JPS63241834A

JPS63241834A - 熱陰極

Info

Publication number: JPS63241834A
Application number: JP62074190A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ino; 井野　真二; Hideo Hiraoka; 平岡　秀雄; Hiroyuki Umezawa; 梅沢　宏之
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-07

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】〔産業上の利用分野〕この発明は質量分析計の電子衝撃用熱陰極、電子ビーム
溶接装置用熱陰極など比較的エミッション電流が大きい
熱陰極に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、比較的エミッション電流が大きい熱陰極としてタ
ングステンリボンを用いたものが知られている（文献：
　「電子・イオン・・ンドゾツク第２版」（日本学術振
興金輪、昭和６１年９月発行）〔発明が解決しようとす
る問題点〕しかしながら、従来のタングステンリボンを用いる熱陰
極は、まず寿命が短かいことが問題であった。また、タ
ングステンリなンを用いる熱陰極は放熱が大きいために
、その周辺の装置部品に熱ひずみを与えたり熱劣化させ
ることがあり、また、加熱電源が大きくなるという欠点
があった。また、熱陰極周辺が高温になるため、イオン
源部の部品に吸着していたがスの放出が起り、イオン化
の感度が低下するという問題があった。

この発明は寿命が長く、かつエミッション電流が大きい
割に加熱電力が小さい熱陰極を提供することを目的とす
る。

従来、六ほう化物のチップを金属片に接合し、該金属片
に発熱性金属を接合したものが知られている（特開昭５
７−１９６４４３号公報）。発明者らはこの熱陰極、と
くに六ほう化物の形状について種々検討を行なった結果
、この発明を完成するに至った。

〔問題点を屏−決するだめの手段〕

この発明は六ほう化物からなる熱電子放射体を接合剤を
介して耐熱性金属片に接合し、該耐熱性金属片に発熱性
金属を接合した熱陰極において、前記熱電子放射体の実
質的な電子放射面を平面にしたことを特徴とする熱陰極
である。

この発明において六ほう化物とはアルカリ出金属の六ほ
う化物または希土類元素の六硼化物であり、とりわけ六
ほう化ランタンが好ましい。六ほう化物は焼結体または
単結晶である。

六ほう化ランタンの焼結体は六ほう化ランタンの粉末を
成型したのち、高温高圧により焼結して得られる（文献
：特開昭５１−１２６０３０号公報）。また、六ほう化
ランタンの単結晶は前記のように焼結して得られた焼結
体を７０−ティングゾーン法でｎ！＃シて得られる（文
献：特開昭５９−１４６９９８号公報）。

前記単結晶または焼結体の形状はとくに限定はないが、
その保持の容易性の点とエミッション電流の大きさの点
から直方体が好ましい。その電子放射面は平面にしなけ
ればならない、平面とは数十倍の光学顕微鏡で観察して
、電子放射面が一平面内にあり、かつ、いちじるしい凹
凸が認められない程度のものである。平面の大きさは必
要とするエミッション電流に応じて任意に定めることが
できるが、０．１ｎ２〜１０Ｈ２の範囲がとくに好まし
い。平面の大きさが０−１ｉｚ”未満ではエミッション
電流の大きさが期待できない。また、平面の大きさが１
０龍２を越えると熱電子放射体を所定の温度に保つため
の発熱性金属の発熱量を犬さぐせざるを得す、発熱性金
属の寿命が期待できない。

平面の形はとくに制限がないが、製作の容易性と、平面
の大きさの確保の点では長方形が好ましい。なお、六ほ
う化物が単結晶の場合には、前記電子放射面が六ほう化
物結晶の（１０ｆ］）面、（１１０）面または（１１１
）面のいずれかであることが放射熱電子ビＬムの対称性
の点でとくに好ましい。

熱電子放射体を耐熱性金属片に接合するだめの接合剤は
コロイド状カーボンと反応障壁材を含有するものが好ま
しい。反応障壁材とは高融点であるとともに、コロイド
状カーボンを配合して不活性雰囲気中で加熱したとき、
接触する六ほう化物の一部および耐熱性金属片の一部と
反応し、緻密な結合層を形成するものである。このよう
な条件を満足する反応障壁材はチタン、ジルコニウム、
タンタル、ニオブ、ハフニウム、バナジウム、レニウム
、希土類金属などの高融点金属、炭化はう素、および上
記金属のほう化物、炭化物、珪化物、窒化物などである
。

耐熱性金属片の金属の種類はタンタル、モリブデン、タ
ングステンなど高融点の金属である。その形状はとくに
限定はないが、熱電子放射体を容易に保持するように断
面がコ字形になっているものが好ましい。

耐熱性金属片に接合する発熱性金属は耐熱性でかつ適度
の電気抵抗を有する金属であり、とくにタングステンを
線状にしたものが好ましい。耐熱性金属片と発熱比金属
との接続は溶接による方法が好ましい。

〔実施例〕

以下図面にエリ本発明の詳細な説明する。

実施例１ホットプレス焼結により相対密度を９４％にしたＬａＢ
　６焼結体素材よりエミッター形状０．４朋×１−５ｇ
ｍＸ　Ｏ，７５ｘｍの角材を切出し熱電子放射体とした
。第１図および第２図に示すとおり、この熱電子放射体
１の一面（０，４龍Ｘ１−５１を胃の面）が熱電子放射
面になるようにその反対側をタンタルからなる耐熱性金
属片２で支持し、これに２本のタングステン線３Ａ、３
Ｂを溶接し、タングステン線３Ａ、３Ｂの他端は導電性
の支柱４Ａ　、４Ｂに溶接した。熱電子放射体１と耐熱
性金属片とはコロイド状カーボン（メーカー：日立化成
工業株式会社、商品名：ヒタゾル）とチタンの粉末を体
積比１：５の割合で混合し、水でといて得た接合材で接
合した。

このようにして得られた熱陰極は２１Ｗの加熱電力（３
，５Ｖ、６Ａ）で１５５０°Ｃｌ７）作動温Ｌｔに加熱
でき、エミッション電流は４ｍＡに達した。

また、寿命は７００時間であった。

実施例２フローティングゾーン法によりげ成したＬａＢ　６単結
晶より結晶の軸方位を定めて、０．４　Ｘ　１．５　Ｘ
ｏ−７５ｍｍのチップを作成した。この時０−４ｍｍＸ
１．５順の面が（１００）面になるように加工した。

この面が熱電子放射面になるようにその反対側に接合剤
を介して金属片で支持し、実施例１と同じ形状に組上げ
た。

この熱陰極は２１Ｗの加熱電力（３，５Ｖ　、　６Ａ）
で１５５０℃の作動温度に加熱でき、エミッション電流
は４ｍＡに達した。また、この熱陰極の寿命は７００時
間であった。

比較例厚さ０．０５順、幅０．６５龍、長さ１７．２１１Ｉｌ
ｌ！のタングステンリボン８を第６図に示すとおり導電
性の支柱４Ａ　、４Ｂに溶接して熱陰極とした。このよ
うにして得られた熱陰極を２８Ｗ　（４Ｖ、７Ａ）で加
熱したところ作動温度２２００°Ｃに達した。

エミッション電流は３ｍＡであった。また、寿命は２０
０時間であつ之。

〔発明の効果〕

この発明の熱陰極はエミッンヨン電流の大きさの割に加
熱電力が小さいので熱族極周辺の装置部品に熱ひずみを
与えたり、熱劣化させるおそれがない。また、この発明
の熱陰極は寿命が長く、まだ比較的小型であるのでｘｉ
分析計の・成子衝撃用熱陰極、電子ビーム弓接装置用熱
陰極のほか、ヘリウム・リークデテクターなどのイオン
源部の熱陰極としても適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の熱陰極の斜視図であり、第２図はそ
の要部の斜視図である。第６図は比較例で用いた熱陰極
の斜視図である。符号１・・・熱電子放射体、２・・・耐熱性金属片、３　Ａ
、３Ｂ・・・発熱性金属、４Ａ、４Ｂ・・・支柱、５・
・・接合剤、６・・・端子台、７Ａ、７Ｂ・・・端子、
８・・・タングステンリボン

Claims

【特許請求の範囲】

六ほう化物からなる熱電子放射体を接合剤を介して耐熱
性金属片に接合し、該耐熱性金属片に発熱性金属を接合
した熱陰極において、前記熱電子放射体の実質的な電子
放射面を平面にしたことを特徴とする熱陰極。