JPS6391924A

JPS6391924A - 含浸形陰極

Info

Publication number: JPS6391924A
Application number: JP61234569A
Authority: JP
Inventors: Tadanori Taguchi; 田口　貞憲; Yoshihiko Yamamoto; 山本　恵彦; Isato Watabe; 渡部　勇人; Susumu Sasaki; 進佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1988-04-22
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JP2585232B2

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〕本発明は、表示管、ブラウン管、撮像管、進行波管等の
電子管に用いられる高電流密度陰極の含浸形陰極、特に
、電子放出特性を向上させた含浸形陰極に関する。

〔従来の技術〕

含浸形陰極は高電流密度陰極で、電子管の高性能化、特
に高精細度、高シジ度化を計るための陰極として有望視
されている。

従来からの含浸形陰極は、タングステン（Ｗ）等からな
る耐熱多孔質体に、バリウム（Ｂａ）化合物からなる電
子放出物質を含浸した構造が基本である。含浸形陰極は
、高い電子放出能を有する反面、動作温度が高いという
欠点を有するその動作温度は１１００〜１２００’Ｃと
高く、一般的に使用されている塗布形酸化陰極に比べて
約４００℃も高い。動作温度が高いために、管球に実装
する場合、電極を高融点金属材料に変更しなければなら
ない上に、陰極からＢａ、ＢａＯ（酸化バリウム）が多
量に蒸発し、電極に付着してグリッド・エミッションの
原因となり、管球特性に悪影響を及ぼす。また、含浸形
陰極の長時間加熱に耐え得る信頼性の高いヒータの設計
・製造が非常に困難である。したがって、含浸形陰極の
研究・開発に当って、動作温度を低くすることが最重要
課題である。動作温度を低くするには、陰極からの電子
放出能を高め、結果として、動作温度を下げることが出
来る。動作温度を低くする方法、即ち電子放出能を高く
する方法としては、特公昭４７−２１３４３号公報のよ
うに陰極表面に仕事関数の高いオスミウム（Ｏｓ）−ル
テニウム（Ｒｕ）合金などの金属を被覆することによっ
て、陰極としての仕事関数を下げ、電子放出能を高める
方法が、−般的である。この方法によれば、含浸形陰極
の動作温度は１００〜１５０℃程度、下げることが可能
である。しかし、塗布形酸化物陰模に比べて、まだ２５
０℃以上も高く、実用化への障害になっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、従来の含浸形陰極よりも、さらに電子
放出能を高めることにより、含浸形陰極の動作温度を下
げ、実用化に耐え得るような、信頼性の高い含浸形陰極
を提供することにある９〔問題点を解決するための手段
〕上記目的は、従来の含浸形ｌ１３極表面に、Ｗ及びＷと
Ｓｃを含む酸化物（ＳｃｚＷ３０１２．　Ｓ　ｃｓＷ○
１２など）からなる薄膜層を設けた新構成の含浸形陰極
により達成される。

本発明の下地含浸形陰極は、従来の一般的な陰極、すな
わち、Ｗ、Ｍｏ（モリブデン）あるいはこれらを含む合
金粒子から作られた耐熱多孔質体内細孔部にＢａを含む
電子放出物質が含浸されたものである。電子放出物質は
一般にＢａ３ＡＱｚ○６化合物を基本として、Ｃａ　Ｏ
，Ｓ　ｒ　Ｏ，Ｍ　ｇ　Ｏ。

Ｚ　ｒ　Ｏ２ｔ　Ｓ　ｃ　ｘ○δ、Ｙ２Ｏ３などの酸化
物が添加され、電子放出能向上、Ｂａ蒸全発意抑制役立
つ構成となっている。陰極表面に被着する薄膜層は、ス
パッタ蒸着やＣＶＤ　（化学蒸着）などにより形成でき
る。第１図は本発明の含浸形陰極８断面の模式図である
。１は耐熱多孔質体、２は電子放出物質、３は薄膜層、
４は障壁層、５はスリーブ、６は加熱用ヒータである。

先ず、スパッタ蒸着によって陰極表面に５Ｃ２０１１を
薄く被着し、ｆａ：Ｙ・放出能を測定した。その結果、
下地陰極よりも電子放出能が高いことが分った。次に、
ＷとＳｃを含む酸化物、すなわち、５ｃｚＷ３０工２と
Ｓ　ｃ　８　Ｗ○工２を合成し、陰極表面に被着した。

その結果、５ｃ２０♂を被着した場合よりも高い電子放
出能を示した。５ｃｚＷ３０ｘｚと５ｃｏＷ○１２を比
べると前者が韮かった。さらに、５ｃｚＯｓ粉とＷ粉で
スパッタ用ターゲットを種々組成で作；σし、陰極表面
に被着し、電子放出能を測定した結果、動作温度に換算
して約２５０℃程度低くできることが分った。したがっ
て、陰極表面にＷ及びＳｃとＷを含む酸化物からなる薄
膜層を設けることが陰極の電子放出能を高めるに有効な
手段であることが分った。また、Ｗと５Ｃ２Ｗ３０６の
多元ターゲットを用いて層状に被着した場合でも同様な
効果があることを確認した。さらに詳しく調査した結果
、０ｓ−Ｒｕ合金など金属を被ソした含浸形陰損よりも
高い電子放出能を示した薄膜層の組成は、５ｃｚＷｚ○
６あるいは５ｃｚＷ３０ｔｚが２〜５０重量％で、残り
がＷの場合であり、その膜厚は５０〜１１０００ｎの範
囲で顕著な効果が見られた。

本発明の薄膜層は、Ｗと５ｃｚＷｓＯｘｚもしくはＳ　
ｃａＷ　Ｏ１２で構成されるが、この構成を基本として
、微量の第３元素の添加によって、更に、電子放出能が
向上することが考えられる。

さらに前記目的は、陰極表面に、Ｗ、ＷＯｘ及びＳｃｚ
○８からなる薄膜層を設けた新構成の含浸形陰極によっ
ても達成される。

下地の含浸形陰極の材料、電子放出物質、薄膜層の形成
方法、含浸形陰極構造の例などはこの構成の場合も前記
の場合と同様である。

さて、含浸形陰極の動作温度を低下させる目的で、先ず
スパッタ蒸着によって陰極表面に５０２０８を薄く被着
し、電子放出特性を測定した。その結果、電子放出能を
高めることが分った。次に、Ｗと５ａｚＯｓを被着し、
電子放出特性を測定した結果、電子放出能は大巾に向上
した。動作温度に換算して約２００℃低下させることが
出来た。Ｗ。

５ｃｚＣ）＋層にＷＯ２を添加することによって、更に
電子放出能が高まることが分った。動作温度に換算する
と更に約５０〜１００℃低下出来ることが分り、Ｗ、Ｗ
Ｏ２及び５ｃｒｏ１１からなる薄膜層が電子放出能を高
めるのに有効であることが分った。さらに詳しく実験を
行なった結果、０ｓ−Ｒｕ合金などを被着させた含浸形
陰極よりも高い電子放出能を示した複合薄膜層の組成は
。

５Ｑ２０３が２−３０重量％でかつ、ＳＣ２，○ａ　＋
　ＷＯ２が５０重景％以下であり、残りがＷの場合であ
り、その膜厚は、５０〜１１０００ｎの範囲で顕著な効
果が見られた。

本発明の複合薄膜層は、Ｗ、ＷＯ２，Ｓａｘ○８から構
成されるが、Ｗの一部がＷ２Ｏであっても特性には何ら
影響を及ぼさなかった。さらにこの構成を基本として微
量の添加物を加えることによって、更に電子放出能が高
まることが予想される。

さらにまた前記の目的は、含浸形陰極表面に、ＷとＳｃ
酸化物及びＢａを含む酸化物（ＢａＯ。

Ｂ　ａｚ　Ｓ　Ｃ２０５など）からなる薄膜層を設けた
新構成の含浸形陰極によっても達成される。

下地含浸形陰極の材料、電子放出物質、薄膜層の形成方
法、含浸形陰極構造の例などは、この構成の場合も前記
の場合と同様である。

さて、スパッタ蒸着によって、陰極表面にＷと５ｃ２０
ｓを薄く被着し、電子放出能を測定した。

その結果、下地陰極よりも高い電子放出能が得られるこ
とが分った。しかし、高い電子放出能が得られる反面、
陰極間のばらつきが大きかった。そこで、ＢａＯを含ん
だ薄膜層を同じく、スパッタ蒸着により形成し、電子放
出能及び陰極間のばらつきについて調べた。その結果、
電子放出能を損うことなく、しかも、陰極間のばらつき
も小さくなった。またＢａＯの代りにＢａ３ＡＱｚＯｓ
＋Ｂａ５ＣａＡＱ２０Ｂ、ＢａｚＣａＡｏ、２０Ｂ、Ｂ
ＯｓＳｃｈＯｎ。

ＢａｚＳｃｚＯｓ、ＢａｘＷＯ６，ＢａａＹｚＯｅを用
いても同様な効果が得られた。動作温度に換算すると約
２５０℃程度低く出来る見通しを得た。薄膜層のＢａ酸
化物は、上記に示した２種以上の組合せでも良いという
ことが想像される。また、Ｓｃ酸化物は必ずしも５ｃｚ
Ｏ８だけではなく、５ｃ−Ｗ−０系（ＳｃｚＷａ○工２
や５ｃｅＷ○１２）でも良いことが分った。上記簿膜層
は、Ｗ、Ｓｃ酸化物、Ｂａ酸化物の多元ターゲットを用
いて層状に被着した場合でも同様な効果が得られること
を確認した。さらに詳しく調査した結果、０ｓ−Ｒｕ合
金を被覆した含浸形陰極よりも高い電子放出能を示した
薄膜層の組成は、Ｓｃ酸化物、Ｂａ酸化物は５ｃｚＯａ
＋ＢａＯに換算して１〜１０　ｗ　ｔ％、ｌ−４０ｗｔ
％で残りがＷの場合であった。また、その膜厚は５０〜
１１０００ｎの範囲で顕著な効果が見られた。

〔作用〕

本発明の構成の含浸形陰極８は、ヒータ６で加熱するこ
とによって、下地含浸形陰極内で耐熱多孔質体１と電子
放出物質２とが反応してＢａが生成し、細孔内を通って
陰極表面に遠し、さらには薄膜層３からはＳｃとＱ（酸
素）が陰極表面に供給され、陰極表面がＢａとＳａ、Ｏ
が結合し、単〜数分子層程度の非常に薄い（Ｂａ、Ｓｃ
、○）複合化合物層７が形成される。この単〜数分子層
の（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ）複合化合物がＷ上に形成されるこ
とによって、仕事関数が約２．ＯｅＶ　から約１．２ｅ
Ｖ　と低下した。したがって、従来の含浸形陰極表面に
薄膜層７を設けたことによって、低仕事関数の表面が形
成され、仕事関数の低下が電子放出能の向上に結びつき
、さらには動作温度を下げることができたと判断してい
る。星〜数分子層程度の非常に薄い（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ）
複合化合物層７は、オージェ分析によって同定した。

本発明の第二の構成の含浸形ＦＡ極は、ヒータで加熱す
ることによって、下地陰極内で耐熱多孔質体と電子放出
物質とが反応し、Ｂａが生成し細孔内を通って表面に達
し、さらに薄膜層からはＳｃと○（Ｍ素）が陰極表面に
供給されて、陰極表面に単〜数分子層程度の（Ｂａ、Ｓ
ｃ、○）複合化合物層が形成される。この形成された単
〜数分子層の（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ）複合化合物層（第１図
。

７）がＷ上に形成することによって仕事関数を約１．２
ｅＶ（下地陰極は〜２．０ｅＶ）と低下し、高い電子放
出能が得られたものと判断している。

（Ｂａ、Ｓｃ、○）複合化合物層は、オージェ分析によ
って同定した。本発明の薄膜層にＷＯ２を添加すること
によって、さらに効果が得られた理由は明確ではないが
、（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ）複合化合物層へのＯ（酸素）の供
給を容易にし、（Ｂａ。

Ｓｃ、Ｏ）複合化合物層が生成し易くなったものと考え
る。

本発明の第三の構成の含浸形陰極８は、ヒータ６で加熱
することによって、下地含浸形ｌＩ２極内で多孔質Ｗ基
体１と電子放出物質２とが反応してＢａが生成され、Ｂ
ａは細孔内を通ってＤｔ＋表面に達する。一方、薄膜層
３からはＳ　Ｃｇ○（酸素）及びＢＸｌが陰極表面に供
給さ九る。陰秤表面でＢａ、Ｓｃ、’Ｏが結合し、単〜
数分子房程度の非常に薄い（Ｒａ　ＨＳ　ｃ　＋　Ｏ）
　Ｔ１合層７が形成される。この沖〜数分子層の（Ｒ８
，Ｓｃ、○）？１ｆ合層がＷ」二に形成されたことによ
って、仕事関数が約２．ＯｅＶ　から約１．　、２　ｅ
　Ｖ　と低下し、電子放出能を高めた。したがって、陰
擾表面に薄膜層７をＶけたことにより、低仕享閃薮表面
が得られた結果、電子放出能が高くなり動作温Ｊ１！を
下げることができたと判断している。さら１こは、薄膜
層３内のＢ　ａ酸化物は、陰彬内からのＢ　ａ供給を補
い、陰極表面に（Ｂａ、Ｓｃ、Ｏ）複合層を形成し易く
した結果、陰極間の特性にばらつきのないものとしたと
考える。単〜数分子層の（Ｂａ、Ｓｃ＋○）複合層７は
オージェ分析により同定した。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例により説明する。

実施例１下地含浸形陰極は、粒径５μｍのＷ粉を用いてプレス成
形、水素中板焼結、真空中焼結によって作製した空孔率
２３％の多孔質Ｗ体１を作製した。

次いで、水素雰囲気中で、４Ｂａ○・ＣａＯ・ＡＱｚＯ
ｓの組成比からなる電子放出物質２を加熱溶融して含浸
し、下地含浸形陰極を作製した。本発明の含浸形陰極の
薄膜層３は高周波スパッタ装置を用いて形成した。また
薄膜ＭＩＪ３の組成は、溶液発光分光分析（ＩＣＰＳ法
）と蛍光Ｘ線分析（ＦＩ、Ｘ法）によって求め、Ｗ及び
ＳｃとＷを含む酸化物（ＳＣ２Ｗ３０１２１　Ｓ　ｃｓ
Ｗ　０１２）はＸ線回折法によって確認した。スパッタ
用ターゲットは、Ｗ粉と予め合成したＳ　Ｃ２Ｗ　ｓ○
１２もしくはＳ　ｃ　Ｂ　ＷＣｌ２粉を種々の組成比で
混合・プレス成形したものを用いた。上記、下地含浸形
陰極とＷとＳ　ｃ　ｚ　Ｗ　３０　ｓ　２もしくは５ｃ
ｅＷＯｚｚからなるターゲットをスパッタ装置内に装着
し、１０−７Ｔｏｒｒ台まで装置内を排気したのち、Ａ
ｒガスを導入し、１０−”Ｔｏｒｒ台のＡｒガス雰囲気
中で、下地含浸形陰極表面にＷと５ｃ２ＷｓＯｘｘもし
くは５ｃｓＷ○工２からなる薄膜層３を形成した。薄膜
Ｍ３は、種々組成のターゲットを用いて形成した。薄膜
層３の厚さは、スパッタ時間を調節することによって変
えた。以上の様に″４膜層３を形成した本発明の含浸層
陰極８の電子放出能は、１０−’Ｔｏｒｒ台の真空容器
内でアノードとカソードからなる２極管形式で、アノー
ドに正のパルス電圧を印加して、電子放出特性を測定し
た。代表的結果を第２図に示す。第２図に示した陰極の
電子放出特性は、下地陰極として用いた従来型の含浸形
陰極特性９、○５−Ｒｕ合金を５００ｎｍ被覆した金属
被覆型含浸形陰極特性１０、及び薄膜層３を設けた本発
明の含浸形陰極特性１１である。図に示した薄膜層３の
組成及び膜厚は、それぞれｗ　−７Ｗ　ｔ％５ｃ２Ｗｓ
Ｏ１ｚＣ組成は分析結果から計算して算出した）、２１
０ｎｍである。

本発明によって得られた含浸層陰極８の特性１１から動
作温度の低下量を求めると、下地の従来型含浸形陰極（
特性９）に較べて２５０℃以上。

従来のＯｓ　−Ｒｕ被覆含浸形陰極（特性１０）に較べ
て１００℃以上低温動作出来ることになる。

また、バリウム及び酸化バリウムの蒸発量を質量分析計
で測定したところ、動作温度の低下量に比例して減少す
ることが分った。具体的には従来型の含浸層陰極に較べ
ると１〜２．５桁小さくなることが分った。動作温度が
１００〜２５０℃以上も低下したことにより、管球の電
極材料を変更することもなく、また消費電力も低下し、
さらにはヒータの寿命が塗布形象化物陰極を加熱したと
同程度の敵方時間の寿命が得られ、信頼性の高い含浸層
陰極となった。

実施例２下地の含浸層陰極は粒径５μｍのＷ粉を用いて。

プレス成形、水素中板焼結、真空中焼結によって作製し
た空孔率２３％の多孔質Ｗ体１に、水寿雰囲気中で４Ｂ
ａＯ−Ａｎ２０ｓｓｃａｏの組成比からなる電子放出物
質２を溶融含浸した従来型の含浸層陰極を予め用意した
。本発明の含浸層陰極の薄膜層３はスパッタ装置を用い
て形成し、その組成は溶液発光分光分析（ＩＣＰＳ法）
、蛍光Ｘ線分析（Ｆ　Ｌ　Ｘ法）によって求めた。スパ
ッタ用ターゲットは、Ｗ、ＷＯ２及び、Ｓｅｚ○８粉を
種々の組成比で混合・プレス成形したものを用いた。上
記。

下地陰極とＷ、ＷＯ２及びＳＣ２’ｓからなるターゲラ
１−をスパッタ装置内に装着し、１０−７Ｔｏｒｒ台ま
で装置内を排気したのちに、Ａｒを導入し、Ｉ　Ｃｌｚ
Ｔｏｒｒ台のＡｒガス雰囲気中で、下地含浸形陰極表面
にＷ、ＷＯ２及び、５ａｚＯｓからなる薄ｎ２Ｐ％１を
形成した。薄膜層は種々ターゲットを用いて種々組成の
薄膜を形成した。薄膜層の厚さは、スパック時間を調節
することによって変えた。以上のように薄膜層を形成し
た本発明の含浸層陰極８は、１Ｏ−９Ｔｏｒｒ台の真空
容器内にアノード・カソードの平行平板からなる２横形
式で電子放出能をパルス電圧を印加して測定した。その
結果を第３図に示す。第３図に示した陰極の放出電流特
性は、従来型の含浸形陰極特性９．○ｓ　−Ｒｕ合金を
５００ｎｍ被覆した金属被覆型含浸形陰極特性１０及び
薄膜層を被着させた本発明の陰極特性１２を示す。図に
示した薄膜層の組成は、Ｗ−１７ｗｔ％ＷＯ２−５ｗｔ
％５ｃｚＯａである。

本発明によって得られた含浸層陰極８，１２は従来型陰
極（特性９）に較べて約３００℃、従来のＯｓ　−Ｒｕ
被覆陰極（特性１０）に較べて約１５０℃低温で動作出
来る特性が得られた。また、バリウム及び酸化バリウム
の蒸発量を質量分析計で測定し、比較したところ１．５
〜３桁低下出来ることが分った。動作温度が１５０〜３
００℃低下したことにより、消費電力も低下し、さらに
ヒータの寿命が塗布型酸化物陰極を加熱したと同程度の
敵方時間の寿命が得られ、信頼性の高い含浸層陰極とな
った。

実施例３下地含浸形陰極は、粒径５μｍのＷ粉を用いて。

プレス成形、水素中板焼結、真空中焼結によって作製し
た空孔率２３％の多孔質Ｗ基体１を作製した。次いで、
水素雰囲気中で、４Ｂａ○・ＣａＯ・ＡＱｚＯｓの組成
比からなる電子放出物質２を加熱溶融して含浸し、下地
含浸形陰極を作製した６本発明の含浸形陰極の薄膜層３
は高周波スパッタ装置を用いて形成した。薄膜層３の組
成は、スパッタターゲット組成で調節し、詳しくは、溶
液発光分光分析（ＩＣＰＳ法）及び蛍光Ｘ線分析（ＦＬ
Ｘ法）によって求めた。また、Ｓｃ酸化物及びＢａ酸化
物はＸ線回折法によって確認した。

スパッタ用ターゲットとしては、Ｗと５ｃ２０３及びＢ
　ａａＡ　Ｑ　２０３、Ｗと５Ｃ２Ｗ３０１２及びＢａ
Ｏからなり１種々組成比で混合・プレス成形したものを
用いた。上記ターゲットと下地含浸形陰極をスパッタ装
置内に装着し、１０−７Ｔｏｒｒ台まで装置内を排気し
たのちにＡｒガスを導入し、１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台のＡｒ
ガス雰囲気中で、下地含浸形陰極表面にＷとＳｃ酸化物
、Ｂａ酸化物からなる薄膜層３を形成した。薄膜層３は
、種々組成のターゲットを用いて形成した。薄膜層３の
厚さは、スパッタ時間を調節することによって変えた。

薄膜層３を形成した本発明の含浸形ｌ′３極８の電子放
出莞は、１０−８Ｔｏｒｒ台の真空容罰内でアノードと
カソードからなる２極管形式で、アノードに正のパルス
電圧を印加して電子放出特性を測定した。第４図は、○
５−Ｒｕ合金を被覆した場合よりも高い電子放出能を示
した複合薄膜層３の組成範囲１３を示す。

図はＳａ２’ｓ、ＢａＯに換算して示した。すなわちＷ
　　（１−１０ｗ　ｔ％）Ｓｃ２０ｓ−（１−４０ｗｔ
％）’ＢａＯが、良い特性を示す組成領域１３であった
。第５図は、従来型の含浸形陰極特性９．０ｓ−Ｒｕ合
金を５００ｎｍ被でした金属被覆型含浸形陰極１０、及
び複合′４膜層３を設けた本発明の含浸形陰極特性１４
である。図に示した複合薄膜層３の組成及び膜厚はそれ
ぞれＷ−２ｗｔ％Ｓｃｚ○３−１６　ｗ　ｔ％ＢａＡｌ
２２０ｏ（組成は分析結果から算出した。）２１０ｎｍ
である。

本発明によって得られた含浸形陰極８の特性１２から、
動作温度の低下量を求めると、下地の従来型含浸形陰極
（特性９）に比へて２５０°Ｃ以上、従来の○ｓ　−Ｒ
ｕ被覆含浸形陰極（特性１０）に比べて、１００℃以上
低温動作出来ることになる。また、バリウム及び酸化バ
リウムの蒸発量を質量分析計で測定したところ、動作温
度の低下量に比例して減少することが分った。具体時に
は。

従来型の含浸形陰極に比べると１〜２．５桁小さくなる
ことが分った。動作温度が１００〜２５０℃以上も低下
したことにより、管球の電極材料を変更することもなく
、また消費電力も低下し、さらにはヒータ寿命が塗布形
酸化物陰極を加熱したと同程度の致方時間の寿命が得ら
れ、信頼性の高い含浸形陰極となった。

〔発明の効果〕

従来型の含浸形陰極表面にＷと５ＣＺＷ３０１２もしく
は５ｃｅＷ○１ｚからなる薄膜層３を被着させた本発明
の含浸形陰極によれば、加熱することによって陰極表面
に単〜数分子層程度の非常に薄い（Ｂａ、Ｓｃ、○）複
合化合物層７を容易に形成し、仕事関数が〜２．Ｏｅ　
Ｖ　から〜１．２ｅＶ　に低下し、電子放出能が高めら
れた。動作温度に換算すると従来型に比べて１００〜２
５０℃以上低温動作化出来、それとともに、バリウム（
含酸化バリウム）の蒸発量も１〜２．５　桁も小さくな
った。さらに、動作温度の低下により、陰極加熱消費電
力も小さく出来、加熱用ヒータへの負担を軽くすること
が出来るなど、信頼性を高める効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の含浸形陰極断面模式図、第２図、第
３図、第５図は、各種含浸形陰極の放出電流特性を比較
した図、第４図は、薄膜層の組成範囲を示す図である。１・・・耐熱多孔質体、２・・・電子放出物質、３・・
・Ｗ及び５ｃｚＷ３０１２もしくは５ｃａＷＯｓｘから
なる薄膜層、４・・・Ｋｔ壁層、５・・・スリーブ、６
・・加熱ヒータ、７・・・単〜数分子層程度の（Ｂａ、
Ｓｃ、Ｏ）複合化合物層、８・・・本発明の含浸形陰極
、９・・・従来型含浸形陰極の放出電流特性、１０・・
・Ｏｓ　−Ｒｕ合金被覆型含浸形陰極の放出電流特性、
１１，１２゜１４・・・本発明の含浸形陰極の放出電流
特性。

Claims

【特許請求の範囲】１、耐熱多孔質体とその細孔部にバリウムを含む電子放
出物質を含浸した構造を採る含浸形陰極において、陰極
表面に、タングステン及びタングステンとスカンジウム
を含む酸化物からなる薄膜層を設けたことを特徴とする
含浸形陰極。２、上記タングステンとスカンジウムを含む酸化物は、
Ｓｃ＿２Ｗ＿３Ｏ＿１＿２、Ｓｃ＿６ＷＯ＿１＿２の少
なくとも一種を含む酸化物であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の含浸形陰極。３、上記薄膜層の厚さは５０〜１０００ｎｍであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の含
浸形陰極。４、上記タングステンとスカンジウムを含む酸化物は、
薄膜層重量の２％以上、５０％以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに
記載の含浸形陰極。５、耐熱多孔質体とその細孔部にバリウムを含む電子放
出物質を含浸した構造を採る含浸形陰極において、陰極
表面に、タングステン、二酸化タングステン及び酸化ス
カンジウムとからなる薄膜層を設けたことを特徴とする
含浸形陰極。６、上記薄膜層の厚さは５０〜１０００ｎｍであること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の含浸形陰極。７、上記薄膜層の酸化スカンジウム量は、薄膜層重量の
２〜３０％であり、かつ二酸化タングステンとの合計が
、薄膜層重量の５０％以下としたことを特徴とする特許
請求の範囲第５項又は第６項記載の含浸形陰極。８、ＷもしくはＷを主成分とする多孔質基体と該多孔質
基体の細孔部に含浸された電子放出物質とからなる含浸
形陰極表面に、ＷとＳｃ酸化物を含み、かつ、少なくと
もＢａを含む酸化物を一種もしくは二種以上とからなる
薄膜層を設けたことを特徴とする含浸形陰極。９、上記薄膜層の厚さは５０〜１０００ｎｍであること
を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の含浸形陰極。１０、上記Ｓｃ酸化物及びＢａ含む酸化物はＳｃ＿２Ｏ
＿３、ＢａＯに換算してそれぞれ、薄膜層重量の１〜１
０％、１〜４０％であることを特徴とする特許請求の範
囲第８項又は第９項記載の含浸形陰極。１１、上記Ｂａを含む酸化物は、ＢａＯ、Ｂａ＿３Ａｌ
＿２Ｏ＿８、Ｂａ＿５ＣａＡｌ＿２Ｏ＿６、Ｂａ＿２Ｃ
ａＡｌ＿２Ｏ＿６、Ｂａ＿３Ｓｃ＿２Ｏ＿６、Ｂａ＿２
Ｓｃ＿２Ｏ＿５、Ｂａ＿３ＷＯ＿６、Ｂａ＿３Ｙ＿２Ｏ
＿６から選ばれたことを特徴とする特許請求の範囲第８
項から第１０項までのいずれかに記載の含浸形陰極。