JPH09169518A - 六ホウ化希土類電子放射材 - Google Patents

六ホウ化希土類電子放射材

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JPH09169518A
JPH09169518A JP34989195A JP34989195A JPH09169518A JP H09169518 A JPH09169518 A JP H09169518A JP 34989195 A JP34989195 A JP 34989195A JP 34989195 A JP34989195 A JP 34989195A JP H09169518 A JPH09169518 A JP H09169518A
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Shigeki Otani
茂樹 大谷
Ryutaro Soda
左右田龍太郎
Yoshio Ishizawa
芳夫 石沢
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    • 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
    • H01J1/14—Solid thermionic cathodes characterised by the material
    • H01J1/148—Solid thermionic cathodes characterised by the material with compounds having metallic conductive properties, e.g. lanthanum boride, as an emissive material

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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬａＢ6 、（Ｌａ，Ｃｅ）Ｂ6 、およびＣｅ
Ｂ6 熱陰極材の電子放射特性を改善し、高輝度でより長
寿命な熱電子放射材を提供する。 【解決手段】 ＲｅＢ6+x （Ｒｅは、Ｌａ，Ｃｅまたは
（Ｌａ＋Ｃｅ）を示し、０．０５≦ｘ≦０．２である）
で表わされるホウ素過剰な組成の六ホウ化物を電子放射
材とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、六ホウ化希土類
電子放射材に関するものである。さらに詳しくは、この
発明は、走査型電子顕微鏡や電子描画装置等に利用され
る高輝度熱電子放射材料として有用な、長寿命の六ホウ
化希土類電子放射材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、ＬａＢ6 、ＣｅＢ
6 単結晶は、寿命の長い高輝度熱電子放射材料として、
電子顕微鏡や電子描画装置などに利用されている。ま
た、それらの固溶体である（Ｌａ，Ｃｅ）Ｂ6 単結晶
も、ＬａＢ6 、ＣｅＢ6 と同様に優れた電子放射材料で
あることが知られている。
【０００３】ただ、このように優れた性能の電子放射材
料であっても、近年では、その性能のさらなる向上が求
められており、特に、高輝度熱電子放射材料のための、
より高輝度で長寿命な熱電子放射材の実現が望まれてい
る。そこで、この発明は、これらＬａＢ6 、（Ｌａ，Ｃ
ｅ）Ｂ6 、ＣｅＢ6 熱陰極材の電子放射特性を改善し、
より高輝度で長寿命な熱電子放射材を提供することを目
的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、次式ＲｅＢ6+X （Ｒｅは、Ｌ
ａ，Ｃｅまたは（Ｌａ＋Ｃｅ）を示し、０．０５≦ｘ≦
０．２である）で表わされる六ホウ化物からなることを
特徴とする長寿命な熱電子放射陰極材を提供することに
ある。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明の六ホウ化希土類電子放
射材は、上記のとおり、ホウ素過剰な組成（ホウ素／金
属原子比＝６．０５〜６．２０）である六ホウ化物を用
いることにより、現在使用されている定比組成を有する
ホウ化物結晶を用いた熱陰極と比較し、電子放射陰極材
としての特性、特に、寿命に関する特性が優れている。
【０００６】上記組成の電子放射材料は、たとえばフロ
ーティングゾーン法による単結晶の育成により得られ
る。この場合には、ＲｅＢ6 の定比組成よりもホウ素含
有量の多い原料棒を用いることで単結晶育成することが
できる。そこで実際に、以下に実施例を示し、さらに詳
しくこの発明の実施例の形態について説明する。
【０００７】
【実施例】フローティング・ゾーン法により、定比組成
を有するＬａＢ6 、（Ｌａ，Ｃｅ）Ｂ6 、ＣｅＢ6 結晶
とホウ素過剰な組成をもつこの発明に係わる単結晶を育
成した。ホウ素過剰な組成の単結晶は、以下の手順によ
って育成した。
【０００８】すなわち、まず、ホウ素粉末とともに、Ｌ
ａＢ6 粉末、ＣｅＢ6 粉末、並びにＬａＢ6 とＣｅＢ6
の混合粉末（モル比で７：３）のそれぞれを、直径１０
ｍｍのゴム袋に充填し円柱形にした。これをラバープレ
ス（２０００ｋｇ／ｃｍ2 ）により圧粉体を得た。この
圧粉体を真空中、１８００℃で加熱し、直径９ｍｍ、長
さ１２ｃｍ程度の焼結棒を得た。
【０００９】得られたホウ素含有原料焼結棒をフローテ
ィングゾーン育成装置の上軸にホルダーを介してセット
し、下軸には希土類ホウ化物焼結棒をホルダーを介して
セットした。つぎにホウ素含有原料焼結棒と希土類ホウ
化物焼結棒を加熱し溶融固着させた後、ホウ素含有原料
焼結棒を上方に５ｃｍ移動させ初期融帯を形成した。そ
の後、上軸と下軸をゆっくりと下方に移動させて単結晶
を育成した。
【００１０】具体的には、育成炉に７気圧のＡｒを充填
した後、高周波ワークコイルにより希土類ホウ化物焼結
棒の下端部を溶かし初期融帯を形成し、１ｃｍ／ｈｒの
速度で下方に移動させた。このようにして所要の単結晶
を得た。それら単結晶より＜１００＞方位をもつ単結晶
ブロックを切り出し陰極に組み上げた後、図１に示す装
置に取り付け、電子放射特性を評価した。
【００１１】図１に沿って、電子放射特性を評価する手
順について説明すると、まず、フローティング・ゾーン
法により作製した単結晶（直径１ｃｍ程度）より、放電
加工機を用い、ブロック状（１ｍｍ×１ｍｍ×３ｍｍ）
に切り出す。単結晶ブロックの組成分析は、ＥＰＭＡを
用い、定比組成の六ホウ化物を標準物質とした。切り出
されたホウ化物単結晶試料（１）のブロックを黒鉛ブロ
ック（２）に挾み、図１に示した陰極を作製した。それ
を真空装置内にセットし、１０9 ｔｏｒｒの高真空下
で、直接通電により黒鉛ブロック部（２）を発熱させる
ことで加熱し、試料温度１２００〜１５００℃、印加電
圧１〜６ｋＶの範囲で電子放射特性を測定した。電子放
射特性は、試料（１）と陽極（４）の間に印加する電
圧、試料の加熱温度（作動温度）の間の関係より調べ
た。温度は光温度計（３）により測温した。また、試料
からの蒸発については、７００時間程度の加熱により陽
極に付着する試料の量から蒸発量を測定した。データ
は、定比組成を有する六ホウ化物単結晶からの電子放射
特性との比較により行なった。
【００１２】ホウ素過剰な組成をもつこの発明に係わる
結晶からの電子放射特性は、定比組成を有する六ホウ化
物単結晶のそれと比較して、同じ加速電圧において同じ
放射電流を取り出すのに必要な試料加熱温度は、いづれ
の場合も、１０℃程度高い温度を必要とするが、組成に
よる電子放射特性への変化はなかった。また、その際の
蒸発速度は、作動温度が１２００〜１５００℃の範囲に
おいて、２分の１から１桁近く低いことが判明した。
【００１３】熱陰極の寿命が作動時の蒸発による陰極先
端の形状変化に依ることから、蒸発速度が低下したこと
は、その分寿命が長くなることが期待される。また、同
じ蒸発速度を示す温度においては、ホウ素過剰結晶では
数十度から百度近く高温に加熱でき、より多くの放射電
流を取り出すことが可能で、高輝度な熱陰極材としての
利用も可能である。
【００１４】表１は、具体的に、加速電圧６ｋＶのもと
で、放射電流密度２Ａ／ｃｍ2 となる試料温度を示した
ものである。組成が定比よりホウ素過剰となると、加熱
温度を１０度程度上げる必要があるが、ほぼ同じ電子放
射特性が得られる。一方、表２は蒸発速度を示したもの
であるが、２分の１から一桁近く低くなることから、寿
命の長い陰極材であることを示している。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、ホウ素過剰な組成（ホウ素／金属原子比＝６．０
５〜６．２０）である六ホウ化物からなる電子放射材料
においては、現在使用されている定比組成を有するホウ
化物結晶を用いた熱陰極と比較し、電子放射陰極材とし
ての特性、特に、寿命に関する特性が優れたものとな
る。これにより、高輝度熱電子放射材料として、走査型
電子顕微鏡や電子描画装置等に利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の六ホウ化希土類電子放射材の電子放
射特性を評価する装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 六ホウ化物単結晶試料 ２ 黒鉛ブロック ３ 光温度計 ４ 陽極板 ５ 真空容器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次式ＲｅＢ6+X （Ｒｅは、Ｌａ，Ｃｅま
    たは（Ｌａ＋Ｃｅ）を示し、０．０５≦ｘ≦０．２０で
    ある）で表わされる六ホウ化希土類電子放射材。
JP34989195A 1995-12-21 1995-12-21 六ホウ化希土類電子放射材 Expired - Lifetime JP2976013B2 (ja)

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