JPS5887735A - 含浸型陰極の製法 - Google Patents

含浸型陰極の製法

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JPS5887735A
JPS5887735A JP18586081A JP18586081A JPS5887735A JP S5887735 A JPS5887735 A JP S5887735A JP 18586081 A JP18586081 A JP 18586081A JP 18586081 A JP18586081 A JP 18586081A JP S5887735 A JPS5887735 A JP S5887735A
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impregnated
emitter
cathode
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impregnation
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Kiichi Ueno
植野 喜一
Tetsuhiko Makino
牧野 哲彦
Masataka Mitoku
正孝 三徳
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes

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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】 本発明は含浸型陰極の製法に係わる。
従来一般の陽極線管における一極は、一般に、(Ba、
8r、Ca −) Uの三元素酸化物が、鳩等の還元剤
を含んだ基体金属上に被着されたアルカリ土類金属酸化
物層陰極が用いられる。ところがこの種の陰極は、陰極
から大きな電子流をとり出した場合、表面に露出して酸
化物が管体内の残留ガスイオンや、電極表面からスパッ
タされたイオン等によって表面が逆にスパッタされたり
溶融したり、飛散したりして損傷を受は短時間でエミッ
ション能力が低下するしその寿命は比較的短い。
これに比し、含浸Wlilk極は、熱電子放射#すなわ
ちエミツタ材としてのBaCO3,CaCO3,Al2
O3を予め水素雰囲気中で溶融し、BaO−CaO−A
ε203の安定な化合物の形に変えた後、このエミツタ
材を基体金属としてのタングステンWの多孔質焼結体中
に溶融含浸させたものであるので、上述したような、イ
オン衝撃や、ガス被毒にも強く、Wとの還元反応で生成
した自由Baが、電気抵抗の小さなW焼結体中の細孔を
電極表面に同って移動するので安定した電子流で、且つ
高い電子放射密度を得ることができる。
このような含浸型陰極を得る方法としては、例え!fa
l1図に示すよ51C,例えばモリブデンM。
より成るボート+1)内に、含浸物としてのエミツタ材
(2)をのせたタングステンW多孔質焼結体より成る陰
極基体(3)を配し、このボート(夏)を、高周t&誘
導加熱手段、すなわち高周波コイル或いはヒーター等の
加熱手段<5Jを具備する加熱炉(4)中に配置し、エ
ミッタ#(2)を溶融させ、基体(3)に含浸吸収させ
る方法がある。この場合、量産性を考慮すると基体t3
Jとして、最終的に得る陰極の複数個分に相幽する大径
のものを用いて、これに上述したエミツタ材の含浸を行
い、後に、この基体(3)を、所望の形状の複数個の陰
極に切り出す方法が採られる。
ところがこの場合、この基体(3)を夫々所望の形状の
例えば円板状に切り出す作業は着しく面倒であり、また
、不良品の発生率を高める原因となる。
また、他の含浸方法としては、例えば、1に2図に示す
ように、同様に高周波コイル、或いはヒータ等より成る
加熱手段品を有する縦型の加熱炉室内K、エミツタ材(
2)が収容され、このエミツタ材(2)中K、基体(3
)を浸漬させた加熱容器(りを配して、エミツタ材(2
)を加熱溶融させて、これを基体(3)K含浸させる方
法も知られている。ところが、この場合基体(3)の表
面に過剰のエミツタ材が付着されるので、これを除去す
る面倒な作業を必要とするという欠点が生じる。
本発明は、上述した諸欠点を回避し、陽極基体として、
最終的に得る隘極個々の形状、大きさに底置された基体
を用い、これにエミツタ材を過不足なく適量をもって均
一に含浸させることのできる含浸瀝陰極の製法な提供す
るものである。
以下本発明による含浸型陰極の製法を、これに用いる装
置と共に詳細に説明する。
本発明においては、例えば第3図に示すように、高周波
コイルQ(Iを具備する例えば石英容器より成る縦置の
加熱炉αυを設ける。そしてとの加熱炉Uυ中に、声熱
性を有し且つ所要の電気伝導度を有する例えばモリブデ
ンMOより成る車輪状の加熱担体(I′Jを配置する。
この加熱担体0は、菖4図及び第5図に示すよ5K、円
形リング状の外輪部崗と、この外輪部0の中心軸上に配
される中心sO(と、これら外輪部αJと中心部α尋と
を機械的に連結する、いわゆる車輪の1や″に相轟して
中心部α尋から外輪部Q3に亘って放射状に設けられた
複数の幅部αSとが、全体として一体に設けられ【成る
。そして、この加熱担体0の外輪部住3の上面には、そ
の円周方間に所要の間隔を保持して複数の凹部αGが配
列して設けられる。これら各凹部aeには、菖6図に示
すようK、最終的に得る個々の陰極に対応する陽極基体
(3)が、これの上に圧縮エミッタ酸化物(2)が載せ
られて収容配置される。各回l5Qeは、これに収容さ
れる基体(3)の外形状に対応した円形状の例えば円形
をなし、゛その内径りと深さdとは、基体(3)の直径
Doと、基体(3)及び圧縮エミツタ材(2)の厚さの
和に応じて選ばれる。この場合凹部回内において、基体
(3)があまり自由に移動することkよってエミツタ材
(2)が、基体(3)上より脱落することがないように
、その内径りは基体(3)の径Doの2倍以下の1、I
 Do〜1,3 Doに選定される。例えば、基体(3
)は、その外径DOが1.5Mに、厚さtoが0.5〜
0.9 vxa K選ばれるとき、凹部αeの内径りは
1.7m+深さdも1.7mmに選び得る。
加熱担体a3の支持は、例えば第5図に示すようk、良
熱伝導性を有する例えば鋼Cuより成る菖1の支持パイ
プ(17)の上端に、同様に熱遮断性を有するセラミッ
ク、例えばアルミナAl 203より成る!2の支持パ
イプ賭が嵌挿支持された支持体0を設け、パイプa8上
に担体a3をその中心部α尋が当接するように載せこの
状態で、中心部α4に穿設された中心孔■とパイプQ8
の中心孔とに差し渡って、11!5(21a)を有する
ビン(211を中心部α4上より挿入することによって
行い得る。
そして、ここに加熱担体Q2は、後述するように高周波
誘導電流によってその加熱がなされるが、この場合これ
か、適度に加熱され、且つ急冷されるよ5に各部の寸法
が選定される。すなわち外輪部α3の暢W1は各部にお
ける熱が均一化されるためKある程度大なる幅を必要と
するが)(ワーの間IIを考慮して、基体(3)の径D
oの2倍以上の3倍前後、例えば4〜5−に選定し得る
。また、幅部QSの幅W2は、外輪部a3の各部の均熱
化の上からW2 (Wtとするが、機械的強度の上から
IIII[D以上、例えば1〜2閣とする。また外輪部
αyの厚さtは、均熱と、熱効率と、強度とを考慮して
基体(3)の厚さt。の1.5〜2倍の例えば2mに選
定する。
本発明においては1例えばこのような装置によって基体
(3)中にエミツタ材(2)を含浸させるものであり、
この場合、前述したよ5に、加熱担体@の外輪部α3の
凹部ue内に、プレスされたエミツタ材(2)を載置し
た基体(3)を収容し、高周波コイルQ(IK、例えば
400〜500 kHzの高周波電流を通ずる。このよ
5にすると、加熱担体azの主としてリング状の外輪部
(211に誘導電流が生じ、これが発熱する。
この熱くよって基体[31及びエミツタ材(2)が加熱
され、これがその融点例えば1550 C以上に加熱さ
れて溶融すると、これが多孔質基体(3)中に毛細管構
象によって含浸吸収される。この含浸作業は、炉αυ中
を真空排気して行う。この場合の真空度は、1(1”L
’orr 〜IQ−6Torrとして加熱中に酸化が生
じないようにする。またこの加熱は、1600〜190
0C1望ましくは1800〜1850 Uで30秒間行
い、その後は、コイルuaへの通電を断つ。この時担体
−、したがって基体(3)は急冷され、エミツタ材が過
不足なく含浸された含浸型陽極が得られることになる。
このようにして得られた複数個の含浸機陰極は、全陰極
に関して均一の特性なMし、且つ各基体(3)に関して
その厚さ方向に関するエミツタ材の含浸撮度が均一に行
われる。これは加熱担体a2の、特に基体(3)が配置
される部分が閉じた形状、すなわちリング状をなす外輪
部a3であること、そしてこの閉じた形状の外輪部α3
の全域に亘って共通に流れる誘導電fikよって、その
加熱がなされるので、前述したようにその幅部α9を含
めた寸法、形状等を適当に選定するととKよって各部一
様の温度で、しかも所要の温度に加熱でき、その後は急
冷できることKよって均一の濃度をもってその含浸を行
うことができるものと思われる。
尚、基体(3)へのエミツタ材(2)の含浸りための温
度プログラミングは、117図に示すようにエミツタ材
(2)の溶融温度以上の高温の含浸温度Tsに所要の時
間at=mz(以下これをキープ時間という)に保持し
て後、急冷する態様をとる。第8図は、含浸条件、すな
わち含浸温度Ts、及びキープ時間と、含浸態様との関
係を示すもので、第8図中各線@及び(ハ)を含みこれ
らに挾まれる領域Bにおいて適正の含浸がなされ、第8
図において直1mノより下方の領域Aでは、エミツタ材
(2)の残留が生じ、直線■より上方の領域Cでは、エ
ミツタ材(2)の蒸発が大となることを確かめた。第9
図は、本発明装置によって含浸処理を行った場合のX線
マイクロアナライザーによって、多孔質タングステン1
体(3)中におけるBaの分布を測定した結果を示し、
横軸に、タングステン基体のエンツタ材が載置される側
の面(表面)から、これとは反対側の裏面迄の厚さ方向
の距離をとったものである。
同図中、各線(2)、(ハ)及び(至)は夫々第8図に
示した各領域A、B及びCの条件でその含浸を行った場
合を示している。曲線(ハ)から明らかなように、含浸
条件な菖8図の領域Bの適正領域に選ぶときは、高く且
つ平坦なりa濃度分布が得られる。
尚1gxo図は多孔質タングステン基体(3)に対する
エミツタ材の実用上望ましい含浸量を、空孔率に対応し
て示したもので、この実用上望ましい範罪は、各線□□
□及び(至)上を含め、これら関に8当することが確め
られた。
尚同図中曲線四は、最も適正な状態を得る場合の含浸量
−空孔率の関係を示し、曲線((01は比較的良好な状
態を得る場合の含浸量−空孔率の関係を示す。すなわち
、エミツタ材の含浸量は、これが基体(3)の空孔を埋
込むほど多量であることも、また余り少量であることも
良好なエミッタ特性を得る上で望ましくない。
上述した本発明製法により製造したカソードを陰極線管
に組み込み活性化させるためのベーキングないしはエー
ジング時間は従来のものに比べ大幅に短縮化で館だ、こ
れは次のような現象によるものと思われる。すなわち1
本発明製法においては、エミツタ材の基体(3)への炉
中における含浸作業は、炉中を真空排気しつつ行うもの
であるので真空排気に伴って、エミッタ材料中の蒸発し
易い物質、例えばBaは、これが排除され易く、これが
ため、実際に含浸されるもののうち蒸発し易いものの割
合がエミッション特性を低下させない程度に少くなるか
らと思われる。因みに、従来方法においてその含浸作業
を真空中で行ったとしても、従来方法による場合、過剰
のエミッタ物質が存在していることによってこのような
蒸発し易い物質の排除の効果は生じてこない。また、上
述の本発明方法による陰極は、そのカソード物質、すな
わちエミッタ材料が多孔質基体(3) K、必要且つ十
分な量だけ均一に含浸され、基体(3)の熱電子放出側
の表面から裏面側にかけて実質的に貫通する孔が残存す
る程度の空孔ができているので、実質的表面積が大とな
りエミッション効率の向上となる。またこの実質的な貫
通空孔の存在により、蒸発し鳥い物質の含浸量が小とさ
れていることと相俟って、ベーキングないしエージング
の時間と一手間の省略をはかることができる。すなわち
、従来方法による場合、含浸後に基体表面に残った過剰
のエミッタ物質を研磨して削り去るものであるが、この
場合、その手間もさることながらこの場合%W多孔質基
体の表面の孔がその研磨によってつぶされて閉塞ないし
は小孔となり、蒸発し易い物質の蒸発を阻害するために
、その活性化処理時間、すなわちエージングは、1日〜
1週間にも及ぶ大幅な長時間を要していた。ところが、
上述の本発明方法によれば、この処理時間は2時間程度
で、そのエミッション特性は、これの最高値の80〜9
0%のものとすることができた。また、このようKして
得た陰極は従来の長時間活性条件と比較して何らの遜色
もなかった。
また陰極中に蒸発し易い物質が多く残存する場合活性化
処理によって蒸発したこの物質が、陰極線管において、
この陰極と対向して配置される例えば菖1グリッド電極
に付着し、この第1グリツド電極のビーム透過孔の寸法
に狂いを生じさせたり、陽極−グリッド間の短絡中さら
K、この付着物質からのいわゆるストレージエミッショ
ンの発生などの不都合を招来する。ところが本発明によ
れば上述したように蒸発し易い物質の含浸量を少量とす
ることができるので、このような不都合を回避できる。
尚、上述した装置において、更にその含浸処理を安定に
行うために1例えば3111図及び第12図に示すよう
に、加熱担体UKおける凹部aeのみが設けられていな
い車輪状り量体iを設け、これを加熱担体α3上に凹部
四を閉塞するよ5に載せることもできる。この蓋体αb
の各部の加熱担体Iの各部に対応する部分には同一符号
にダッシュ記考1″を符して重複説明を省略する。そし
て、この場合特に蓋体a6はその幅部a6が、丁度加熱
担体υの幅部Q5間の中央に位置するよ5に、図示の例
では加熱担体σ2に対し45°囲転させて配置する。こ
のよ5にするときは、加熱担体α2のl!I#に外輪部
αコの加熱がその全周に亘って、より均一化され、凹部
rAeが閉蓋されたことと相俟って、より安定、均一な
含浸処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々従来の含浸M陰極の製造装置の
路線的断面図、第3図は本発明製法を実施する装置の一
例の路線的断面図、第4図はその加熱担体の一例の平面
図、嬉5図はそのA−A線上の断面図、菖6図は第4図
のB−B線上の要部の断面図、117図は加熱プログラ
ミング図、菖8図は含浸条件の説明図、諺9図は淡度分
布図、第10図は空孔率と含浸率の関係を示す図、第1
1図は本発明を実施する装置の一例の蓋体を載せた状態
の平面図、I!12図はその断面図である。 (2)はエミツタ材、(3)は陽極基板、Q3i家加熱
担体、a3はその外輪部、(141は中心部、QSIi
輻部で幅部。 第1トI J 第2図    第3図 第61ネj 第11図 第12図 手続補正書 昭和56年12月23日 特許庁長官 島 1)春 樹  顯 (特許庁審判長             殿1、事件
の表示 昭和56年特許願第 185860  号2、 発明(
7) 名称含浸臘陰極、)製法3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 東京部品用:゛・Z:1″7. i!’/’+−
J’ l 17番よ)5じ・名称(2]8)ソニー(:
、式会?1 代人取+;+lj没 4−1  間、111 人4、代
 理 人 東京都新宿区西新宿1丁目8番1号で新宅ビ
ル)置東京(03)343−5821 (代表)6、補
正により増加する発明の数 (1)  明細書中、第9頁16〜17行、第10頁1
行及び2行「空孔率」を夫々「含水率」と訂正する。 (2)  図面中、第10図を別紙のとおり補正する。 以上 第10図 械的係合に遊びを設けることKよって、外輪部(13k
 111i(ハ)との保合部において、その加熱、冷却
に伴う熱応力が発生するようなことも回避でき、これに
よる変法の発生も効果的′に回避tきる。」を加入する
。 以上 179−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 最終的に得る個々の一極に対応する陰極基体上に、該基
    体に含浸すべきエミツタ材の含浸量に対応する量の圧縮
    エミッタ酸化物を載置し、真空中で上記圧縮エミッタ酸
    化物を加熱溶融させてこれを上記陰極基体に含浸させる
    ことを特徴とする含浸型陰極の製法。
JP18586081A 1981-11-19 1981-11-19 含浸型陰極の製法 Granted JPS5887735A (ja)

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