JPS61181026A - 電子管用含浸型陰極 - Google Patents
電子管用含浸型陰極Info
- Publication number
- JPS61181026A JPS61181026A JP60021108A JP2110885A JPS61181026A JP S61181026 A JPS61181026 A JP S61181026A JP 60021108 A JP60021108 A JP 60021108A JP 2110885 A JP2110885 A JP 2110885A JP S61181026 A JPS61181026 A JP S61181026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- cathode
- impregnated
- tungsten
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus 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
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、電子管用の含浸製陰極に関するものであり
、特に、長寿命化、高信頼化を達成する九めの陰極基体
の改良に関するものである。
、特に、長寿命化、高信頼化を達成する九めの陰極基体
の改良に関するものである。
（従来の技術およびその問題点）
含浸型陰極は、バリウムを主成分とする複合酸化物から
なる電子放射材料を多孔質の耐熱性金属基体に含浸した
ものである。この様な陰極は、通常ヒーターを収納する
スリーブに装着され、さらにヒーターを設けて使用され
ている。含浸型陰極は、含浸された電子放射材料の組成
２組成比、基体金属の種類、あるいは陰極表面にスパッ
タリング等で形成されたＯｓ、Ｉｒ等の薄膜の有無によ
ってさまざまな種類が有り、それぞれ特徴を有している
。例えば、最も代表的には、２０％の空孔率を有するポ
ーラスタングステン基体に５ＢａＯｅ３ＣａＯ・ｚｈｔ
ｔ Ｏｓ （モル比）からなる電子放射材料を含浸さ
せ次陰極があり、これは通常Ｂタイプと呼称されている
。又、このＢタイプの陰極表面にＯ８あるいはＯｓ−几
り合金の被膜を形成したＭタイプと称される含浸型陰極
も使用されている。更に最近では、電子放射材料として
、酸化バリウム。
なる電子放射材料を多孔質の耐熱性金属基体に含浸した
ものである。この様な陰極は、通常ヒーターを収納する
スリーブに装着され、さらにヒーターを設けて使用され
ている。含浸型陰極は、含浸された電子放射材料の組成
２組成比、基体金属の種類、あるいは陰極表面にスパッ
タリング等で形成されたＯｓ、Ｉｒ等の薄膜の有無によ
ってさまざまな種類が有り、それぞれ特徴を有している
。例えば、最も代表的には、２０％の空孔率を有するポ
ーラスタングステン基体に５ＢａＯｅ３ＣａＯ・ｚｈｔ
ｔ Ｏｓ （モル比）からなる電子放射材料を含浸さ
せ次陰極があり、これは通常Ｂタイプと呼称されている
。又、このＢタイプの陰極表面にＯ８あるいはＯｓ−几
り合金の被膜を形成したＭタイプと称される含浸型陰極
も使用されている。更に最近では、電子放射材料として
、酸化バリウム。
酸化カルシウム、酸化アルミニウムに加えて酸化スカン
ジウムを添加したスカンデート陰極（Ｓｃａｎ−ｄａｔ
ｅ Ｃａｔｈｏｄｅ ）や、陰極基体として夕ングステ
ン粉末とイリジウム粉末を混合して焼成したＭＭタイプ
（Ｍｉｘｅｄ−Ｍｅｔａｌ Ｃａｔｈｏｄｅ） すどが
提唱されている。
ジウムを添加したスカンデート陰極（Ｓｃａｎ−ｄａｔ
ｅ Ｃａｔｈｏｄｅ ）や、陰極基体として夕ングステ
ン粉末とイリジウム粉末を混合して焼成したＭＭタイプ
（Ｍｉｘｅｄ−Ｍｅｔａｌ Ｃａｔｈｏｄｅ） すどが
提唱されている。
これらの含浸型陰極の一連の改良は、高電流密度化、長
寿命化、高信頼度化を計るためのもので、これらは高輝
度ＣＲＴ、衛星搭載用進行波管等の電子デバイスには必
須の要件である。
寿命化、高信頼度化を計るためのもので、これらは高輝
度ＣＲＴ、衛星搭載用進行波管等の電子デバイスには必
須の要件である。
含浸型陰極は、その動作中に於て、例えば３ＢａｓＡ４
０ａ ＋ ６Ｃａ（Ｊ＋Ｗｉ３Ｂａ、ＣａＡｔ、（Ｊ６
＋Ｃａ、ＶＶ（Ｊ６＋３Ｂａの様な反応により、遊離Ｂ
ａを生成している０この遊離Ｂａは基体金属の空孔を通
って陰極表面に達し、Ｂａ−ｔＪ−Ｗの単原子層を形成
する。その結果陰極表面の仕事関数は低下し、エミッシ
ョンが得られる。
０ａ ＋ ６Ｃａ（Ｊ＋Ｗｉ３Ｂａ、ＣａＡｔ、（Ｊ６
＋Ｃａ、ＶＶ（Ｊ６＋３Ｂａの様な反応により、遊離Ｂ
ａを生成している０この遊離Ｂａは基体金属の空孔を通
って陰極表面に達し、Ｂａ−ｔＪ−Ｗの単原子層を形成
する。その結果陰極表面の仕事関数は低下し、エミッシ
ョンが得られる。
一方、陰極表面に形成されたＢａ −（Ｊ−ｖｖの単原
子層は、陰極温度により蒸発するが、常に基体金属内部
からＢａの供給を受けている間は陰極は安定したエミッ
ションを得ることができるｏしかしながら、動作時間と
共にＢａ化合物が消耗し、基体金属内部からのＢａの拡
散が遅くなると、陰極表面でのＢａ−０−Ｗの単原子層
の被覆度が小さくなり、仕事関数が上昇し、エミッショ
ンの均一性がそこなわれ、寿命（１ｉｆｅ ｅｎｄ ）
となる。この様に、含浸型陰極の寿命は、基体金属内部
からのＢａの供給と、表面からの蒸発のバランスによっ
て決定される。従って、含浸型陰極の長寿命化を計るた
めには、陰極の動作温度を低くし、蒸発を押えるか、Ｂ
ａが枯渇しない様に安定的に供給することが必要である
。
子層は、陰極温度により蒸発するが、常に基体金属内部
からＢａの供給を受けている間は陰極は安定したエミッ
ションを得ることができるｏしかしながら、動作時間と
共にＢａ化合物が消耗し、基体金属内部からのＢａの拡
散が遅くなると、陰極表面でのＢａ−０−Ｗの単原子層
の被覆度が小さくなり、仕事関数が上昇し、エミッショ
ンの均一性がそこなわれ、寿命（１ｉｆｅ ｅｎｄ ）
となる。この様に、含浸型陰極の寿命は、基体金属内部
からのＢａの供給と、表面からの蒸発のバランスによっ
て決定される。従って、含浸型陰極の長寿命化を計るた
めには、陰極の動作温度を低くし、蒸発を押えるか、Ｂ
ａが枯渇しない様に安定的に供給することが必要である
。
第４図はタングステンの空孔率を１４．７ ％〜２９チ
迄変化させた場合の電子放射特性を示したものである。
迄変化させた場合の電子放射特性を示したものである。
初期データであるが空孔率の大きい方が経時変化が少な
い。これは前述した様に電子放射に必要な表面被覆を維
持するのに充分な量のＢａが空孔内部から供給されるた
めである。空孔率が小さい方は、表面に到達するＢａ量
が少なく表面被覆度の減少によって、電流の減少が大き
い。
い。これは前述した様に電子放射に必要な表面被覆を維
持するのに充分な量のＢａが空孔内部から供給されるた
めである。空孔率が小さい方は、表面に到達するＢａ量
が少なく表面被覆度の減少によって、電流の減少が大き
い。
一方、長時間動作、即ち電子管の寿命について考えて見
ると全く反対の結果となる場合がある０空孔率が大きい
場合は、Ｈａ （Ｂａ ＋ＢａＯ）の表面への拡散量が
多くポーラスタングステン内部の含浸材を使い尽す時間
が早くなることである。第５図は長時間動作の場合の空
孔率の影響を示したものである。ここでＡは空孔率が２
０チの陰極、Ｂは空孔率が４０％の陰極の特性を示して
いる。電流値が初期値の５０チに低下した時を寿命と仮
定すると陰極Ａは陰極Ｂエフ数倍の寿命を持っていると
云える。それに対して寿命を初期値の９５チとすれば全
く逆の結果となり陰極Ｂの方が長寿命となる。
ると全く反対の結果となる場合がある０空孔率が大きい
場合は、Ｈａ （Ｂａ ＋ＢａＯ）の表面への拡散量が
多くポーラスタングステン内部の含浸材を使い尽す時間
が早くなることである。第５図は長時間動作の場合の空
孔率の影響を示したものである。ここでＡは空孔率が２
０チの陰極、Ｂは空孔率が４０％の陰極の特性を示して
いる。電流値が初期値の５０チに低下した時を寿命と仮
定すると陰極Ａは陰極Ｂエフ数倍の寿命を持っていると
云える。それに対して寿命を初期値の９５チとすれば全
く逆の結果となり陰極Ｂの方が長寿命となる。
以上述べた如く、ポーラスタングステンの空孔率は電子
放射特性、特に経時特性に非常に大きな影＃を与える。
放射特性、特に経時特性に非常に大きな影＃を与える。
この様に、電流変化の小さい安定した含浸型陰極を得る
ためには、陰極基体の空孔率が大きい方が良く、逆に、
長寿命化するためには、 Ｂａの蒸発を押えるために空
孔率は小さくした方が良いという矛盾した関係がある。
ためには、陰極基体の空孔率が大きい方が良く、逆に、
長寿命化するためには、 Ｂａの蒸発を押えるために空
孔率は小さくした方が良いという矛盾した関係がある。
そこで従来、これらの矛盾を解決するため、例えば陰極
表面には空孔率の小さいタングステン焼結体を使用し、
その下側に空孔率の大きなタングステン焼結体を用いる
ことが提唱されている。しかるに、この様な方法におい
ては、タングステン基体が二枚以上になるためスリーブ
とのろう付が困難である。例えば、ろう付時に重ね合わ
せたタングステン基体のすき間にろう材が流入してしま
うという不都合がしばしば起こり、ろう付の歩留が著し
く低かった。
表面には空孔率の小さいタングステン焼結体を使用し、
その下側に空孔率の大きなタングステン焼結体を用いる
ことが提唱されている。しかるに、この様な方法におい
ては、タングステン基体が二枚以上になるためスリーブ
とのろう付が困難である。例えば、ろう付時に重ね合わ
せたタングステン基体のすき間にろう材が流入してしま
うという不都合がしばしば起こり、ろう付の歩留が著し
く低かった。
本発明の目的は、上記従来技術の線点を解消した含浸型
陰極を提供することであり、特に改良された構造の陰極
基体を有し、長寿命の含浸型陰極を提供することである
。
陰極を提供することであり、特に改良された構造の陰極
基体を有し、長寿命の含浸型陰極を提供することである
。
（問題点を解決するための手段）
本発明による含浸を陰極は、電子放射物質を含浸すべき
陰極基体が、一体の焼結多孔体であると同時に、その内
部に中空のキャビティ一部ヲ有し、電子放射物質が多孔
体部ばかりでなく、キャビティ一部にも充填された構造
としたことを特徴とする特 （実施例） 第１図は本発明の詳細な説明するための一実施例を示す
もので、１は陰極基体で空孔率２０チを有するタングス
テン焼結体であゃ、２は、そのタングステン焼結体の中
心部に形成されたキャビティーである。３は、陰極基体
を加熱するためのヒーター（図示せず）を収納するため
のモリブデン製スＩＪ−プｆｌ、Ｍｏ−Ｒｕ （８０／
２０ ）のろう材４により陰極基体１とろう付されてい
る。陰極基体１の裏面（ヒーターの挿入される側）は、
同じろう材４により、封孔処理されている。ノくリウム
を主成分とする電子放射材料は、陰極基体１の空孔部及
びキャビティ一部２の中に含浸、充填されている（図示
は省略）。
陰極基体が、一体の焼結多孔体であると同時に、その内
部に中空のキャビティ一部ヲ有し、電子放射物質が多孔
体部ばかりでなく、キャビティ一部にも充填された構造
としたことを特徴とする特 （実施例） 第１図は本発明の詳細な説明するための一実施例を示す
もので、１は陰極基体で空孔率２０チを有するタングス
テン焼結体であゃ、２は、そのタングステン焼結体の中
心部に形成されたキャビティーである。３は、陰極基体
を加熱するためのヒーター（図示せず）を収納するため
のモリブデン製スＩＪ−プｆｌ、Ｍｏ−Ｒｕ （８０／
２０ ）のろう材４により陰極基体１とろう付されてい
る。陰極基体１の裏面（ヒーターの挿入される側）は、
同じろう材４により、封孔処理されている。ノくリウム
を主成分とする電子放射材料は、陰極基体１の空孔部及
びキャビティ一部２の中に含浸、充填されている（図示
は省略）。
以下、具体例により本発明を更に詳細に説明する。直径
３１１ＩＩの円筒形プレス治具を用意し、平均粒径１０
μｍのモリブデン粉末を原料粉末として、２ ｔｏｎ
／ ｃｍ２の圧力でプレス成形し、水素雰囲気中で１８
００°Ｃ−２時間焼成した後、厚さ１ｍに切断してモリ
ブデンのペレットを作製する。次に直径６■の円筒形プ
レス治具を用意し、平均粒径４μｍのタングステン粉末
４４０ ＩＱを秤量してプレス治具に投入し、１Ｏ１ｏ
ｎ／αの圧力でプレスする。
３１１ＩＩの円筒形プレス治具を用意し、平均粒径１０
μｍのモリブデン粉末を原料粉末として、２ ｔｏｎ
／ ｃｍ２の圧力でプレス成形し、水素雰囲気中で１８
００°Ｃ−２時間焼成した後、厚さ１ｍに切断してモリ
ブデンのペレットを作製する。次に直径６■の円筒形プ
レス治具を用意し、平均粒径４μｍのタングステン粉末
４４０ ＩＱを秤量してプレス治具に投入し、１Ｏ１ｏ
ｎ／αの圧力でプレスする。
次いで、前にプレス焼成したモリブデンペレットをプレ
ス治具の中央部に投入した後、平均粒径４μｍのタング
ステン粉末７７０ダを秤量してプレス治具に投入し、１
．４ ｔ ｏｎ ／（ｙＨ２の圧力でプレス成形する。
ス治具の中央部に投入した後、平均粒径４μｍのタング
ステン粉末７７０ダを秤量してプレス治具に投入し、１
．４ ｔ ｏｎ ／（ｙＨ２の圧力でプレス成形する。
この様にして得られたプレス成形体を、水素雰囲気中で
２２００°Ｃ２時間加熱し焼結を行ない、第２図に示す
様に、中心部にモリブデン焼結体部６を有するタングス
テン焼結体５を製作した。タングステン焼結体部の空孔
率は１９．７％であった〇この様にして作製したモリブ
デン−タングステン焼結体を硫酸と硝酸の混酸に投入し
、中心部のモリブデン焼結体を溶解して除去し、第３図
に示す様な中空部２′を有するタングステン焼結体５′
を作製した。こ仁で、中空部２′をキャピテイと呼称す
る。
２２００°Ｃ２時間加熱し焼結を行ない、第２図に示す
様に、中心部にモリブデン焼結体部６を有するタングス
テン焼結体５を製作した。タングステン焼結体部の空孔
率は１９．７％であった〇この様にして作製したモリブ
デン−タングステン焼結体を硫酸と硝酸の混酸に投入し
、中心部のモリブデン焼結体を溶解して除去し、第３図
に示す様な中空部２′を有するタングステン焼結体５′
を作製した。こ仁で、中空部２′をキャピテイと呼称す
る。
次に、キャピテイ２′を有するタングステン焼結５′を
別に用意したモリブデン製スリーブに圧入し、しかる後
に、モリブデン５７ ｗｔ％−ルテニウム４３ｗｔ％の
粉末ろう材を塗布し、水素中で２０５０〜２１００℃に
加熱し、タングステン焼結体とモリブデンスリーブをろ
う接すると共に、タングステン焼結体の裏面の封孔を行
なった。
別に用意したモリブデン製スリーブに圧入し、しかる後
に、モリブデン５７ ｗｔ％−ルテニウム４３ｗｔ％の
粉末ろう材を塗布し、水素中で２０５０〜２１００℃に
加熱し、タングステン焼結体とモリブデンスリーブをろ
う接すると共に、タングステン焼結体の裏面の封孔を行
なった。
この様にしてスリーブが固定されたタングステン焼結体
と５ＢａＯ＠３ＣａＯ＠２ｋｔ、Ｏ８の組成からなる電
子放射物質を水素中で１７００℃−３分間加して、タン
グステン焼結体の空孔部とキャビティ２′に電子放射材
料を含浸、充填して含浸型陰極を完成させた。この様に
して完成させた含浸型陰極を二極管にして動作させた場
合の電子放射特性の時間変化は第２図に曲線Ｃとして示
されている。
と５ＢａＯ＠３ＣａＯ＠２ｋｔ、Ｏ８の組成からなる電
子放射物質を水素中で１７００℃−３分間加して、タン
グステン焼結体の空孔部とキャビティ２′に電子放射材
料を含浸、充填して含浸型陰極を完成させた。この様に
して完成させた含浸型陰極を二極管にして動作させた場
合の電子放射特性の時間変化は第２図に曲線Ｃとして示
されている。
従来の含浸型陰極に比べて経時変化特性が小さくなって
いることが分かる。
いることが分かる。
（発明の効果〕
以上のように本発明の含浸型陰極は、ポーラスタングス
テンの空孔部に加えて、キャビティの中に充分な量の電
子放射材料を保有しているので長期間にわたってＢａの
供給を行なうことができ、その結果より長時間の安定動
作ができるという利点を有している。
テンの空孔部に加えて、キャビティの中に充分な量の電
子放射材料を保有しているので長期間にわたってＢａの
供給を行なうことができ、その結果より長時間の安定動
作ができるという利点を有している。
第１図は本発明の一実施例における含浸型陰極の断面図
でちゃ、第２，３図は、その製造工程を説明するための
図、第４図は空孔率を変えて製作した含浸製陰極の初期
電子放射特性、第５図は空孔率２０チと４０％の陰極の
寿命特性である。 １・・・・・・陰極基体、２・・・・・・キャピテイ、
３・・・・・・スリーブ、４・・・・・・Ｍｏ−Ｒｕろ
う材層、５，５′・・・・・・タングステン焼結体、６
・・・・・・モリブデン焼結体。
でちゃ、第２，３図は、その製造工程を説明するための
図、第４図は空孔率を変えて製作した含浸製陰極の初期
電子放射特性、第５図は空孔率２０チと４０％の陰極の
寿命特性である。 １・・・・・・陰極基体、２・・・・・・キャピテイ、
３・・・・・・スリーブ、４・・・・・・Ｍｏ−Ｒｕろ
う材層、５，５′・・・・・・タングステン焼結体、６
・・・・・・モリブデン焼結体。
Claims (1)
- 多孔質のタングステン焼結体からなる陽極基体に、酸化
バリウム、酸化カルシウム及び酸化アルミニウム等の複
合酸化物からなる電子放射材料を溶融含浸した含浸型陰
極に於て、前記陰極基体が一体構造で、かつ中空のキャ
ビティ部を有し、このキャビティ部にも電子放射材料が
充填されていることを特徴とする電子管用含浸型陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021108A JPS61181026A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 電子管用含浸型陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021108A JPS61181026A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 電子管用含浸型陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61181026A true JPS61181026A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12045682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021108A Pending JPS61181026A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 電子管用含浸型陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61181026A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376227A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-06 | Hitachi Ltd | 含浸形陰極構体 |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60021108A patent/JPS61181026A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376227A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-06 | Hitachi Ltd | 含浸形陰極構体 |
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