからなるこ
    とを特徴とした酸化物陰極構体。
  2. 【請求項2】 前記多孔質Ni層板は発泡性樹脂に無電
    解メッキを施した後、前記発泡性樹脂のみを溶解除去し
    て得たものであることを特徴とする請求項1に記載の酸
    化物陰極構体。
  3. 【請求項3】 前記多孔質Ni層板は、前記スリーブに
    Niメッキを介して固着され、該Niメッキの一部は、
    真空または還元性雰囲気中で加熱されることによって前
    記多孔質Ni層板及び前記スリーブの双方に拡散してい
    ることを特徴とする請求項1乃至2に記載の酸化物陰極
    構体。
  4. 【請求項4】 前記多孔質Ni層板は前記スリーブに固
    着後圧縮されることによって、50〜80%の空孔率に
    されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の酸
    化物陰極構体。
JP33949694A 1994-12-27 1994-12-27 酸化物陰極構体 Pending JPH08185792A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009245711A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 New Japan Radio Co Ltd マグネトロン及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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