JPH1131451A - 含浸型陰極とその製造方法 - Google Patents

含浸型陰極とその製造方法

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JPH1131451A
JPH1131451A JP18402397A JP18402397A JPH1131451A JP H1131451 A JPH1131451 A JP H1131451A JP 18402397 A JP18402397 A JP 18402397A JP 18402397 A JP18402397 A JP 18402397A JP H1131451 A JPH1131451 A JP H1131451A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多孔質金属焼結体の空孔率を、電子放出面か
ら深さ方向に進むにつれて連続的に増大させることによ
り、初期電子放射性能、寿命性能、および電子銃の絶縁
性能に優れ、量産に適した含浸型陰極及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 金属原材料粉末１の圧縮焼結体のペレッ
トは、内部に空孔を持ち、その空孔は電子放射物質２で
満たされ、空孔率は電子放出面３から反対側（矢印５方
向）へ進むにつれて連続的に高くなっている。このこと
により、ペレット内部での空孔率の不連続面が形成され
ないので、自由Ｂａを生み出す化学反応がペレット全体
で連続的かつ滑らかに進むことになる。また、複数種の
粒度分布の原材料粉末を使用する必要がないので、製造
工程を簡素化できる。さらに、空孔率及び空孔率分布を
一定の範囲内とすることにより、寿命特性等の諸性能を
良好にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子管に用いる含
浸型陰極とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】含浸型陰極は、多孔質金属焼結体（ペレ
ット）の空孔中に電子放射物質を含浸させた基本構造を
持つ。含浸型陰極を製造するには、まずタングステン等
の高融点金属粉末をプレス成型し、その後焼結すること
により適度な空孔を有した還元性を持つ基体を形成す
る。次に、ＢａＯ、ＣａＯおよびＡｌ2 Ｏ3 を主材とす
る電子放射物質を、基体の空孔に溶融含浸すれば、陰極
ペレットとして完成する。この陰極ペレットには、焼結
体の体積と空孔率すなわち空孔体積に応じた電子放射物
質量が含浸されている。
【０００３】以下、陰極ペレットの動作原理について説
明する。陰極ペレットは、高温活性化により、ＢａＯが
ペレットに還元されて自由Ｂａが形成される。この自由
Ｂａは空孔中を熱拡散し、表面に到達する。その後、ペ
レット表面を熱拡散することにより、ペレット表面にＢ
ａ単原子層を形成する。このとき、ペレットの温度に依
存した、単原子層からのＢａ蒸発量とペレット内部から
のＢａ供給量との差し引きに応じた面積に単原子層が広
がる。このＢａ単原子層は、電子放出に関わる実効仕事
関数をペレット形成金属自身の４〜５ｅＶから約２ｅＶ
にまで低減し、良好な熱電子エミッションを提供する。
【０００４】動作時にペレット内部からのＢａ供給が少
いと、必要充分な面積のＢａ単原子層が形成できずにエ
ミッションが不足する。また、活性化に時間がかかる等
の弊害が生ずる。
【０００５】逆に、Ｂａ供給が不必要に多いと表面から
の蒸発が増して、ペレット内部の含浸ＢａＯを短時間で
消費し、寿命が短くなる。さらに、蒸発Ｂａが対向電極
に付着し、不要電子放射の原因となる等の弊害が生ず
る。
【０００６】含浸型陰極の動作の最大のポイントは必要
充分なＢａ単原子層を早く形成し、かつ長時間保たせる
ということにある。Ｂａ単原子層形成の要因は含浸Ｂａ
Ｏ量、含浸ＢａＯのペレットによる還元の速度、空孔中
の自由Ｂａの熱拡散速度、及び電子放射表面でのＢａの
表面熱拡散速度である。
【０００７】そして、これらの動作を制御する設計パラ
メターは、電子放射物質含浸量、ペレットの空孔率とそ
の空間分布、および電子放射面の清浄さすなわち余剰電
子放射物質が付着していないことである。これらのパラ
メターを精密に、かつばらつきを少なく制御することが
量産上最も重要な課題となる。
【０００８】前記のような原理的背景に基づき、特公昭
４４−１０８１０号公報には、余分な電子放射物質の蒸
発を抑制し、電子銃の絶縁部分の電流リークを少なく
し、かつ良好なＢａ単原子層を長時間維持してその寿命
を延ばし得る含浸型陰極が提案されている。
【０００９】これは、ペレットの電子放出面側を低空孔
率の第１層として蒸発を抑制し、その下に高空孔率の第
２層を配置した２層構造とすることにより、第１層のＢ
ａ供給能力が尽きた以降（寿命終了後以降）においても
第２層から第１層へＢａ供給を行うことができ、本来の
第一層が持つ寿命よりもさらに寿命を延ばしたものであ
る。
【００１０】さらに、特開平６−１０３８８５号公報に
は、含浸後に付着した余剰電子放射物質の除去を行い易
くするために、基体の表面粗さを５μｍ以下好ましくは
完全平面とするものが提案されている。
【００１１】また、特開昭５８−８７７３５号公報に
は、電子放射物質含浸量の確保のため、圧縮電子放射物
質を個々のペレットの上表面に載せて溶融含浸を行う製
造方法が提案されている。
【００１２】また、特開平６−１０３８８５号公報に
は、電子放射物質含浸量の安定量産化を、ペレット金属
原材料粉末を分級してペレットの空孔率を制御すること
により行うものが提案されている。
【００１３】また、含浸後に付着した余剰電子放射物質
を除去するための、はけ、金属張針等を用いる機械的な
方法、切削等による研磨、水中での超音波洗浄等が従来
より提案されている。
【００１４】さらに、特開昭５０−１０３９６７号公報
には、ペレットを一つずつ特殊な治具に設置し、清浄な
水中で超音波洗浄を行う方法が提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の含浸型陰極には、以下のような問題があっ
た。 （１）ペレットを２層構造としたものは、これを製造す
るためには粒度分布の異なる２種の原材料粉末を使用し
たり、２度のプレス成型を行う必要があり、生産工程が
複雑であった。 （２）ペレットを一つずつ処理したり、原材料粉末を分
級したりする方法では、生産性が低く、量産が困難であ
った。 （３）はけ、金属針等で機械的に余剰電子放射物質を除
去する方法は、実施が困難であり、かつペレットごとの
処理が必要になるので量産が困難であった。 （４）特殊な治具に焼結後のペレットを一つずつ設置す
るという工程は繁雑であり、かつ超音波洗浄だけでは余
剰電子放射物質を完全に取り除くためには１時間以上の
洗浄時間が必要であり、量産化が困難であった。
【００１６】本発明は、前記のような従来の問題を解決
するものであり、多孔質金属焼結体の空孔率を電子放出
面から深さ方向に進むにつれて連続的に増大させること
により、初期電子放射性能、寿命性能、及び電子銃の絶
縁性能が優れ、かつ量産に適した含浸型陰極及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１番目の含浸型陰極は、多孔質金属焼結
体の空孔部に電子放射物質を含浸させた陰極ペレットを
備えた含浸型陰極であって、前記多孔質金属焼結体の空
孔率は電子放出面から深さ方向に進むにつれて連続的に
増大していることを特徴とする。
【００１８】前記のような含浸型陰極によれば、ペレッ
ト内部での空孔率の不連続面が形成されないので、自由
Ｂａを生み出す化学反応がペレット全体で連続的かつ滑
らかに進むことになる。さらに、複数種の粒度分布の原
材料粉末を使用する必要がないので、製造工程を簡素化
できる。
【００１９】前記第１番目の含浸型陰極においては、前
記多孔質金属焼結体の電子放出面の空孔率が１２．５〜
２５体積％で、前記電子放出面近傍の空孔率とその反対
側面近傍の空孔率との差が５〜２５体積％の範囲内で、
かつ前記電子放出面の反対側面の空孔率が４０体積％未
満であることが好ましい。前記のような含浸型陰極によ
れば、良好な寿命特性を得ることができる。
【００２０】次に、本発明の第２番目の含浸型陰極は、
多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を含浸させた
陰極ペレットを備えた含浸型陰極であって、前記陰極ペ
レットの電子放出面の表面粗さは、最大高さが５〜２０
μｍの範囲内であることを特徴とする。前記のような含
浸型陰極によれば、エミッション性能を高めることがで
きる。
【００２１】次に、本発明の第１番目の含浸型陰極の製
造方法は、多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を
含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造方法
であって、金属原料粉末をプレス成型して多孔質基体を
形成するプレス成型工程を含み、前記金属原料粉末をす
りきり用カートリッジに充填した後、すりきり秤量によ
りダイに充填し、ポンチによるプレス成型をし、前記カ
ートリッジの前記ダイ表面への接触面が円環形状で、か
つ前記カートリッジの外側側面は先端部が前記ダイ表面
と接する傾斜面を含むことを特徴とする。
【００２２】前記のような含浸型陰極の製造方法によれ
ば、すりきり秤量を正確に行うことができ、カートリッ
ジ内の原材料粉末の粒度分布をプレスダイ内部に充填さ
れる原材料粉末の粒度分布に正確に反映することができ
るので、ペレットの空孔率や電子放射物質の含浸量の製
造ばらつきを低減させることができる。
【００２３】前記第１番目の含浸型陰極の製造方法にお
いては、前記円環形状の内周の直径がペレット直径の１
０〜２０倍の範囲内で、前記円環形状の外周の直径が前
記内周の直径の１．０５〜１．３倍の範囲内で、前記傾
斜面と前記ダイ表面とのなす角が４０〜８０°の範囲内
であることが好ましい。
【００２４】また、前記カートリッジに充填する金属原
料粉末の量を陰極ペレットの２００〜８００個分に相当
する量とすることが好ましい。また、すりきり秤量時及
びプレス時の前記金属原材料粉末を５０〜１００℃の範
囲内の温度に加熱することが好ましい。
【００２５】また、ポンチと金属原料粉末とが接する面
を陰極ペレットの電子放出面とし、ポンチと金属原料粉
末とが接しているときの、ポンチのダイに対する相対速
度を０．５〜５ｃｍ／ｓの範囲内とし、かつ加圧時間を
１〜７秒の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】次に、本発明の第２番目の含浸型陰極の製
造方法は、多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を
含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造方法
であって、金属原料粉末をプレス成型して多孔質基体を
形成するプレス成型工程と、前記多孔質基体を焼結して
多孔質金属焼結体を形成する焼結工程とを含み、プレス
成型後の前記多孔質基体の平均空孔率（Ｄ体積％）と焼
結後の前記多孔質金属焼結体の平均空孔率（ｄ体積％）
との間に以下の関係があることを特徴とする。
【００２７】ｄ＋１０ ≦ Ｄ ≦ ｄ＋２０ 前記のような含浸型陰極の製造方法によれば、機械的強
度を保ちながら閉鎖空孔の発生を抑えて一定の含浸量を
確保したペレットを製造することができる。
【００２８】次に、本発明の第３番目の含浸型陰極の製
造方法は、多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を
含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造方法
であって、前記電子放射物質の溶融時に前記多孔質金属
焼結体の全表面に前記電子放射物質が接触するように、
前記多孔質金属焼結体と前記電子放射物質とを含浸容器
に配置して、前記電子放射物質を前記多孔質金属焼結体
の空孔部に含浸させることを特徴とする。
【００２９】前記のような含浸型陰極の製造方法によれ
ば、含浸量不足の発生を防止することができ、安定した
含浸を行うことができる。前記第３番目の含浸型陰極の
製造方法においては、含浸容器に深さを均一にして電子
放射物質を充填し、前記電子放射物質の深さ方向のほぼ
中央部または前記電子放射物質の最上面の上に前記多孔
質金属焼結体を配置することが好ましい。
【００３０】次に、本発明の第３番目の含浸型陰極の製
造方法は、多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を
含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造方法
であって、含浸容器に充填する前記電子放射物質の重量
が含浸容器内に配置された多孔質金属焼結体に含浸され
得る重量の１０〜１００倍の範囲内であることを特徴と
する。前記のような含浸型陰極の製造方法によれば、含
浸量のばらつきを低減させることができる。
【００３１】次に、本発明の第４番目の含浸型陰極の製
造方法は、多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物質を
含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造方法
であって、含浸処理後の陰極ペレットをアルミナボール
とともに容器に入れ、シェーキングした後、水中で超音
波洗浄を行うことにより、余剰電子放射物質を除去する
ことを特徴とする。前記のような含浸型陰極の製造方法
によれば、破損率を抑えながら、余剰電子放射物質を除
去することができ、含浸量のばらつきも低減させること
ができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る含
浸型陰極ペレットの断面の概念図を示している。本実施
形態のペレットは、金属原材料粉末１の圧縮焼結体であ
り、内部に空孔を持ち、その空孔は電子放射物質２で満
たされている。矢印４は、電子放出方向である。空孔率
は、電子放出面３からその反対側（矢印５方向）へ進む
につれて連続的に高くなっている。また、電子放出面３
の表面粗さＡ（最大高さ）は、５〜２０μｍの範囲内に
保たれている。
【００３３】図２は、実施形態１に係る含浸型陰極の製
造方法の製造工程のフローチャートを示している。金属
原材料粉末をすりきり秤量した後、プレス成型を行な
う。その成型体を水素または真空中で、１５００〜２２
００℃の範囲内の温度で焼結する。その焼結体を、１５
００〜１８００℃範囲内の温度で電子放射物質とともに
熱すると電子放射物質が溶融し、ペレット内部の空孔に
含浸される。その後、ペレットに付着した余剰電子放射
物質を除去し、表面コート工程を経て完成ペレットとな
る。
【００３４】以下、実施形態１に係る含浸型陰極の製造
方法の一例について、さらに具体的に説明する。まず、
原材料粉末のすりきり秤量を行った。図３は、本実施形
態に係る含浸型陰極の製造方法に用いるすりきり用カー
トリッジ（以下「カートリッジ」）及びプレスダイの断
面図を示している。多孔質基体の原材料として、粒径が
１〜１０μｍの範囲内のタングステン粉末を用いた。原
材料粉末７をプレスダイの表面部９ａ上のカートリッジ
６に３．５ｇ充填した。この量はペレット約５００個分
に相当する。
【００３５】カートリッジ６のすりきり面１０は内径２
０ｍｍ、外径２２ｍｍの円環形状とし、外側側面１１と
プレスダイ表面９ａとの接触角Ｂは６０°とした。ヒー
タにより原材料粉末７を約８０℃に暖めながら、２〜６
回のすりきり秤量を行い、プレスダイの貫通孔部９に７
ｍｇの原材料粉末７を充填した。次に、通常のポンチ８
によるプレス成型を行った。ポンチ８の降下速度は１ｃ
ｍ／ｓに制御し、加圧時間は４秒間とした。
【００３６】１８５０〜２０００℃の範囲内の温度での
焼結後のペレットの平均空孔率を２０％とするために、
プレス成型後の平均空孔率が約３５％となるようにプレ
ス荷重を制御した。
【００３７】次の焼結工程では、焼結を還元性雰囲気中
で約２時間行った。以上のような工程を経て製造された
ペレットの空孔率は、ポンチの接する電子放出面では１
７体積％、その反対側面は２３体積％、これらを平均し
た平均空孔率は２０体積％であった。また、電子放出面
３の表面粗さは最大高さが５〜１０μｍの範囲内であっ
た。
【００３８】なお、平均空孔率は、プレス荷重と焼結温
度を調節することにより制御できる。空孔率の空間分布
は、ポンチの降下速度と加圧時間とを調節することによ
り制御できる。
【００３９】ここで、空孔率とその評価方法について説
明する。空孔率は、ペレットの体積Ｖ（ｃｍ3）と重量
Ｗ（ｇ）を測定し、原材料金属のバルク密度ρ（ｇ／ｃ
ｍ3）を用いれば、以下の計算式により求めることがで
きる。
【００４０】ペレット空孔率（体積％）＝［（Ｖ−Ｗ／
ρ）／Ｖ］×１００ また、空孔率分布は、例えばペレットを電子放出面に平
行な切り口で、電子放出面に垂直方向に三分割し、それ
ぞれの輪切り部分の平均空孔率（ｄ１，ｄ２，ｄ３）を
前式から求めることにより、空孔率のペレット内分布を
評価することができる。
【００４１】 電子放出面空孔率＝ｄ１−（ｄ２−ｄ１）／２ 反対側面空孔率 ＝ｄ３＋（ｄ３−ｄ２）／２ ここで、ｄ１：３分割した電子放出面側の輪切り部分の
平均空孔率 ｄ２：３分割した中央部分の輪切り部分の平均空孔率 ｄ３：３分割した電子放出面の反対側の輪切り部分の平
均空孔率 なお、分割数は３に限らず、２でも４以上でもかまわな
い。前記のように計算することにより数学的に空孔率分
布を評価することができる。
【００４２】次に、電子放射物質の含浸を行った。電子
放射物質としてモル比４：１：１のＢａＣＯ3 、ＣａＣ
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 混合物を使用した。直径約１．５ｃ
ｍ、深さ約１ｃｍの円筒形含浸容器に電子放射物質を多
孔質基体に含浸される重量の約３０倍の重量だけ充填
し、その上に焼結済み多孔質基体を１００個設置した。
【００４３】その含浸容器を還元性雰囲気中で１５００
℃〜１８００℃の範囲内の温度の炉中に通して溶融含浸
した。なお、ＢａＣＯ3 、ＣａＣＯ3 は、溶融含浸に先
立って炉内の高温雰囲気中で、それぞれＢａＯ、ＣａＯ
の酸化物に分解されているので、ペレット中にはこれら
酸化物が含浸されていることになる。
【００４４】次に、多孔質基体表面に付着した余剰電子
放射物質を除去を行った。この除去は、φ５ｍｍのアル
ミナボール６個とともに含浸済ペレットを小型容器に混
合し、約５分間のシェーキングにより行った。その後、
水中で約５分間超音波洗浄し、最後に乾燥してペレット
を完成した。
【００４５】さらに、製作された多孔質基体の電子放出
面すなわちプレスポンチの接触面にＯｓ薄膜をスパッタ
リングにより形成した。以上のような工程を経て、陰極
として完成させた。この陰極は、例えば１７”ブラウン
管電子銃に組み込まれ、１０００℃の通常動作温度のと
き連続電子放射能力として２〜４Ａ／ｃｍ2の電流密度
を可能とし、かつ数万時間のエミッション寿命を持つ。
【００４６】以上のような本発明に係るペレットであれ
ば、ペレット内部での空孔率の不連続面が形成されない
ので、自由Ｂａを生み出す化学反応がペレット全体で連
続的かつ滑らかに進むことになる。さらに、複数種の粒
度分布の原材料粉末を使用する必要がないので、製造工
程を簡素化でき、量産に適した製造工程とすることがで
きる。 （実施の形態２）実施形態２は、実施形態１で説明した
製造工程により製造したペレットの空孔率、及び空孔率
分布を一定の範囲内としたものである。実施形態１で説
明した製造工程により、電子放出面空孔率及び電子放出
面とその反対側面との空孔率差（以下「空孔率差」）を
変化させた各種のペレットを製造した。これらペレット
をカソードとして完成し、市販１７”モニタ用ブラウン
管に組み込み、１カソード当たり４００μＡの直流電流
をエミッションとして取り出しながら、１２５０℃のカ
ソード動作温度で強制加速寿命試験を行った。
【００４７】前記各種ペレットの初期の飽和エミッショ
ン電流（以下「飽和電流」）、初期の単位時間当たり電
子放射物質蒸発量（以下「蒸発量」）及びエミッション
寿命（以下「寿命」）の測定結果を以下の表１に示す。
表１において飽和電流、蒸発量及び寿命の値は、電子放
出面空孔率が２０体積％で空孔率差が０のときの測定値
をそれぞれ１としたときの相対値を示している。
【００４８】また、図４は表１の測定結果を用いて、電
子放出面空孔率と飽和電流及び蒸発量との関係をグラフ
に表したものである。同様に、図５は空孔率差と寿命と
の関係を表している。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１、図４及び図５によれば、以下のこと
が分かる。 （イ）電子放出面空孔率が一定であれば、飽和電流と蒸
発量は、平均空孔率に関係なく一定である。 （ロ）また、電子放射面空孔率を変化させたときは、図
４に示すように飽和電流は電子放出面空孔率が増加する
につれて緩やかに増加し、電子放出面空孔率が３０体積
％程度のところで飽和する。 （ハ）一方、図４、表１より蒸発量は、電子放出面空孔
率にほぼ比例して増加するので、電子放出面空孔率を一
定値以上に高めると電子銃電極での不要電子放射が増大
する可能性がある。このため、実用的には飽和電流と蒸
発量とのコンプロマイズが必要になる。具体的には電子
放出面空孔率は、１２．５〜２５体積％の範囲内が好ま
しい。 （ニ）図５、表１より、５〜２５体積％の範囲内の空孔
率差を形成すると、空孔率差の無いものと比べ、寿命が
約１０〜４０％の範囲内で延長する。
【００５１】なお、表１には示していないが、電子放出
面の反対側面の空孔率が４０体積％以上となると、ペレ
ットの機械的強度が弱くなるので、実用的には電子放出
面の反対側面の空孔率は４０体積％未満とすることが好
ましい。
【００５２】以上の結果をまとめると、空孔率および空
孔率分布の有効な選択範囲は、電子放出面の空孔率が１
２．５〜２５体積％の範囲内で、空孔率差が５〜２５体
積％の範囲内で、かつ前記電子放出面の反対側面の空孔
率が４０体積％未満を満足する範囲である。
【００５３】平均空孔率をρ体積％、空孔率差をΔρ体
積％として、前記有効範囲を数式で表現すると、以下の
ようになる。 （式１） １５≦ρ≦３０ （式２） ５≦Δρ ≦２５ （式３） Δρ ＜ ２×（４０−ρ） （式４） Δρ ≦ ２×（ρ−１２．５） 式１の下限値１５体積％は、電子放出面空孔率の好まし
い範囲内の下限値が１２．５体積％であることと、空孔
率差の好ましい範囲内の下限値が５体積％であることよ
り求めた。式１の上限値３０体積％は、電子放出面空孔
率の好ましい範囲内の上限値が２５体積％であること
と、電子放出面の反対側面の空孔率が４０体積％未満で
あることの両方の条件を満足する最大の値を表１より求
めた。
【００５４】式３は、電子放出面の反対側面の空孔率を
４０体積％未満とする条件より求めた。式４は、電子放
出面空孔率を１２．５体積％以上とする条件より求め
た。図６は、式１〜４の関係を図示したものであり、斜
線部が、式１〜４を満足する範囲内である。すなわち、
ペレットの平均空孔率ρ及び空孔率差Δρを、図６の斜
線部の範囲内で選択すれば、良好な寿命特性を得ること
ができる。さらにこの範囲内において、必要なエミッシ
ョンと蒸発量を選択することにより、最良のペレット設
計が可能となる。
【００５５】（実施の形態３）実施形態３は、ペレット
の電子放出面に一定範囲内の表面粗さを形成することに
より、エミッシション性能を高めたものである。図７
は、電子放出面の表面粗さと飽和電流の相対値との関係
を示している。飽和電流は、試作したペレットを通常の
陰極に組立てて測定した。図７の縦軸の相対値は、電子
放出面の表面粗さが０μｍのペレットにおける測定値を
１としたものである。
【００５６】図７の横軸は、ペレットの電子放出面の表
面粗さを示し、表面粗さの範囲によって種類を分けた４
種類のペレットについて、測定を行った。具体的には、
ａ〜ｄ点における表面粗さの範囲は、ａ点では０〜５μ
ｍ、ｂ点では５〜１０μｍ、ｃ点では１０〜２０μｍ、
ｄ点では２０〜３０μｍとした。表面粗さは、最大高さ
を示している。
【００５７】図７より、表面粗さが大きいほど飽和電流
の相対値が大きくなって良好であることがわかる。ｂ、
ｃ、ｄ点ではいずれの測定値も飽和電流の相対値は１以
上である。ただし、ｄ点では対抗アノード電極との間で
スパークの発生するもの（図中のｅ）があった。従っ
て、スパークを抑え、かつエミッションを最大にするた
めには、図７のｂ、ｃ、ｄ点すなわち表面粗さが５〜２
０μｍの範囲内が好ましい。
【００５８】なお、前記の測定には、電子放出面の空孔
率は１７体積％で、空孔率差は６体積％のものを用いた
が、他の数値のものを用いても前記の表面粗さと飽和電
流との関係は同様であり、表面粗さは５〜２０μｍの範
囲内が好ましい。
【００５９】また、実施形態１で説明した基本工程によ
り形成されるペレットは、表面粗さは５〜１０μｍの範
囲内であるので、これら表面を機械的に研磨することに
より、０〜５μｍの範囲内の表面粗さを持つペレットを
製作した。また、表面粗さが１０〜３０μｍの範囲内の
ものについてはプレス成型後の基体の表面に約１０〜２
０μｍのタングステン粉末を付着させて焼結することに
より製作した。
【００６０】（実施の形態４）陰極ペレットの量産にお
いて最も重要なことは、ペレット毎の空孔率のばらつき
を低減し、かつ電子放射物質の含浸量を安定させること
である。実施形態１で説明した基本工程において、製造
ばらつきを低減させるための実施形態を以下実施形態４
〜１１として説明する。
【００６１】実施形態４は、プレス成型工程で用いるカ
ートリッジ形状に関するものである。図３を用いて、実
施形態４に係るカートリッジの最適形状について説明す
る。カートリッジ６は、すりきり秤量の正確さに加え、
カートリッジ６内の原材料粉末７の粒度分布をプレスダ
イ内部に充填される原材料粉末の粒度分布に正確に反映
することが重要である。
【００６２】このためには、カートリッジ６とプレスダ
イの表面９ａとの接触面１０の形状と大きさが重要にな
る。具体的には、接触面１０の形状は円環形状が好まし
い。円環形状であれば、すりきりの往復運動においてカ
ートリッジ６内での原材料粉末の攪拌を行うことができ
る。
【００６３】四角形等の接触面では、往復運動を行って
もプレスダイ平面方向の２次元的粉末攪拌が期待できな
い。ただし、四角形等の対角線がプレスダイの貫通孔９
を通過するようにカートリッジ６を設定すれば２次元的
攪拌は期待できるが、この場合はカートリッジ６の角部
がプレスダイの貫通孔９の端部に接触するので、カート
リッジ６及びプレスダイを損傷してしまう。
【００６４】接触面１０を円環形状とした場合は、円環
の内径はプレスダイの貫通孔９の内径（ペレット直径）
の１０〜２０倍の範囲内が好ましい。１０倍未満の内径
であれば粉末の攪拌効果が弱まり、この結果プレスを行
うにつれて、粒度分布の粗いペレットが製造されてしま
う。また、２０倍より大きい内径であれば攪拌効果はさ
らに高まるが、すりきり往復運動のストロークが長くな
るので、逆に量産性は低下してしまう。
【００６５】円環の外径は、内径の１．０５〜１．３倍
の範囲内が好ましい。１．０５倍未満の外径であれば、
プレスダイとの接触による片べりが激しく長時間の使用
に耐えられない。また、１．３倍より大きい外径であれ
ば、円環部とプレスダイの表面９ａとの密着性が悪くな
り、すりきり秤量が不正確となったり、接触面１０のす
きまに微小粉末が入り込み、すりきりができなくなる。
【００６６】円環形状の外径と接するカートリッジの外
側側面１１は傾斜面が好ましく、接触面とのなす角度Ｂ
は４０〜８０°の範囲内が好ましい。４０°未満である
と、すりきり動作時に原材料粉末を巻き込んで秤量が不
正確になることがある。また、８０°より大きいとプレ
スダイの貫通孔９の端部とカートリッジ６の接触時に原
材料粉末がはさみこまれ、スムースなすりきり動作がで
きなくなる。 （実施の形態５）実施形態５は、カートリッジへの金属
原料粉末充填量を一定範囲量とした製造方法である。図
８に、金属原料粉末充填量とペレット重量ばらつきとの
関係を示している。図８の測定結果を得るために、タン
グステン粉末の充填量をペレット重量の１００個分（約
０．７ｇ）から２０００個分（約１４ｇ）まで変化させ
て、ペレットを製造した。１００個製造する毎に減少分
の粉末を補い、一水準で各１００００個のペレットを製
造した。
【００６７】図８の横軸の金属原料粉末充填重量は、カ
ートリッジへの金属原料粉末充填量が、ペレット重量の
何個分であるかを示している。製造したペレットについ
ては、プレス成型後の重量のばらつきを測定した。
【００６８】図８より、充填重量が２００個分から８０
０個分までのときは、ペレット重量は安定しているが、
この範囲を越えると次第にばらつきが大きくなることが
わかる。これは充填重量が適量であれば、すりきり動作
によりカートリッジ内部の粉末が適度に攪拌され、粉末
本体の粒度分布を保ったままプレスダイの貫通孔に充填
されるからである。 （実施の形態６）実施形態６は、プレス成型時の原材料
粉末の加熱温度を一定範囲温度とした製造方法である。
カートリッジ内の原材料粉末の攪拌効果を高め、ペレッ
ト空孔率および重量のばらつきを低減するためには良好
な粒子流れ性を確保する必要がある。微粉末は大気中の
湿気を吸着し、粒子流れが悪くなるので、プレスダイへ
充填する前に５０〜１００℃の範囲内の温度で加熱して
おくことが好ましい。
【００６９】加熱温度が１００℃を超えるとタングステ
ン等の白金族／貴金属では大気による酸化の影響を受け
るようになるのでペレット製造においては好ましくな
い。また、加熱温度が５０℃未満であると加熱による除
湿効果が低い。
【００７０】図９に、原材料粉末の加熱温度とペレット
重量ばらつきとの関係を示している。すりきりカートリ
ッジへの原材料粉末の充填量はペレット５００個分と
し、ランプにより加熱した。図９より、加熱温度が５０
〜１００℃の範囲内のときは、ペレット重量は安定して
いることがわかる。 （実施の形態７）実施形態７は、プレス成型におけるポ
ンチの降下速度と加圧時間とを一定範囲内とした製造方
法である。プレス成型においては、ポンチの降下速度と
加圧時間とが空孔率分布の制御には重要な要素である。
【００７１】プレス成型時のプレスダイ内部の原材料粉
末の動きを見ると、ポンチに接触する部分の粉末の動き
が最も多く、その反対側面の粉末はほとんど動かない。
この結果、ポンチとの接触面に近いほうの部分の粉末に
ついては、その部分の粉末とプレスダイ内側面の摩擦、
または粉末同志の摩擦により、ポンチに加えられた圧力
が消費され、接触面の反対側面近傍まで圧力が伝わりに
くくなる。このため、ポンチと粉末との接触面近傍の空
孔率は低くなり、その反対側面の空孔率は高くなる。
【００７２】以上のことから、ポンチの降下速度が速く
なるほど、プレス圧力の印加方向にペレット内部の空孔
率分布の傾斜ができる。すなわち、電子放出面とその反
対側面との空孔率差が大きくなる。逆に、ポンチの降下
速度を低くすると、プレスダイの中で原材料粉末の摩擦
を抑えながら滑らかにプレスができるので、より均一な
空孔率分布となる。
【００７３】また、加圧時間を長くするほど、圧力が原
材料粉末全体に均等に加わる傾向があり、逆に短時間で
プレス成型を行うと不均一に圧力が加わり、電子放出面
とその反対側面との空孔率差が大きくなる。
【００７４】ポンチの降下速度と加圧時間とをそれぞれ
変化させた組合せにおける空孔率差（体積％）の測定結
果を以下の表２に示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】表２より、降下速度を０．５〜５ｃｍ／ｓ
の範囲内で、加圧時間を１〜７秒間の範囲内で選択すれ
ば空孔率分布を自在に制御できることがわかる。加圧時
間は７秒間を越えても良好であるが量産には適していな
い。
【００７７】以上のように、ペレット全体の平均空孔率
はプレス圧力を調整することにより、独立に制御可能で
ある。このため、粒度分布の異なる原材料粉末を用いる
ことなく、かつ多層に成型する必要もなく、通常の工程
で容易に本発明のペレットを製造することができる。 （実施の形態８）実施形態８は、プレス成型後の多孔質
基体の平均空孔率と焼結後のペレットの平均空孔率とを
一定の関係とする製造方法である。
【００７８】ペレット内部への電子放射物質の含浸を安
定させるためには、ペレットの空孔率以外に、空孔の連
続性が重要な要素となる。すなわち、ペレット表面の開
口部に繋がらない空孔であって、ペレット外部から電子
放射物質が含浸されない閉鎖された空孔を少なくするこ
とが重要である。
【００７９】さらに、ペレットの量産取り扱い性を確保
するためには、十分な機械的強度が必要である。図１０
に、プレス成型後の多孔質基体の平均空孔率と、電子放
射物質の含浸量及びペレット破損率との関係を示してい
る。線１２〜１４は、焼結後のペレットの平均空孔率ｄ
（体積％）を１０〜３０体積％に変化させた場合の、プ
レス成型後の多孔質基体の平均空孔率Ｄ（体積％）と電
子放射物質の含浸量との関係を示している。縦軸（左
側）に、ペレット毎の含浸量の相対値を示している。焼
結後の平均空孔率ｄが２０体積％で、プレス成型後の平
均空孔率Ｄが３０体積％における含浸量の値を１とし
た。
【００８０】線１２〜１４に示した結果より、平均空孔
率Ｄが一定値を越えると含浸量は低下し始めることが分
かる。例えば焼結後のペレットの平均空孔率ｄが１０体
積％である線１０では、平均空孔率Ｄが３０体積％まで
は含浸量は安定しているが、３０体積％を越えると、含
浸量は低下し始める。
【００８１】線１５〜１７は、焼結後のペレットの平均
空孔率ｄを１０〜３０体積％に変化させた場合の、プレ
ス成型後の多孔質基体の平均空孔率Ｄとペレット破損率
の相対値との関係を示している。縦軸（右側）に、ペレ
ット破損率を示している。
【００８２】線１５〜１７に示した結果より、平均空孔
率Ｄが一定値を越えると、破損率は０になることが分か
る。例えば、焼結後の平均空孔率ｄが１０体積％である
線１５では、平均空孔率Ｄが２０体積％で破損率は０に
なっている。
【００８３】以上のような測定結果より、機械的強度を
保ちながら閉鎖空孔の発生を抑えて一定の含浸量を確保
したペレットを製造するためには、プレス成型後の平均
空孔率Ｄ（体積％）と焼結後の平均空孔率ｄ（体積％）
との間に以下の関係が必要であるといえる。
【００８４】ｄ＋１０ ≦ Ｄ ≦ ｄ＋２０ 本関係式を図示したのが、図１１である。線１８はＤ＝
ｄ＋１０の関係を満足する線である。線１９はＤ＝ｄ＋
２０の関係を満足する線である。したがって、斜線で示
した線１８と線１９との間の領域が前記関係式を満足す
る範囲である。線１８より上側の領域では、機械的強度
が不足し、線１９より下側の領域では、含浸量が過少で
ある。例えば、焼結後の平均空孔率ｄが２０体積％のペ
レットを得ようとすれば、プレス成型後の平均空孔率Ｄ
は３０〜４０体積％の範囲内とすることが好ましい。
【００８５】この場合、平均空孔率Ｄが３０体積％より
小さいと、ほとんど焼結されていないことになるので、
機械的強度が非常に低くなり、取扱い時に破損する場合
がある。逆に、平均空孔率Ｄが４０体積％より大きい
と、焼結が進みすぎているので閉鎖空孔が多数発生し、
適量の電子放射物質の含浸が行われないということにな
る。 （実施の形態９）実施形態９は、含浸容器への電子放射
物質充填量を一定範囲量とする製造方法である。本実施
形態では、含浸容器には上側が開口した例えばＭｏ、Ｗ
製の耐熱金属容器を用い、寸法は縦１．５cm×横１．５
cm×深さ１cmとした。１ペレット当たりの最適含浸量の
２００〜２００００倍の範囲内で変化させた重量の電子
放射物質を含浸容器に充填し、その上に、平均空孔率が
２０±１体積％、直径１．２ｍｍ、高さ０．４２ｍｍ
で、かつ±５μｇの精度で重量分級済のペレットを１０
０個設置し含浸した。含浸後、余剰電子放射物質を除去
し、重量を測定することにより増加重量すなわち含浸量
を、ペレット１個毎に求めた。
【００８６】図１２に、含浸容器への電子放射物質充填
量とペレット含浸量のばらつきとの関係を示している。
横軸は、充填量のペレット１個当たりに必要な電子放射
物質の最適含浸量に対する倍数（以下、単に「充填量」
という）を示している。
【００８７】図１２より、充填量が１０００倍未満とな
ると十分に含浸されないペレットが発生していることが
分かる。これは、電子放射物質が溶融したときに多孔質
基体表面の全面がぬれない基体があるからである。充填
量が１０００倍から１００００倍の間では、１ペレット
当たり含浸量はほぼ飽和し、最適含浸量を示す。
【００８８】充填量が１００００倍を超えると、平均含
浸量は減少した。これは電子放射物質の溶融時に多量の
ガスが発生し、電子放射物質が基体空孔内に浸透するこ
とを妨げているからである。また、含浸容器の底面積を
広くした場合には、その割合に比例してペレットを増加
させて設置するとほぼ同様の結果が得られる。以上のよ
うな結果より、充填量は１０００〜１００００倍の範囲
内が好ましい。 （実施の形態１０）実施形態１０は、含浸容器へのペレ
ット設置方法に係るものであり、ペレットの全表面が含
浸時に電子放射物質に接触するように配置する製造方法
である。本実施形態を導くために、以下のような実験を
行った。電子放射物質の充填量は前記実施形態９の好ま
しい範囲内である３０００倍とし、以下のａ〜ｄの４種
類のペレット配置で含浸を行った。図１３（Ｂ）に、以
下の各配置ａ〜ｄにおける含浸容器２０、ペレット２１
及び電子放射物質２２との位置関係を図示している。 （ａ）含浸容器底面にペレットを１段で平面状に１００
個設置し、その上から電子放射物質を充填したもの。本
配置では、ペレットの円柱底面が含浸容器に接触してい
る。 （ｂ）含浸容器底面にペレットを１段当たり５０個とし
て２段重ねで設置し、その上から電子放射物質を充填し
たもの。本配置では、１段目のペレットの円柱上面と２
段目のペレットの円柱底面とが接触し、１段目のペレッ
トの円柱底面が容器に接触している。 （ｃ）含浸容器に電子放射物質を深さを均一にして半分
量設置し、その上にペレットを１段で平面状に１００個
設置し、その上に残りの電子放射物質を深さを均一にし
て設置したもの。本配置では、ペレットの全面が電子放
射物質に接触している。 （ｄ）含浸容器に電子放射物質を深さを均一にして全量
設置し、その上にペレットを１段で平面状に１００個設
置したもの。本配置では、ペレットの円柱上面が空間に
接触している。
【００８９】図１３（Ａ）に、前記各配置とペレット含
浸量との関係を示している。横軸のａ〜ｄは、前記各配
置ａ〜ｄに対応している。ａとｂとのペレット配置では
若干の含浸量不足が発生した。ｃとｄとでは良好な含浸
量を示した。このことは、ペレットの全表面が電子放射
物質に覆われていないと含浸量が不足することを示して
いる。なお、ｄは図１３（Ｂ）に図示した状態では、ペ
レットの全表面が電子放射物質に覆われていないが、電
子放射物質が溶融すると、ペレットは自重により沈み込
み、自然に全面が電子放射物質で覆われることになる。
すなわち、電子放射物質の溶融時にペレット全面が電子
放射物質で覆われることが安定した含浸を行うためには
重要な条件となる。 （実施の形態１１）実施形態１１は、含浸時にペレット
に付着した余剰電子放射物質の除去方法に係るものであ
り、含浸後のペレットに付着した余剰電子放射物質を、
粉砕用ボールにより物理的に除去するものである。
【００９０】本実施形態では、前記実施形態１０の方法
により、最適含浸条件で含浸させたペレットを用いた。
これらペレットを、例えば直径φ＝５ｍｍのアルミナボ
ール１０個と共に内容積１００ｃｍ3のガラス容器に入
れ、５分から１時間のシェーキングを行う。その後イオ
ン交換水中で５分間超音波洗浄を行い、真空乾燥させ
る。このときのシェーキング時間とペレットの破損率と
の関係を、以下の表３に示す。
【００９１】
【表３】
【００９２】表３より、６０分以上のシェーキングを行
ったもの（比較例３、４）ではペレット破損率が急激に
大きくなっていることが分かる。また、図１４に表３の
比較例１〜４、実施例１〜３おけるペレットの含浸量を
示している。図１４より、実施例２（シェーキング時間
１５分）においてペレットの含浸量のばらつきが最小で
あることがわかる。このばらつきは余剰電子放射物質の
付着程度が反映されるものであるから、ばらつきの小さ
いほど良好である。シェーキング時間を６０分以上とし
たもの（比較例３、４）では、ばらつきは小さいが、前
記のように破損率が大きい。
【００９３】図１４の比較例１、２（シェーキング無
し）の結果より、超音波洗浄だけのときは洗浄時間を長
くしてもペレット毎のばらつきの減少は少ない。これは
余剰分以外の空孔中の有効な電子放射物質も時間ととも
に除去されていることを示している。また、絶対的に長
時間の処理が必要なことがわかり、量産には適していな
い。
【００９４】なお、シェーキングまたはローリング等の
条件はボールの個数、サイズ、容器内容積、ペレット処
理量、時間、シェーキング振動数および振幅、ローリン
グ回転速度を選択することにより自在に変化させること
ができる。
【００９５】以上、前記各実施形態においては、ペレッ
トの構成材料をタングステン（Ｗ）を一例として説明し
たが、これに限らずオスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム
（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、タ
ンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属、
これらを含む合金、またはこれらをベースとして少量の
添加剤を含んだものとしてもよい。
【００９６】また、電子放射物質としては炭酸バリウム
（ＢａＣＯ3 ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、酸化
アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のモル比を４：１：１として
混合したものを例として説明したが、これに限らずモル
比を変更したものでもよく、これらの混合物に少量の添
加材を分散したものを用いてもよい。また、炭酸バリウ
ムに代えて、酸化バリウム（ＢａＯ）、炭酸カルシウム
に代えて酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いてもよい。
【００９７】
【発明の効果】以上のように、本発明の含浸型陰極によ
れば、基体の空孔率が連続的に増大しているので、ペレ
ット内の化学反応がペレット全体で連続的かつ滑らかに
進む。さらに、複数種の原材料粉末を使用する必要がな
いので、製造工程を簡素化できる。また、陰極ペレット
の電子放出面の表面粗さを５〜２０μｍの範囲内とする
ことにより、エミッション性能を高めることができる。
【００９８】本発明の含浸型陰極の製造方法によれば、
カートリッジを一定形状とすることにより、空孔率や含
浸量の製造ばらつきを低減させることができる。また、
焼結前後の基体の平均空孔率を一定の関係とすることに
より、機械的強度を保ちながら一定の含浸量を確保した
ペレットを製造することができる。
【００９９】また、含浸容器に充填する電子放射物質の
重量を一定範囲量とすることにより、含浸量不足を防止
することができ、安定した含浸を行うことができる。ま
た、含浸時にペレット全表面に電子放射物質が接触する
ように、ペレットを配置することにより、含浸量不足を
防止することができる。
【０１００】また、含浸容器に充填する電子放射物質の
重量を一定範囲量とすることにより、含浸量のばらつき
を低減させることができる。。また、含浸処理後の陰極
ペレットをアルミナボールとともにシェーキングするこ
とにより、破損率を抑えながら、余剰電子放射物質を除
去することができ、含浸量のばらつきも低減させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の断面の概
念図
【図２】 本発明の含浸型陰極の製造工程の一実施形態
を示すフローチャート
【図３】 本発明の含浸型陰極の製造方法に用いるすり
きり用カートリッジ及びプレスダイの一実施形態を示す
断面図
【図４】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の電子放出
面空孔率と飽和電流及び蒸発量との関係を示す図
【図５】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の空孔率差
と寿命との関係を示す図
【図６】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の平均空孔
率と空孔率差との関係を示す図
【図７】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の電子放出
面の表面粗さと飽和電流の相対値との関係を示す図
【図８】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の金属原料
粉末充填量とペレット重量ばらつきとの関係を示す図
【図９】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の原材料粉
末の加熱温度とペレット重量ばらつきとの関係を示す図
【図１０】 本発明の含浸型陰極の一実施形態のプレス
成型後の多孔質基体の平均空孔率と電子放射物質の含浸
量及びペレット破損率との関係を示す図
【図１１】 本発明の含浸型陰極の一実施形態のプレス
成型後の平均空孔率と焼結後の平均空孔率との関係を示
す図
【図１２】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の含浸容
器への電子放射物質充填量とペレット含浸量のばらつき
との関係を示す図
【図１３】 本発明の含浸型陰極の一実施形態の含浸時
のペレット配置とペレット含浸量との関係を示す図
【図１４】 本発明の含浸型陰極の一実施形態及び比較
例のシェーキング時間とペレット含浸量との関係を示す
図
【符号の説明】
１ 金属原材料粉末 ２，２２ 電子放射物質 ３ 電子放出面 ４ 電子放出方向 ６ すりきり用カートリッジ ７ 原材料粉末 ８ ポンチ ９ プレスダイの貫通孔部 ９ａ プレスダイ表面 １０ 接触面 １１ 外側側面 １２ 焼結後平均空孔率ｄ＝１０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と含浸量との関係を示す線 １３ 焼結後平均空孔率ｄ＝２０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と含浸量との関係を示す線 １４ 焼結後平均空孔率ｄ＝３０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と含浸量との関係を示す線 １５ 焼結後平均空孔率ｄ＝１０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と破損率との関係を示す線 １６ 焼結後平均空孔率ｄ＝２０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と破損率との関係を示す線 １７ 焼結後平均空孔率ｄ＝３０体積％におけるプレス
成型後平均空孔率と破損率との関係を示す線 １８ 焼結後平均空孔率ｄとプレス成型後平均空孔率Ｄ
とがＤ＝ｄ＋１０の関係を満足する線 １９ 焼結後平均空孔率ｄとプレス成型後平均空孔率Ｄ
とがＤ＝ｄ＋２０の関係を満足する線 ２０ 含浸容器 ２１ ペレット

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物
    質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極であっ
    て、前記多孔質金属焼結体の空孔率は電子放出面から深
    さ方向に進むにつれて連続的に増大していることを特徴
    とする含浸型陰極。
  2. 【請求項２】 前記多孔質金属焼結体の電子放出面の空
    孔率が１２．５〜２５体積％で、前記電子放出面近傍の
    空孔率とその反対側面近傍の空孔率との差が５〜２５体
    積％の範囲内で、かつ前記電子放出面の反対側面の空孔
    率が４０体積％未満である請求項１に記載の含浸型陰
    極。
  3. 【請求項３】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物
    質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極であっ
    て、前記陰極ペレットの電子放出面の表面粗さは、最大
    高さが５〜２０μｍの範囲内であることを特徴とする含
    浸型陰極。
  4. 【請求項４】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物
    質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造
    方法であって、金属原料粉末をプレス成型して多孔質基
    体を形成するプレス成型工程を含み、前記金属原料粉末
    をすりきり用カートリッジに充填した後、すりきり秤量
    によりダイに充填し、ポンチによるプレス成型をし、前
    記カートリッジの前記ダイ表面への接触面が円環形状
    で、かつ前記カートリッジの外側側面は先端部が前記ダ
    イ表面と接する傾斜面を含むことを特徴とする含浸型陰
    極の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記円環形状の内周の直径がペレット直
    径の１０〜２０倍の範囲内で、前記円環形状の外周の直
    径が前記内周の直径の１．０５〜１．３倍の範囲内で、
    前記傾斜面と前記ダイ表面とのなす角が４０〜８０°の
    範囲内である請求項４に記載の含浸型陰極の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記カートリッジに充填する金属原料粉
    末の量を陰極ペレットの２００〜８００個分に相当する
    量とする請求項４または５に記載の含浸型陰極の製造方
    法。
  7. 【請求項７】 すりきり秤量時及びプレス時の前記金属
    原材料粉末を５０〜１００℃の範囲内の温度に加熱する
    請求項４から６のいずれかに記載の含浸型陰極の製造方
    法。
  8. 【請求項８】 ポンチと金属原料粉末とが接する面を陰
    極ペレットの電子放出面とし、ポンチと金属原料粉末と
    が接しているときのポンチのダイに対する相対速度を
    ０．５〜５ｃｍ／ｓの範囲内とし、かつ加圧時間を１〜
    ７秒の範囲内とする請求項４から７のいずれかに記載の
    含浸型陰極の製造方法。
  9. 【請求項９】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射物
    質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製造
    方法であって、金属原料粉末をプレス成型して多孔質基
    体を形成するプレス成型工程と、前記多孔質基体を焼結
    して多孔質金属焼結体を形成する焼結工程とを含み、プ
    レス成型後の前記多孔質基体の平均空孔率（Ｄ体積％）
    と焼結後の前記多孔質金属焼結体の平均空孔率（ｄ体積
    ％）との間に以下の関係があることを特徴とする含浸型
    陰極の製造方法。 ｄ＋１０ ≦ Ｄ ≦ ｄ＋２０
  10. 【請求項１０】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射
    物質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製
    造方法であって、前記電子放射物質の溶融時に前記多孔
    質金属焼結体の全表面に前記電子放射物質が接触するよ
    うに、前記多孔質金属焼結体と前記電子放射物質とを含
    浸容器に配置して、前記電子放射物質を前記多孔質金属
    焼結体の空孔部に含浸させることを特徴とする含浸型陰
    極の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記含浸容器に深さを均一にして電子
    放射物質を充填し、前記電子放射物質の深さ方向のほぼ
    中央部、または前記電子放射物質の最上面の上に前記多
    孔質金属焼結体を配置する請求項１０に記載の含浸型陰
    極の製造方法。
  12. 【請求項１２】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射
    物質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製
    造方法であって、含浸容器に充填する前記電子放射物質
    の重量が含浸容器内に配置された多孔質金属焼結体に含
    浸され得る重量の１０〜１００倍の範囲内であることを
    特徴とする含浸型陰極の製造方法。
  13. 【請求項１３】 多孔質金属焼結体の空孔部に電子放射
    物質を含浸させた陰極ペレットを備えた含浸型陰極の製
    造方法であって、含浸処理後の陰極ペレットをアルミナ
    ボールとともに容器に入れ、シェーキングした後、水中
    で超音波洗浄を行うことにより、余剰電子放射物質を除
    去することを特徴とする含浸型陰極の製造方法。
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