JPS6147038A - Thermion cathode and method of producing same - Google Patents

Thermion cathode and method of producing same

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JPS6147038A
JPS6147038A JP59137051A JP13705184A JPS6147038A JP S6147038 A JPS6147038 A JP S6147038A JP 59137051 A JP59137051 A JP 59137051A JP 13705184 A JP13705184 A JP 13705184A JP S6147038 A JPS6147038 A JP S6147038A
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Japan
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thermionic
rod
cathode
shaped body
film layer
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JP59137051A
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ジエイソン ジヨン キム
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は;電子ビーム装置に有用なる熱電子陰極に関す
るものでちる。更に詳しく云えは、本発明の熱電子陰極
は、陰極の上部にある放出面がN.B層に依シ形づけら
れ且つ囲まれておル、その薄膜層が陰極表面の残余部分
を覆うようになったものである。本発明は、また、該陰
極を製造する方法にも関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermionic cathode useful in electron beam devices. More specifically, the thermionic cathode of the present invention has an emission surface at the top of the cathode with an N. It is shaped and surrounded by layer B, so that its thin film layer covers the remainder of the cathode surface. The invention also relates to a method of manufacturing the cathode.

陰極の放出面を限定する為の既存技術に於て色々な違う
方法が開発されたが、熱電子陰極に就いてデえは、隣接
1を極に一つに@極よりも負の電位を興えることに依っ
て放出面を限定する。其の欠点の一つは、空間電位効果
及び強度ビームの放出電子のエネルギー拡散を最小限度
に食い止める為に電極を通じて強力なる加速的電界を放
出面に照射する事が、極端に難しいと云う事である。電
界へ 放出陰極と熱電子放出陰極に就いて云えは、其の放射面
は、先端表面に強力なる加速的電界を加える事に依シ、
其の鋭利な先端部分に限定される。
Various different methods have been developed in the existing technology to limit the emissive surface of the cathode, but for thermionic cathodes, one of the most important is to limit the emissive surface of the cathode by applying a potential that is more negative than the one adjacent to the pole. Limit the emission surface depending on the surface area. One of its drawbacks is that it is extremely difficult to irradiate the emitting surface with a strong accelerating electric field through the electrodes in order to minimize the space potential effect and the energy dispersion of the emitted electrons of the intense beam. be. Regarding electric field-emitting cathodes and thermionic-emitting cathodes, their emission surfaces depend on applying a strong accelerating electric field to the tip surface.
limited to its sharp tip.

其の欠点の一つは、電界放出の為には直径数百ナノメー
トルよp大なる、又、熱電界放出の為には直径数マイク
ロメートルより大なる先端表面より強大なる電子ビーム
を放出する藁が極端に難しいと云う事である。
One of the drawbacks is that for field emission, the tip surface is several hundred nanometers in diameter, and for thermal field emission, it emits a powerful electron beam from the tip surface, which is more than a few micrometers in diameter. The straw is that it is extremely difficult.

本発明は、仕事関数が高い材料より成シ陰極表面の残余
部分を覆う薄膜層を使用することによって熱電子陰極上
部の放出面を限定する独特な方法を提供するものである
。本方法は、放出′6L流密度J,  カ!J f’r
 − ト7 y ( Richadson )の式J 
 = Ar2e−8/’Tに於て表わされるように仕事
関数Δの指数項に餌すると云う事実に恭づく。該式にお
いて、Aは定数であシ、2は仕事関数(単位eV)、k
はボルツマン定数、Tは0にで表わす絶対温度である。
The present invention provides a unique method of defining the emission surface of the thermionic cathode top by using a thin film layer made of a high work function material to cover the remainder of the cathode surface. This method is based on the discharge '6L flow density J, Ka! J f'r
- G7y (Richardson) formula J
= Ar2e-8/'T. In this formula, A is a constant, 2 is a work function (unit: eV), and k
is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature expressed in zero.

仕事関数に於ける少量の差異が放出電度の最大な差異を
もたらす。一例を卆げると、熱を一子放出物質としての
六硼化ランタン(ρ=2.S2)の薄膜層物質としての
レニウム(a=弘.ざ7)に対する放出電流強度の比率
は、/77.3°にの動作温度に於いて約弘.ヲ×10
  である。本発明の陰極は数個の電極を有する電子銃
にに用され、陰極上部の放出面に加速的電界を加え同時
に其の共役平面に放出表面を投射する。
Small differences in work function result in large differences in emitted charge. To take an example, the ratio of the emission current intensity of lanthanum hexaboride (ρ = 2.S2) as a single heat emitting substance to rhenium (a = Hiro.za7) as a thin film layer material is / At an operating temperature of 77.3°. wo×10
It is. The cathode of the invention is used in an electron gun having several electrodes, applying an accelerating electric field to the emission surface above the cathode and simultaneously projecting the emission surface into its conjugate plane.

放出面は薄膜層の上部表面に依り囲まれている故に一%
該放出面は,陰極の動作温度に於ける表面移動、陰極本
体への拡散及び蒸発等に因る薄膜層物質の蓄積物である
不純物に依シ、腐蝕され得る。
1% since the emission surface is surrounded by the upper surface of the thin film layer.
The emissive surface can be corroded by impurities, which are build-up of the thin film material due to surface migration, diffusion into the cathode body, evaporation, etc. at the operating temperature of the cathode.

其の腐蝕は電子の不安定なる放出を起し、陰極寿命を短
縮する。上述した陰極の長点にも拘らず、非円形放出面
を有することが有利である。亦、薄膜層の上部表面と放
出面との間に緩衝帯を設ける事に依り上記の腐蝕は防止
され得る。
The corrosion causes unstable emission of electrons and shortens the life of the cathode. Despite the above-mentioned advantages of the cathode, it is advantageous to have a non-circular emission surface. Additionally, this corrosion can be prevented by providing a buffer zone between the upper surface of the thin film layer and the emitting surface.

従って陰極上部に非円形放出面を持つ改良された熱電子
陰極と、高温下の陰極の作動に於ける腐蝕を防止する手
段が所望されている。
Accordingly, there is a need for an improved thermionic cathode having a non-circular emitting surface on top of the cathode and a means to prevent corrosion during operation of the cathode at high temperatures.

本発明の要約 其れ故に、本発明の目的は、一定形態の放出面より長時
間にわたって強くて安定した電子ビームを発生させる方
法と其の装置を提供せんとするも・ のである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating an intense and stable electron beam over a long period of time from an emitting surface of a certain shape.

本発明9也0目的は・該装置0一定形態0表面から電子
ビームを発生させる方法と装置を提供するものでらる。
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for generating an electron beam from a surface of a certain shape.

本発明は、更に一定形態の放出面よp長時間にわたp強
くて安定した電子ビームを発生させる為の熱電子陰極を
製造する方法を提供するのを其の目的とする。
It is a further object of the invention to provide a method for manufacturing a thermionic cathode for generating an intense and stable electron beam over a long period of time with an emitting surface of a certain shape.

本発明は、更に又、l)3極の一定形態の表面よりミ子
ビームを放出する熱電子Kmを製造する方法を提供する
をその目的とする。
Another object of the present invention is to provide: l) a method for producing a thermionic electron Km emitting a meson beam from a surface of a defined shape of a triole;

本発明の装置は、@極の残余部分′lr、扱うr8膜層
に#I!iまれた陰極上部の一定形態の放出面を有する
熱電子陰極である。一定形態の放出面は円形正方形、矩
形、;角形、梯形及び不等辺四角形を包含する。この放
出面は単結晶から成る平面であるその一定形態の放出面
は仕事関数が低い裸面の熱電子放出物質でおる。薄膜層
は、単膜層、二重膜層及び多膜層より選択される。単膜
層の材料は仕事関数が高く且つ継極の動作温度に熱電子
放出物質と化学反応をしない。二重膜層の内側及び多膜
層の最も内側の材料は、陰極の動作温度に於いて、熱電
子放出物質と化学反応をしない。又、二重膜層の外側、
及び、多重膜層の最外側の材料は仕事関数が關い。
The device of the present invention handles the remaining part of the @pole 'lr, the r8 film layer #I! It is a thermionic cathode with a fixed form of emission surface on the top of the cathode. Certain shapes of emission surfaces include round, square, rectangular; square, trapezoidal, and trapezoidal. This emission surface is a flat surface made of a single crystal.The emission surface of a certain form is made of a bare thermionic emission material with a low work function. The thin film layer is selected from a monolayer, a double film layer and a multilayer. The material of the single layer has a high work function and does not chemically react with the thermionic emitter at the operating temperature of the joint electrode. The material inside the bilayer and the innermost layer of the multilayer does not chemically react with the thermionic emitter at the operating temperature of the cathode. Also, the outside of the double membrane layer,
Also, the work function of the outermost material of the multilayer is important.

本発明の重要な特徴によれば、陰極上部の一定形態をも
つ放出面を薄膜層の上部狭面より隔離する事に依シ、強
くて安定した電子ビームを陰極が発生させるのを確実に
する装置が提供される。
According to an important feature of the invention, it is ensured that the cathode generates an intense and stable electron beam by isolating the shaped emission surface of the upper part of the cathode from the upper narrow surface of the thin film layer. Equipment is provided.

本発明によれば、熱電子放出物質より成る棹状体の一端
は機械的研削に依り或は蔵屏腐蝕に依シ成形される。既
知の被接技術に依シ、その棹状体に薄り層が被覆される
。成形棹状体の上端は一機械的研削或は研磨に依り截断
される。
According to the invention, one end of the rod-shaped body made of thermionic emitting material is formed by mechanical grinding or by etching. According to known coating techniques, the rod is coated with a thin layer. The upper end of the shaped rod is cut off by mechanical grinding or polishing.

本発明の重要なる特徴に依れば、放出面の縁に近い薄膜
層が除去され、て、放出面をその薄膜層の上部より分離
する。
According to an important feature of the invention, the membrane layer near the edge of the emission surface is removed, separating the emission surface from the top of the membrane layer.

本発明に従えば、熱電子放出′tvJJx、より作られ
た棹状体の一端は機械的研削或は電解腐蝕に依り成形さ
れる。此の棹状体の成形上端部は、機械的研削或は研m
1C1&シ截断され、そして磨かれる。その棹状体に薄
膜層か被覆される。正碓且っ精密に成形された振部は、
既存の牛導体集積回路の製造技術に依り、截断された光
面上の薄膜層にパターンが施され、次に、その輪郭が描
かれる。
According to the invention, one end of the rod made of thermionic emitter 'tvJJx is shaped by mechanical grinding or electrolytic etching. The molded upper end of this rod-shaped body is mechanically ground or polished.
1C1 & cut and polished. The rod is coated with a thin film layer. The precisely molded swing part is
Using existing conductor integrated circuit manufacturing techniques, the thin film layer on the cut optical surface is patterned and then delineated.

□  本発明の特別に重g、なる特徴に依れば、成形さ
れた放出面は、それを薄膜層より分離するメサ構造に自
己整合する。
□ According to a particularly important feature of the invention, the shaped emissive surface is self-aligned with a mesa structure separating it from the membrane layer.

本発明の上述した、又その他の目的、特徴及びその長所
は、図面に示される好ましい実施態様の説明によって明
らかになるであろう。
The above-mentioned and other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the description of preferred embodiments shown in the drawings.

好ましい実施態様の詳説 第1図に於て、本発明の一極は、仕事関数が低い熱電子
放出物質より作られた一定形態の棹状体lと、放出面3
以外の棹状体lt−覆う−r8換層2とよ)成る。薄膜
層2は一極の作#@度に於て熱電子放出物質と化学反応
をしない内部層4と、仕事関数か高い材料で作られた外
部層5とより成る。
Detailed Description of the Preferred Embodiment In FIG. 1, one pole of the present invention includes a rod-shaped body l of a certain shape made of a thermionic-emitting material with a low work function, and an emission surface 3.
It consists of a rod-shaped body other than lt-cover-r8 exchange layer 2). The thin film layer 2 consists of an inner layer 4 which does not chemically react with the thermionic emitting substance under unipolar operation and an outer layer 5 made of a material with a high work function.

放出xmJ、  はりチャードソy (Rlchard
son )  。
Release xmJ, Rlchard
son).

の式に於て前述した如く、仕事関数ρの指数項に依り左
右される故に、仕事関数が僅かに異なると放出′m 6
rc tD缶度が大きく異なる。例えば、熱′亀子放出
物質としての木棚化ランタン(ρ=2.!コeV )の
放出嶌眞密度の外部層4の材料としてのレニウム(Δ=
lI 、 g 7 eV)のそれに対する比率は、17
り3°K(D’lJb作温度ニ於て約’I−,9X 1
0’ ?ある。しかしながら、放出面3は全隘極表面の
小部分を占めるに過ぎない。それ故に、#に極の上部表
面の周夛の縁に近い側面6の放出面を限定する手段を設
ける必要がある。該手段は、本発明者によ91912年
3月5日ぺ出願された「熱電子陰極よルミ子ビームt−
発生させる方法と装置に関する米国特許出願ムotsi
ass、コロ7」に於て詳細に説明したのと同様である
As mentioned above, the equation depends on the exponential term of the work function ρ, so if the work function is slightly different, the emission ′m 6
The rc tD capability is greatly different. For example, rhenium (Δ=
The ratio of lI, g 7 eV) to that is 17
3°K (about 'I-, 9X 1 at D'lJb operating temperature)
0'? be. However, the emission surface 3 occupies only a small portion of the total pole surface. It is therefore necessary to provide # with a means of defining the emission surface of the side surface 6 close to the circumferential edge of the upper surface of the pole. Said means is described in the application filed by the present inventor on March 5, 1912, entitled "Lumiton beam t-
U.S. Patent Application for Method and Apparatus for Generating Mutsi
This is the same as explained in detail in "Ass, Colo 7".

内部層4に使用され得る材料は、硼化タンタル(zrB
2)、硼化ニオブ(NbB2)等の硼化物、炭化タンタ
ル(TaC) 、炭化ジルコニウム(ZrC)等の炭化
物、窒化タンタル(TaN) 、態化ジルコニウム(Z
rN)等の窒化物及び炭素(C)である。外部層5に使
用され得る材料は、レニウム(Re)、タンタル(Ta
)、モリブデン(MO)及びタングステンでおるが、そ
れらは、木棚化ランタン(LaB5)  に対する高温
に於ての化学反応速度に基く好ましい順序(最も遅いも
のから最も速いものの順)に列挙されている。
A material that can be used for the inner layer 4 is tantalum boride (zrB
2) Borides such as niobium boride (NbB2), carbides such as tantalum carbide (TaC) and zirconium carbide (ZrC), tantalum nitride (TaN), and zirconium carbide (ZrC)
nitrides such as rN) and carbon (C). Materials that can be used for the outer layer 5 include rhenium (Re), tantalum (Ta
), molybdenum (MO), and tungsten, which are listed in preferred order (from slowest to fastest) based on their chemical reaction rates at high temperatures to lanthanum (LaB5). .

木棚化ランタンに対するレニウ^q様な高温に於て熱電
子放出物質と化学反応をせず、且つ仕事関数が高い性質
を併有する物質を用いる場合には、第7図に示される様
に単一の膜層7のみが使用され得る。単一の膜層として
使用され得る其他の物質は、木棚化ランタンに対するタ
ンタル及び炭素でおる。これらの物質は、蒸気圧も低い
、放出面の面積は数千方マイクpメートルから致方平方
マイクロメートルの範囲にある。
When using a material that does not chemically react with the thermionic emitting material at high temperatures and has a high work function, such as Reniu for wooden lanthanum, as shown in Figure 7, it is possible to Only one membrane layer 7 may be used. Other materials that can be used as a single membrane layer are tantalum and carbon for trellised lanthanum. These substances also have a low vapor pressure, and the area of the emission surface ranges from several thousand square micrometers to several square micrometers.

′IFJ3図に示すよう力陰極構造体であってその放出
面3が薄膜/if 2の上部表面8に依H■れている陰
極構造体に対しては、動作温夏を慎重に制御して放出面
3の腐蝕を防止することが必要である。
For a cathode structure whose emission surface 3 is dependent on the upper surface 8 of a thin film /IF2 as shown in Figure IFJ3, the operating temperature should be carefully controlled. It is necessary to prevent corrosion of the discharge surface 3.

その腐蝕に不純物9の不必要なる蓄積の結果であp5こ
れらの不純物は陰極が高温で動作されているときに薄K
Mt−成して放出面3に附府した原子lO%111%−
、l 2.13.14.15である。
The corrosion is a result of the unnecessary accumulation of impurities, p5.
Mt- Atomic atoms formed and attached to the emission surface 3 10% 111%-
, l 2.13.14.15.

それは曾−ム電子の放出を不安定にし陰極の寿命を縮め
る。不純v!J9の不要なる蓄積は次のような機構によ
るものと考えられる。
This makes the emission of electrons unstable and shortens the life of the cathode. Impure v! The unnecessary accumulation of J9 is thought to be due to the following mechanism.

l 内部層原子lO及び外部層原子11の表面移動。l Surface movement of inner layer atoms lO and outer layer atoms 11.

ユ 陰極本体への内部層原子12及び外部1=d原子1
3の拡散。
Y Inner layer atoms to cathode body 12 and outer layer 1 = d atoms 1
Diffusion of 3.

3、 内部層の蒸発原子14及び外部ノーの蒸発原子1
5の蓄積。
3. Evaporated atoms 14 in the inner layer and 1 evaporated atoms in the outer layer
Accumulation of 5.

薄膜M原子10.11.12.13は縁から内側に向っ
て放出面に蓄積し始める。併しながら、陰極は高温に於
て作動しているために、第3図に示される陰極構造体は
第9図に示される様になる。
Thin film M atoms 10.11.12.13 begin to accumulate on the emission surface from the edge inward. However, since the cathode is operating at high temperatures, the cathode structure shown in FIG. 3 becomes as shown in FIG. 9.

これは熱電子放出物質、内部層物質および外部層物質の
蒸発速度が互いに相違するためである(蒸発速度は、こ
の順序で次第に小さくなる)。とこ   ;ろで、第7
図に示された様な陰極構造体は薄膜層2に依って凹1れ
た放出面3t−有する。斯くして、薄膜層構造2の蒸発
′原子14.15に、放出面全体に蓄積する。
This is because the evaporation rates of the thermionic emission material, the inner layer material, and the outer layer material are different from each other (the evaporation rates gradually become smaller in this order). Toko; Rode, 7th
The cathode structure as shown in the figure has an emitting surface 3t which is recessed by the thin film layer 2. The evaporated atoms 14.15 of the thin film layer structure 2 thus accumulate over the emission surface.

表面移動、本体への拡散及び蒸発に依る不純物9の不要
なる蓄積の結果としての放出面の腐蝕は、ビーム電子の
放出を不安定にし陰極の寿命全短縮する。表面移動、本
体への拡散及び蒸発の速度は夫々、Rlchardso
n の式の中の指数項に類似した温度に対する指数項を
含む式に依って衣わされ得る。すなわち、此れ等の速度
tri動作温度が増加するにつれて指数関数的に増加す
る。
Corrosion of the emission surface as a result of unwanted accumulation of impurities 9 due to surface migration, diffusion into the body and evaporation makes the emission of the beam electrons unstable and reduces the overall lifetime of the cathode. The rates of surface transport, diffusion into the body, and evaporation are, respectively, Rlchardso
can be dependent on an equation containing an exponential term for temperature similar to the exponential term in the equation for n. That is, the speed tri increases exponentially as the operating temperature increases.

高温度に於ける陰極の腐蝕を防止する為の本発明の熱電
子陰極装置の別の実施態様を以下に説明する。すなわち
、第S図に示す陰極構造体は、薄膜層2と放出面3との
間に緩衝帯16を有している。放射面3は薄m層2より
隔離されている。此の構造体の′M要なる特徴は、放射
面3が薄膜層2の上部表面8の上に位置していると云う
事である。
Another embodiment of the thermionic cathode device of the present invention for preventing corrosion of the cathode at high temperatures will be described below. That is, the cathode structure shown in FIG. S has a buffer zone 16 between the thin film layer 2 and the emission surface 3. The radiation surface 3 is isolated from the thin m-layer 2. A key feature of this structure is that the emitting surface 3 is located on the upper surface 8 of the thin film layer 2.

薄膜層原子1O111,12,13が緩衝帯16を通過
しなけれはならないのみならず、蒸発した原子14.1
5は熱電子放出物質が薄膜層2の上部表面8の下に蒸発
するまで放出面3に耐着し始めない。緩衝帯16の表面
積は、放出面3(単結晶から成る平面)の表面積より非
常に小さい。緩衝帯から幾分かの不均質な放出が起こる
が、この放出線無視し得る。
Not only must the thin film layer atoms 1O111, 12, 13 pass through the buffer zone 16, but also the evaporated atoms 14.1
5 does not begin to adhere to the emissive surface 3 until the thermionic emissive material has evaporated below the upper surface 8 of the thin film layer 2. The surface area of the buffer zone 16 is much smaller than the surface area of the emission surface 3 (a plane made of a single crystal). Some inhomogeneous emission occurs from the buffer zone, but this emission line is negligible.

熱電子放出物質より形成された棹状体と薄膜層とより成
る陰極装置は任意の既知の方法に依って制作され得る。
A cathode device consisting of a rod made of thermionic emissive material and a thin film layer may be fabricated by any known method.

例えば、次の方法を使用し得る。For example, the following method may be used.

実施例1 卵化タンタル及びレニウムから成る二重の膜層が被覆さ
れた木棚化ランタンより成形された陰極(第6図〜第ワ
図) ステップ1:単結晶Lad6  棹状体(第1図ンを、
横断面が正方形(約2!r0平方μm)で長さが約21
II11になる様に作る。該棹状体は、アーク溶解され
た材料から1iLa86y&ニアルミニウム浴剤方式で
製造された材料または結晶のアーク溶解物から切り出し
たものである。
Example 1 Cathode formed from wooden lanthanum coated with a double film layer consisting of ovized tantalum and rhenium (Figs. 6 to 1) Step 1: Single crystal Lad6 rod-shaped body (Fig. 1) The
The cross section is square (approximately 2! r0 square μm) and the length is approximately 21
Make it so that it becomes II11. The rods are cut from arc melted materials or crystals produced in the 1iLa86y & NiAl bath method from arc melted materials.

ステップ2:機械的研削又は電解腐食に依シ、棹状体の
−J2iijt−所要の形態(第7a図−第7b図、第
7C図)に成形する。円錐体の形をした棹状体(第7a
図ンは、円形放出面を作るのに使用される。正方形のピ
ラミッドの形の棹状体(第7b図)は、正方形の放出面
を作るのに使用される。また、屋根状の棹状体(第7C
図ンは、長方形の放出面を作るのに使用される。
Step 2: Shape the rod into the desired shape (Figs. 7a-7b, 7c) by mechanical grinding or galvanic etching. A cone-shaped rod (7a)
The drawing is used to create a circular emission surface. A rod in the form of a square pyramid (Figure 7b) is used to create a square emission surface. Also, a roof-like rod-shaped body (7th C
The drawing is used to create a rectangular emission surface.

ステップ3ニ一定形態の棹状体に、任意の既存の被覆技
術に依シ硼化タンタルの薄膜層を被覆する。
Step 3. Coat the shaped rod with a thin layer of tantalum borosilicate using any existing coating technique.

ステップ4:次に、硼化タンタル鱒礒覆された棹状体に
任意既知の被覆技術に依シレニクムを被嶺する。
Step 4: The tantalum boride coated rod is then coated with Silenicum by any known coating technique.

ステツブ5:機械的研削又は研磨に依シ隘極の頂点17
・を截断して所要の太ささの上部表面3を得る(第を図
、第gb図、第1rc図)。
Step 5: Vertex 17 of the pole dependent on mechanical grinding or polishing
・Obtain the upper surface 3 of the required thickness by cutting (Fig. 1, Fig. GB, Fig. 1.RC).

ステップ6:上部表面3の周シの緑に近い■薄膜層を、
薄膜層2の上部表面8の周りの縁18を削って除去する
。除去された表面16は、上部表面3を薄膜層2よル隔
離する緩衝帯16となる(第qa図、第9b図、第デC
図〕。
Step 6: Add a thin film layer close to green around the top surface 3.
The edge 18 around the upper surface 8 of the thin film layer 2 is scraped away. The removed surface 16 becomes a buffer zone 16 separating the upper surface 3 from the thin film layer 2 (Figs. qa, 9b, dc).
figure〕.

ステップ7:洗った後に、棹状体は使用され得る。若し
第1図に示される様な陰極位置に於ける緩衝帯が一極の
動作温度に於いて不必要ならば実施例/のステップ6は
省略される。また、第2図に示される陰極装置に於ける
陰極の動作温度に於て仕置関数の高い薄膜層が熱電子放
出物質°と化学反応をしないならば、実施例/のステッ
プ3は省略される。
Step 7: After washing, the rod can be used. If a buffer band at the cathode location as shown in FIG. 1 is unnecessary at one pole operating temperature, step 6 of the embodiment/s is omitted. Also, if the thin film layer with a high punishment function does not chemically react with the thermionic emitting material at the operating temperature of the cathode in the cathode device shown in FIG. .

放射面および緩衝帯の精密且つ正確な形状は、半導体集
積回路製造する任意の既知方法に依っても製造され得る
。例えは、次の方法も使用し得る。
The precise and precise shapes of the emitting surface and buffer zone may be manufactured by any known method of manufacturing semiconductor integrated circuits. For example, the following method may also be used.

実施例2 硼化チタン及びレニウムから成る二重薄膜層で被覆され
た木棚化ランタンより作られた模様を付けられた一極(
パターン一極)。
Example 2 A patterned monopole made of trellised lanthanum coated with a double thin film layer of titanium boride and rhenium (
pattern unipolar).

ステツf1:冥施例/に於けるスデツ7″1と同じ。Status f1: Same as Sudetsu 7″1 in Meisei.

ステップ2:寛解腐蝕または機械的研削に依シ、棹状体
の−・端を円錐台形に成形する(第/θ図ン。
Step 2: Shape the end of the rod into a truncated cone shape by slow erosion or mechanical grinding (Fig.

円錐台の上部表面19を機械的に磨く。Mechanically polish the upper surface 19 of the truncated cone.

スナツグ3:液体フォトレノストを吹き付けるか液体フ
ォトレジストに浸漬することに゛よって棹状体はポジテ
ィブフォトレジストの厚い膜層20を被覆する(第1/
図)。
Snug 3: The rod is coated with a thick film layer 20 of positive photoresist by spraying with liquid photoresist or by dipping in liquid photoresist (first/first step).
figure).

ステップ4:予備焼成してフォトレジスト膜層20の接
着を強化した後に、不透明/やターン(23,24,2
5)を有するガラスマスク(72図)を介して強力な光
[21(第1/図)に円錐台の上部表面を露す。
Step 4: After pre-baking to strengthen the adhesion of the photoresist film layer 20, the opaque/yellow turn (23, 24, 2
5) Expose the upper surface of the truncated cone to intense light [21 (Fig. 1/Fig. 72) through a glass mask (Fig. 72).

ステップ5二露出された面よpフォトレジストを除去す
る適当な溶液に浸漬するかまたは該溶液を吹きける事に
依)、フォトレジスト20t−現象する。不透明パター
ンの下にめったフォトレジスト26は円錐台の上部19
に残っている(@IJa図、第1,71)図。第13c
図)。
Step 5: Remove the exposed surfaces of the photoresist 20t (by dipping or spraying with a suitable solution) to remove the photoresist 20t. The photoresist 26 below the opaque pattern forms the upper part 19 of the truncated cone.
(@IJa figure, No. 1, 71). 13th c.
figure).

ステップを行なって、所望の厚さく 5OOOA )の
木棚化ランタン7kJrif蝕する。レジスト26の下
にある上部表面27は、レジストのノやターンと同様に
なって残る(第1ga因、第1弘す図、第1弘C図]。
Steps are performed to etch the wooden shelf lantern to the desired thickness (5OOOA). The upper surface 27 underlying the resist 26 remains similar to the grooves and turns of the resist (1st GA, 1st Figure, 1st Figure C).

円錐台の上部表面lりの上のメj構造27は、放射面3
を薄膜層より隔離する緩衝帯である。
The mej structure 27 on the upper surface of the truncated cone has a radiation surface 3
This is a buffer zone that separates the film from the thin film layer.

ステップ7:任意の既知の被覆技術に依9棹状体に硼化
チ゛、・夕・・ンの薄膜を被覆する(第15図ン。
Step 7: Coat the rod with a thin film of boron by any known coating technique (Figure 15).

ステツf8:次いで、硼化チソタ ンが被覆された棹状
体に、任意の既知の被覆技術に依シ、レニウムの薄層t
−被被覆る(第15図ン。
Step f8: The titosane boride coated rod is then coated with a thin layer of rhenium according to any known coating technique.
- Covering (Fig. 15).

ステツブ9:適当なる剥離溶液の中で7オトレジスト2
6を除去する事に依り、フォトレジスト26(第1S図
〕の上の硼化チタンおよびレニウムから成る二重層を剥
離する。
Step 9: 7 Otoresist 2 in a suitable stripping solution
By removing 6, the double layer of titanium boride and rhenium on photoresist 26 (FIG. 1S) is stripped.

ステップ10: 得る様になる。若し陰極の動作温度に於て緩衝帯が不必
要ならば、実施例コに於けるステップ6は省略される。
Step 10: Start getting it. If the operating temperature of the cathode does not require a buffer band, step 6 in embodiment 2 is omitted.

更に、若し仕事関数が高い薄膜層が一極の動作温度に於
て熱電子放出物質と化学反応をしないならば、実施例コ
に於けるステンf7も省略される。
Furthermore, if the high work function thin film layer does not chemically react with the thermionic emissive material at the unipolar operating temperature, Stain f7 in Example A can also be omitted.

本発明は最も実際的で且つ好ましい冥施態禄に沿って説
明したものであるが、本明?IMU書の開示範−囲内に
於て変形しても類似の効果を奏する。本発明において用
いられる半導体集積回路製造技術は、写真食刻法、電子
ビーム食刻法、イオンビーム食刻法、ウェットエツチン
グ、及び、イオンミリンガ、プラズマエツチング、反応
性イオンエツチング等のドライエツチングを包含する。
The present invention has been explained in accordance with the most practical and preferable system, but is it in accordance with the present invention? Similar effects can be achieved even if modifications are made within the scope disclosed in the IMU document. The semiconductor integrated circuit manufacturing technology used in the present invention includes photo etching, electron beam etching, ion beam etching, wet etching, and dry etching such as ion milling, plasma etching, and reactive ion etching. .

レジスト剥離法(す7トオ7法)の代シに、任意の既存
の半導体集積回路製造技術に依って放出面以外の所に薄
膜I−を耐着させる事に依っても、熱電子放出物質より
作られた円錐台形の棹状体の成形表面の成形放出面を作
ることもできる。
Instead of the resist stripping method (S7 to 7 method), it is also possible to remove thermionic emitting material by attaching a thin film I- to areas other than the emission surface using any existing semiconductor integrated circuit manufacturing technology. It is also possible to create a molded release surface of a molded surface of a frustoconical rod made from a truncated conical rod.

本明細薔に説明した実施態様に対する他の修正変更又は
均等物は当業者には明らかであろう。すなわち、本発明
の範囲は、特許請求の範囲とその均等物に依ってのみ、
廻められるべきものである。
Other modifications or equivalents to the embodiments described herein will be apparent to those skilled in the art. That is, the scope of the present invention is determined only by the claims and their equivalents.
It should be passed around.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に依る二つの層よυ成る薄膜層を持つ
熱電子陰極を示す断片的拡大断面図である。 第2図は、本発明に依る単一層の薄膜層を持つ熱電子陰
極を示す断片的拡大断面図である。 第3図は、薄膜層原子の表面移動、大本体への拡散及び
蒸発を示す断片的拡大断面図である。 第を図は、高温で作動した後の陰極の構造的変化を示す
断面的拡大断面図である。 第5図は、本発明に依る薄膜層と放出面との間の緩衝帯
を示す断面的拡大#r面図である。 第6図は、本発明に依るアークで溶解され友材料から切
り出され九LaB4 棹状体を示す概略図である。 第7A図、7S図及び7C図は棒状体の両端が本発明に
従って機械的研削に依り、それぞれ、円錐形、ピラミッ
ド形、及び屋根状に成形され次状態を示す概略図である
。 第ざ^図、ga図及びgC図は、本発明に依つて円錐形
、ピラミッド形及び屋根型をし九棹状体の両端の上部が
機械的研削に依り截断され次状態を示す概略図である。 第9A図、78図及び90図は、本発明に依シ、円形、
正方形及び長方形の形をした上部表面近の薄膜層のへ9
が機械的研削に依り取り除かれるのを夫々示す概略図で
ある。 第70図は、棹状体の一端が本発明に依り機械的研削又
は研摩で円錐台に整形されるのを示す概略図である。 第1/図は、本発明に依り、ガラスマスク上の不透明パ
ターン像を、LaB6  より成る円錐台に被覆された
レジストに転写する為の、写真食刻技術を示す拡大され
た断片的断面図である。 第12図は、本発明に依るガラスマスク上の円柩正方形
及び長方形の不透明パター/l−示す概略図である。 第13八図、73B図及び/、70図は、夫々本発明に
依るレジスト現像後の円形、正方形のレジストハターン
を示す概略図である。 第144^図、第1グB図及び第1弘C図は、夫々本発
明に依るLa84  のウェットエツチングをし九後の
円形、正方形及び長方形の上部表面を持つメサ傳造を示
す概略図である。 第1S図は、本発明に依るリフトオフ処理以前の薄膜層
の耐着を示す断片的拡大断面図でおる。 第76図に、本発明に依p放出面がメ?構造に自己整合
されるのを示す拡大断面図である。 第13A図  第138図  l/i 100図第15
図     第16図 手続補正IF(方式) 1、事件の表示 昭和59年特許願第137051号 2、発明の名称   熱電子陰極とその製造方法3、補
正をする者 事件との関係  出願人 氏 名   ジェイソン ジッン キム4、代理人
FIG. 1 is a fragmentary enlarged cross-sectional view showing a thermionic cathode with two thin film layers υ according to the invention. FIG. 2 is a fragmentary enlarged cross-sectional view showing a thermionic cathode with a single thin film layer according to the invention. FIG. 3 is a fragmentary enlarged cross-sectional view showing the surface migration, diffusion and evaporation of thin film layer atoms into the bulk body. Figure 5 is an enlarged cross-sectional view showing the structural changes of the cathode after operating at high temperatures. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional #r view showing the buffer zone between the thin film layer and the emission surface according to the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating nine LaB4 rods cut from an arc-fused composite material according to the present invention. Figures 7A, 7S and 7C are schematic diagrams illustrating the state in which both ends of a bar are formed into a conical shape, a pyramid shape and a roof shape, respectively, by mechanical grinding according to the present invention. Figures A, G and G are schematic diagrams showing the next state in which the upper parts of both ends of a cone-shaped, pyramid-shaped and roof-shaped body are cut off by mechanical grinding according to the present invention. be. Figures 9A, 78 and 90 are circular,
9 of the thin film layer near the top surface in the shape of squares and rectangles
FIG. 3 is a schematic diagram showing the respective parts being removed by mechanical grinding. FIG. 70 is a schematic view showing one end of the rod-shaped body being shaped into a truncated cone by mechanical grinding or polishing according to the present invention. FIG. 1 is an enlarged fragmentary cross-sectional view showing the photolithography technique for transferring an opaque pattern image on a glass mask to a resist coated on a truncated cone of LaB6 according to the present invention; be. FIG. 12 is a schematic diagram showing circular, square, and rectangular opaque patterns/l on a glass mask according to the present invention. FIGS. 138, 73B and/or 70 are schematic diagrams showing circular and square resist pattern after resist development according to the present invention, respectively. Figure 144, Figure 1B, and Figure 1C are schematic diagrams showing mesa structures with circular, square, and rectangular top surfaces, respectively, after wet etching of La84 according to the present invention. be. FIG. 1S is a fragmentary enlarged cross-sectional view showing adhesion resistance of the thin film layer before lift-off treatment according to the present invention. FIG. 76 shows the p-emitting surface according to the present invention. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing self-alignment to the structure. Figure 13A Figure 138 l/i 100 Figure 15
Figure 16 Procedural amendment IF (method) 1. Display of the case Patent Application No. 137051 of 1982 2. Title of the invention Thermionic cathode and its manufacturing method 3. Person making the amendment Relationship with the case Applicant name Jason Jin Kim 4, agent

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)熱電子放出性物質より成る棹状体から構成される
熱電子陰極であつて、該棹状体の上部表面を形成し単結
晶の平面から成る放出面と、単ーの膜層で覆われた円錐
状側面とを有し、 前記膜層が、前記陰極の作動温度において前記熱電子放
出性物質と化学反応せず、仕事関数が高く、且つ、蒸気
圧の低い物質から成ることを特徴とする熱電子陰極。
(1) A thermionic cathode consisting of a rod-shaped body made of a thermionic-emitting substance, which comprises an emission surface formed of a single crystal plane forming the upper surface of the rod-shaped body, and a single film layer. a covered conical side surface, and the membrane layer is made of a material that does not chemically react with the thermionic emissive material at the operating temperature of the cathode, has a high work function, and has a low vapor pressure. Characteristic thermionic cathode.
(2)熱電子放出性物質より成る棹状体から構成される
熱電子陰極であつて、該棹状体の上部表面を形成し単結
晶の平面から成る放出面と、多重膜層で覆われた円錐状
側面とを有し、前記多重膜層の最も内側の膜層が、前記
陰極の作動温度において前記熱電子放出性物質と化学反
応 しない物質から成り、前記多重膜層の最も外側の膜層が
、仕事関数が高く、且つ、蒸気圧の低い物質から成るこ
とを特徴とする熱電子陰極。
(2) A thermionic cathode consisting of a rod-shaped body made of a thermionic-emitting substance, which comprises an emission surface formed of a single crystal plane forming the upper surface of the rod, and covered with a multilayer film. the innermost film layer of the multilayer film layer is made of a substance that does not chemically react with the thermionic emissive substance at the operating temperature of the cathode; A thermionic cathode characterized in that the layer is made of a material with a high work function and a low vapor pressure.
(3)熱電子放出性物質より成る棹状体から構成される
熱電子陰極であつて、該棹状体の上部表面を形成し単結
晶の平面から成る放出面と、多重膜層で覆われた円錐状
側面と、前記放出面および前記円錐状側面を互いに分離
する緩衝帯とを有し、 前記多重膜層の最も内側の膜層が、前記陰極の作動温度
において、 前記熱電子放出性物質と化学反応しな い物質から成り、前記多重膜層の最も外側の膜層が、仕
事関数が高く、且つ、蒸気圧の低い物質から成ることを
特徴とする熱電子陰極。
(3) A thermionic cathode consisting of a rod-shaped body made of a thermionic-emitting substance, which includes an emission surface formed of a single crystal plane forming the upper surface of the rod-shaped body, and covered with a multilayer film. a conical side surface; and a buffer zone separating the emission surface and the conical side surface from each other; 1. A thermionic cathode comprising a substance that does not chemically react with the multilayer film, wherein the outermost film layer of the multilayer film layer is comprised of a material having a high work function and a low vapor pressure.
(4)熱電子陰極を製造する方法であつて、仕事関数の
低い熱電子放出性物質から単結晶棹状体を切り出す工程
、 前記棹状体の一端を成形して円錐状、ピラミッド状また
は屋根状にする工程、 前記成形後の棹状体に、仕事関数の高い物質から成る最
外面および前記熱電子放出性物質と化学反応しない物質
から成る最内面を有する薄膜層を被覆する工程、 前記棹状体の前記一端部の頂部を截断して、円形、正方
形または長方形の単結晶平面から成る放出面を形成する
工程、 を含むことを特徴とする方法。
(4) A method for manufacturing a thermionic cathode, which includes the step of cutting out a single crystal rod-shaped body from a thermionic-emitting substance with a low work function, and forming one end of the rod-shaped body into a conical, pyramidal or roof shape. a step of coating the shaped rod-shaped body with a thin film layer having an outermost surface made of a material with a high work function and an innermost surface made of a material that does not chemically react with the thermionic-emitting material; A method characterized in that it comprises the step of cutting off the top of said one end of the shaped body to form an emission surface consisting of a circular, square or rectangular single crystal plane.
(5)熱電子陰極を製造する方法であつて、仕事関数の
低い熱電子放出性物質から単結晶棹状体を切り出す工程
、 前記棹状体の一端を成形して円錐状、ピラミッド状また
は屋根状にする工程、 前記成形後の棹状体に、仕事関数の高い物質から成る最
外面および前記熱電子放出性物質と化学反応しない物質
から成る最内面を有する薄膜層を被覆する工程、 前記棹状体の前記一端部の頂部を截断して、円形、正方
形または長方形の単結晶平面から成る放出面を形成する
工程、および、 前記薄膜層のパターン部を除去して緩衝帯を形成する工
程、 を含むことを特徴とする方法。
(5) A method for producing a thermionic cathode, which includes the step of cutting out a single crystal rod-shaped body from a thermionic-emitting substance with a low work function, and forming one end of the rod-shaped body into a conical, pyramidal or roof shape. a step of coating the shaped rod-shaped body with a thin film layer having an outermost surface made of a material with a high work function and an innermost surface made of a material that does not chemically react with the thermionic-emitting material; cutting off the top of the one end of the shaped body to form an emission surface consisting of a circular, square or rectangular single crystal plane; and removing a patterned portion of the thin film layer to form a buffer zone. A method characterized by comprising:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63252046A (en) * 1987-04-01 1988-10-19 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン Exchange
JPS6416043A (en) * 1987-07-09 1989-01-19 Nec Corp Packet communication system
JP2017123343A (en) * 2017-03-10 2017-07-13 株式会社ニューフレアテクノロジー Cathode and method for manufacturing the same
JPWO2021130837A1 (en) * 2019-12-24 2021-07-01

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5110541A (en) * 1974-07-17 1976-01-28 Tomoegumi Iron Works Dendo enjinkudokirikaeshikishokoki
JPS5118049U (en) * 1974-07-29 1976-02-09
JPS5451468A (en) * 1977-09-30 1979-04-23 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of producing thermionic emission cathode
JPS5763744A (en) * 1980-10-02 1982-04-17 Fujitsu Ltd Electron gun
JPS5790839A (en) * 1980-11-28 1982-06-05 Fujitsu Ltd Electron gun

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5110541A (en) * 1974-07-17 1976-01-28 Tomoegumi Iron Works Dendo enjinkudokirikaeshikishokoki
JPS5118049U (en) * 1974-07-29 1976-02-09
JPS5451468A (en) * 1977-09-30 1979-04-23 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of producing thermionic emission cathode
JPS5763744A (en) * 1980-10-02 1982-04-17 Fujitsu Ltd Electron gun
JPS5790839A (en) * 1980-11-28 1982-06-05 Fujitsu Ltd Electron gun

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63252046A (en) * 1987-04-01 1988-10-19 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン Exchange
JPS6416043A (en) * 1987-07-09 1989-01-19 Nec Corp Packet communication system
JP2017123343A (en) * 2017-03-10 2017-07-13 株式会社ニューフレアテクノロジー Cathode and method for manufacturing the same
JPWO2021130837A1 (en) * 2019-12-24 2021-07-01
WO2021130837A1 (en) * 2019-12-24 2021-07-01 株式会社日立ハイテク Electron source, electron beam device, and method for manufacturing electron source

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