JPS58106734A - 直熱形電子管陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直熱形電子管陰極に関するものである。

直熱形電子管陰極は基体材料とその上に塗布された３元
のアルカリ土類金属酸化物にて構成されている。第１図
は、従来提案されている直熱形電子管の一例を示す陰極
断面図である。１は電子放出物質、２は基体金属材料で
ある。ここで２は発熱体であると共に、１の保持体とな
っている。上記基体材料２は、高い抵抗率と高温強度を
持つことを要求されている。通常、Ｎｉ基合金に、Ｗ。

Ｍｏｌ　Ｒｅ等高融点金属を含有させたものが用いられ
る。さらに、電子放出効率を高める目的で、少量の還元
剤が基体材料２に添加される。還元剤としては、還元力
の大きい、Ｍｇ、　Ｚｒ、Ａｔ＋Ｓｉが使用される。Ｍ
ｇは高融点金属を含む基体材料中に添加するのは、Ｍｇ
の高い蒸気圧のために難しく、また添加量も極小となる
。直熱形電子管陰極０基体材料の板厚を薄くする必要が
あり、絶対量が不足し、長寿命が得られない。また、Ｚ
　’　＊　Ａ　ｔ　＊　Ｓ　’は電子放出物質と基体材
料の界面に急速に大量の反応生成物を形成する。こ゛の
反応生成物は高抵抗層を形成したり、電子放出物質の剥
離の原因となるなど、陰極の長寿命をさまたげる原因に
なる。そのため通常の還元剤添加量は０、１　ｗ　ｔ％
以下に抑え、母材中の拡散速度を遅くし、反応生成物の
生成速度を遅くしている。

しかし、直熱陰極の場合、連動性を得るために基体材料
を薄くする必要があり、ｏ、ｘｗ’３１以下の還元剤で
は長寿命と言う点から不安が残る。

Ｈｆは、物理的性質がｚｒと非常に似ているために還元
剤としてほとんど検討されておらず、Ｚｒで代表されて
いた。）（ｆは母材中の拡散速度が動作温度において約
１桁小さい。）（ｆ場合には、大量に母材中に添加出来
るために、還元剤のコントロールが他の元素よりも易し
い。

基体材料の母材は、Ｗ、Ｍｏ、ｆｌｅ、！：Ｎｉとの合
金が一般に用いられるが、これらの元素と電子放射物質
との反応生成物の量も陰極の寿命に影響を４える。たと
えば、Ｗとの反応によりＢａ、ＷＯ６が生成されるが、
これは陰極の特性を劣化させる原因となる。すなわち基
体材料の母材は出来るだけ電子放出物質との反応の少な
いものが良いわけである。

本発明の目的は、電子放出特性を損うことなく、かつ反
応生成物の生成量の少ない基体材料、なかんづ〈母材と
して、Ｎｉ＋Ｗ、Ｍｏ合金、還元剤としてＨｆを用い、
その最適元素組成を決定する１　ことにある。さらには
、基体材料表面に白金などの非酸化性金属膜を設け、電
子管作成時の酸化に伴う中間生成物を抑制しようとする
ものである。

第２図は、７．ｒとｌ（ｆの比較のためＮｉ−１６Ｍ０
−４Ｗ−ｏ、２ｓｚｒ、　Ｎ５−１６Ｍ０−４Ｗ−０，
２５Ｈｆ合金を基体材料とする直熱形態陰極において、
真空中９０００で熱処理した時の、熱処理時間と反応生
反応に伴う反応生成物である。

第３図（ａ）（ｂ）は、Ｎｉ−１６Ｍ０−４Ｗ−ＸＨ’
合金を基体゛材料とする直熱形態陰極において、Ｈｆ含
有量をｏ、ｏ　〜ｏ、５５ｗｔ％まで変えた時の真空中
１０００ｃｘ２ｈ熱処理後のＢａＨｆ０．とＢ　ａ３　
ｗｏ’６の生成量と陰極の活性度の変化を示す実験結果
である。

Ｂａ５ＷＯｓは母材中のＷとの反応に伴う生成物である
。Ｂａ５ＷＯｓ＋　Ｂａ、ＷＯｓなどの反応生成物の形
成は、電子放出物質の剥離や陰極の電子放出特性の劣化
の特にＢ　ａＨｆ　Ｏ５の形成がその原因となる。

しかし、ある程度の反応生成物の形成は、電子放出を得
るためにやむを得ないが、短時間に急速に、しかも大量
に形成することは、電子放出特性の急激な劣化につなが
り望ましくない。

ＢａＨｆＯ８の量は、Ｈｆの含有量増加と共に漸増し、
ｏ、６５ｗｔ％を越えると急激な増加が見られる。

これはＨｆの固溶限を越えたために、Ｈｆの偏析に起因
するものと考える。一方Ｂａ５ＷＯｓは、Ｈｆの含有量
増加と共に減少し、０．３５ｗｔ％程度ではとんど形成
が見られない。

活性度は電子放出特性の指標であるが、これは）（ｆの
含有量と共に著しく向上し、Ｑ、１ｗｔ％以上からは活
性度の向上割合は少なくなり０．６５ｗｔ％以上では、
増加が極めて少なくなる。

第３図に示した結果の特徴は、ＷとＭＯの組成を１〜３
ｗｔ％Ｗ、１０〜２２ｗｔ％ＭＯと変えてもＢａ、ＷＯ
，の生成量の絶対値以外には大きな差はなく傾向も同じ
であった。

以上の結果から、Ｈｆ含有量を０．１〜０．６５ｗｔ％
にすると活性度を損なわずかつ反応生成物の少ない陰極
が実現する。

オな、この陰極を用いて管球を作成する際に、必ず封止
工程と言って、陰極が大気中で４００〜５００Ｃで加熱
される工程を通らなければならない。陰極材料には酸化
すると非常に蒸気圧の高い酸化物（ＷＯａ　２Ｍ　００
　ｓ　）になる元素が含まれている。このように陰極材
料が酸化すると、次の電子放出物質の分解・活性・エー
ジングと管球作製工程中にＢａ、ＷＯ，やＢａ３Ｍｏｂ
、などが出来、出来上った管球の特性が沿わないばかり
か、寿命にも差が出て来る。したがって管球作製時にお
いて陰極材料の酸化防止をすることが望ましい。そこで
酸化に強い白金などの非酸化性薄膜で陰極材料を被覆す
れば良いことになる。白金は、電子放出特性に悪影響を
及ぼさない上に、エージング中に陰極材料内へ拡散して
しまうという特徴もある。

第４図は、Ｗ板に白金を０〜３５０１１ｍ蒸着したのち
、大気中で６００ＣＸＩＱｍｉｎの酸化実験を実施した
結果で、膜厚とＷ板の酸化増量を示した図である。ｌＱ
Ｑｎｍ以上でほぼ完全に酸化を防止出来ることがわかる
。酸化防止のためであるために白金膜の厚さはあまり厚
くする必要がなく、また厚くすることＫよって陰極材料
への拡散に時間がかかり、さらには陰極コストの上昇と
不都合が生じるので、白金の厚さは１００〜２５０ｎｍ
が望ましい。

次に実施例にて陰極の特性を説明する。

第５図は、Ｎ　ｉ−１６Ｍ０−４Ｗ−０，４５Ｈｆ　、
　Ｎ　ｉ　−１６Ｍ　Ｏ−４Ｗ−０，４５Ｚ　ｒとＮｉ
−１６Ｍ０−４Ｗの陰極材料を用い、この上に１５Ｏｆ
’１ｍの白金を真空蒸着したのち電子放出物質を塗して
管球を作製し、陰極の電子放出量（最大陽極電流の相対
伍）の経時変化を比較した図である。陰極初期の電子放
出量を１００％としている。０．４５Ｚｒは動作時間の
経過と共に特性が激しく劣化する。一方、還元剤の添加
していないＮｉ−１６Ｍ０−４Ｗは、電子放出の経時変
化はまあまあであるが、電子放出量の絶対値は他の２種
に比べ８０〜９０％であった。還元剤の含まれていない
陰極材料は電子放出量が少ない上に、電子管製造時の製
造歩留りが不安定となる。これは、陰極に十分な活性力
が無いため、種種の不安定要因（不純物、管内雰囲気等
）の影響を受は易いためである。

以上説明したように、Ｎｉ　−（１７’８）Ｗ−（１０
〜２２）ＭＯ−（０，１〜０．６５）Ｈｆを基体材料と
する直熱形電子管陰極は、長時間安定でかつ良好な電子
放出特性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直熱形陰極の概略説明図、第２図は、Ｎｉ−１
６Ｍ０−４Ｗ−ｏ、２ｓｚｒとＮｉ−１６Ｍ０−４Ｗ−
０，２５Ｈｆ基体材料を使用した陰極を９００Ｇで熱処
理した時の熱処理時間と反応生成物ＢａＺｒ０．。 ＢａＨｆ０．の生成量の関係を示した図、第３図（ａ）
Φ）は、Ｎｉ−１６Ｍ０−４Ｗ−ｘＨｆの基体材料を使
用した陰極を１０００ＣＸ２ｈ熱処理後の反応生成物Ｂ
ａＨｆＯｓとＢａ、ＷＯ，生成量とｌ（ｆ含有量の関係
および活性度とＨｆ含有量の関係を示す図、第４図は、
白金蒸着膜厚と６００ＣＸ１０ｍｉｎの酸化条件におけ
る耐酸化性を示す図、第５図は、Ｎｉ−１６Ｍ０−４Ｗ
の母材とこの母材に還元剤として、Ｈｆを０．４５ｗｔ
％、ｚｒを０．４５ｗｔ％を添加した基体材料を使用し
た陰極の電子放出量経時変化を示す図である。 晃　１　巴 Ｘ　２　図 熱処理時間（ｈ） ）Ｉｆ含有量（ｗｔ）す （ｂン １−１ｆ含有量（霞メ） 白金Ｕ鍔しｉ（ルｍ） 聞５図 動作呼量（にｈｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体材料とその上に塗布された電子放出物質とから
   なる電子管用酸化物陰極において、前記基体材料はＮｉ
   基合金に１〜８重量％のＷと電子管陰極。 ２　上記基体材料表面に１００〜２５０　ｎｍの非酸化
   性金属膜を設けたことを特徴とする特許請求の。 範囲第１項記載の直熱形電子管陰極。