JPH0135458B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0135458B2 JPH0135458B2 JP17637783A JP17637783A JPH0135458B2 JP H0135458 B2 JPH0135458 B2 JP H0135458B2 JP 17637783 A JP17637783 A JP 17637783A JP 17637783 A JP17637783 A JP 17637783A JP H0135458 B2 JPH0135458 B2 JP H0135458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- impregnated
- coating layer
- tungsten
- impregnated cathode
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/14—Solid thermionic cathodes characterised by the material
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、含浸型陰極の改良に関する。
従来より用いられている含浸型陰極の構造及び
製造法を第１図により説明する。含浸型陰極は、
次のような工程で製作される。粒径が約3μｍの
Ｗ（タングステン）Mo（モリブデン）等の高融点
金属粉末をプレスした後、比重が約16（空孔率約
17％）になるように高温雰囲気中で焼結し、多孔
質高融点金属基体１を製作する。次に上記基体１
の空孔部にBaO、CaO、Al2O3よりなる電子放射
物質を高温（例えば1800℃）の還元性雰囲気中で
溶融含浸する。図中２のカソードスリーブはTa、
Mo、Re−Mo製で、基体１にレーザ溶接法で固
着される。図中３は陰極の電子放射特性を向上さ
せるために、基体１の表面にスパツタリング法等
により被着形成されたオスミウム（Os）膜（厚
さ約2000Å）で、このOs膜を被覆することによ
り含浸型陰極は完成する。図中４は、上記陰極を
加熱するためのヒータである。
製造法を第１図により説明する。含浸型陰極は、
次のような工程で製作される。粒径が約3μｍの
Ｗ（タングステン）Mo（モリブデン）等の高融点
金属粉末をプレスした後、比重が約16（空孔率約
17％）になるように高温雰囲気中で焼結し、多孔
質高融点金属基体１を製作する。次に上記基体１
の空孔部にBaO、CaO、Al2O3よりなる電子放射
物質を高温（例えば1800℃）の還元性雰囲気中で
溶融含浸する。図中２のカソードスリーブはTa、
Mo、Re−Mo製で、基体１にレーザ溶接法で固
着される。図中３は陰極の電子放射特性を向上さ
せるために、基体１の表面にスパツタリング法等
により被着形成されたオスミウム（Os）膜（厚
さ約2000Å）で、このOs膜を被覆することによ
り含浸型陰極は完成する。図中４は、上記陰極を
加熱するためのヒータである。
一般的にOs等の金属を被覆した含浸型陰極は、
被覆層のない従来型の含浸型陰極に較べて同じ動
作温度で約３倍のエミツシヨン能力を有してい
る。Os金属被覆型含浸型陰極を例にとつて説明
する。陰極温度1050℃で、両方の陰極の零電界エ
ミツシヨンは、 従来型含浸型陰極…３〜4A／cm2 Os金属被覆型含浸型陰極…10〜13A／cm2 という結果が得られている。しかしながら、この
特性が得られるのは、第２図に曲線Ｂで示すよう
に動作時間（ライフタイム）が500時間を経過し
て以降のことであり、初期から約500時間までの
間は本来の能力を発揮しないことも実験結果から
判明した。なお従来型含浸型陰極のエミツシヨン
能力は、第２図に曲線Ａで示している。
被覆層のない従来型の含浸型陰極に較べて同じ動
作温度で約３倍のエミツシヨン能力を有してい
る。Os金属被覆型含浸型陰極を例にとつて説明
する。陰極温度1050℃で、両方の陰極の零電界エ
ミツシヨンは、 従来型含浸型陰極…３〜4A／cm2 Os金属被覆型含浸型陰極…10〜13A／cm2 という結果が得られている。しかしながら、この
特性が得られるのは、第２図に曲線Ｂで示すよう
に動作時間（ライフタイム）が500時間を経過し
て以降のことであり、初期から約500時間までの
間は本来の能力を発揮しないことも実験結果から
判明した。なお従来型含浸型陰極のエミツシヨン
能力は、第２図に曲線Ａで示している。
この原因を調査するため、Ｘ線マイクロアナラ
イザを用いライフ途中に取り出した陰極の電子放
射面観察を行なつた。その結果、初期及び250時
間までの陰極表面からは、主にOsが検出され、
部分的に電子放射物質であるBa、Ca等が検出さ
れ、動作時間が500時間を経過したもの、及び
1000時間経過品の陰極表面からは、全面にわたつ
てOs、Ｗ、Ba、Caが検出された。
イザを用いライフ途中に取り出した陰極の電子放
射面観察を行なつた。その結果、初期及び250時
間までの陰極表面からは、主にOsが検出され、
部分的に電子放射物質であるBa、Ca等が検出さ
れ、動作時間が500時間を経過したもの、及び
1000時間経過品の陰極表面からは、全面にわたつ
てOs、Ｗ、Ba、Caが検出された。
この結果からエミツシヨン能力を向上するに
は、Ba、Ca等が全面に分布することが必要であ
り、Os、Ｗの存在もBa、Caの分布へ好影響を与
えているものと推定した。
は、Ba、Ca等が全面に分布することが必要であ
り、Os、Ｗの存在もBa、Caの分布へ好影響を与
えているものと推定した。
そこで高融点金属粉末と共に、Os、Ir、Ru、
Re等を混合して焼結し、電子放射物質を含浸さ
せた含浸型陰極を試作し、エミツシヨン能力を評
価したが、結果は第２図に曲線Ｂで示す特性と同
様に好ましくなかつた。
Re等を混合して焼結し、電子放射物質を含浸さ
せた含浸型陰極を試作し、エミツシヨン能力を評
価したが、結果は第２図に曲線Ｂで示す特性と同
様に好ましくなかつた。
本発明は、従来の含浸型陰極が有する本来の電
子放射能力を発揮するまでに長時間を要するとい
う欠点を改良した新規な含浸型陰極を提供するこ
とを目的とする。
子放射能力を発揮するまでに長時間を要するとい
う欠点を改良した新規な含浸型陰極を提供するこ
とを目的とする。
本発明は空孔部に電子放射物質が含浸された多
孔質金属基体の表面に、10〜90重量％のイリジウ
ム（Ir）およびタングステン（Ｗ）のスパツタ
膜、蒸着膜又はCVD法による膜等の合金被覆層
が形成されてなる含浸型陰極である。発明者等は
含浸型陰極のエミツシヨン能力を短時間で発揮で
きるようにするための数々の実験を行う中で、多
孔質タングステン基体表面にIrとＷとの合金被覆
層を形成すれば、エミツシヨン能力の早期発揮が
可能であることを見出し本発明を完成した。この
Ir−Ｗ合金被覆層を形成する手段としてスパツタ
法、蒸着法、CVD法等を採用することができる。
そして、合金被覆層の厚さは、200〜20000Åの範
囲が好ましい。200Å末満では薄過ぎてエミツシ
ヨン能力を十分に発揮することができない。一方
20000Åを越えると、やはりエミツシヨン能力が
十分に発揮されない。これは陰極基体からの電子
放射物質の拡散が合金膜により妨げられ、Ba原
子の分布が不十分になるためであろう。
孔質金属基体の表面に、10〜90重量％のイリジウ
ム（Ir）およびタングステン（Ｗ）のスパツタ
膜、蒸着膜又はCVD法による膜等の合金被覆層
が形成されてなる含浸型陰極である。発明者等は
含浸型陰極のエミツシヨン能力を短時間で発揮で
きるようにするための数々の実験を行う中で、多
孔質タングステン基体表面にIrとＷとの合金被覆
層を形成すれば、エミツシヨン能力の早期発揮が
可能であることを見出し本発明を完成した。この
Ir−Ｗ合金被覆層を形成する手段としてスパツタ
法、蒸着法、CVD法等を採用することができる。
そして、合金被覆層の厚さは、200〜20000Åの範
囲が好ましい。200Å末満では薄過ぎてエミツシ
ヨン能力を十分に発揮することができない。一方
20000Åを越えると、やはりエミツシヨン能力が
十分に発揮されない。これは陰極基体からの電子
放射物質の拡散が合金膜により妨げられ、Ba原
子の分布が不十分になるためであろう。
IrとＷとの比率は10対90〜90対10（重量比）の
如く広い範囲でも発明の効果は得られ特にＷが70
重量％のときが最良である。
如く広い範囲でも発明の効果は得られ特にＷが70
重量％のときが最良である。
Irは単独で用いてもよいが、他の元素を微量含
んでいてもよい。
んでいてもよい。
従来と同じ方法により電子放射物質を含浸した
多孔質タングステン基体１を第３図に示す蒸着装
置に装着する。この装置の真空ベルジヤー１１の
中のに、タングステンリボン１２とイリジウムリ
ボン１３とが、保持板１４上に並べられた多孔質
タングステン基体１に対向して設置されている。
両リボンの間には仕切板１５が設けられている。
基体１の近くには蒸着膜を測定する水晶膜厚計１
６が置かれる。バルブ１７をあけてベルジヤ内を
圧力10-5Paまで排気し、電源１８，１９を投入
する。それにより、タングステンリボン１２及び
イリジウム１３は加熱されてそれぞれ蒸発する。
このときタングステンリボン１２の温度はほゞ
2800〓に、イリジウムリボン１３の温度はほゞ
2100〓になるようにコントロールする。蒸着速度
を水晶膜厚計で測定しながら蒸着する。
多孔質タングステン基体１を第３図に示す蒸着装
置に装着する。この装置の真空ベルジヤー１１の
中のに、タングステンリボン１２とイリジウムリ
ボン１３とが、保持板１４上に並べられた多孔質
タングステン基体１に対向して設置されている。
両リボンの間には仕切板１５が設けられている。
基体１の近くには蒸着膜を測定する水晶膜厚計１
６が置かれる。バルブ１７をあけてベルジヤ内を
圧力10-5Paまで排気し、電源１８，１９を投入
する。それにより、タングステンリボン１２及び
イリジウム１３は加熱されてそれぞれ蒸発する。
このときタングステンリボン１２の温度はほゞ
2800〓に、イリジウムリボン１３の温度はほゞ
2100〓になるようにコントロールする。蒸着速度
を水晶膜厚計で測定しながら蒸着する。
このようにして、第４図に示すように基体１上
に厚さ約1000ÅのIr−Ｗ合金被覆層３１に形成し
た。なお同図において第１図と同一部分は同一符
号であらわしている。
に厚さ約1000ÅのIr−Ｗ合金被覆層３１に形成し
た。なお同図において第１図と同一部分は同一符
号であらわしている。
この含浸型陰極を、電子銃に組込でエミツシヨ
ン能力の評価をしたところ、第２図に曲線Ｃで示
す結果を得た。すなわち、この実施例の含浸型陰
極は、動作開始初期から、安定で十分高いエミツ
シヨン特性を示すことが裏づけられた。
ン能力の評価をしたところ、第２図に曲線Ｃで示
す結果を得た。すなわち、この実施例の含浸型陰
極は、動作開始初期から、安定で十分高いエミツ
シヨン特性を示すことが裏づけられた。
なお、Ir−Ｗ合金被覆層３１は、高周波スパツ
タリング法、CVD法などを利用して形成するこ
とができる。
タリング法、CVD法などを利用して形成するこ
とができる。
以上説明したようにこの発明によれば、動作開
始の初期から安定で高いエミツシヨン特性が得ら
れる。
始の初期から安定で高いエミツシヨン特性が得ら
れる。
第１図は従来の含浸型陰極の構造を示す縦断面
図、第２図は従来及び本発明に係る陰極のエミツ
シヨン特性図、第３図は本発明の陰極の製造に用
いる装置の概略図、第４図は本発明の含浸型陰極
の構造を示す縦断図である。 １……多孔質タングステン基体、３１……Ir−
Ｗ合金被覆層。
図、第２図は従来及び本発明に係る陰極のエミツ
シヨン特性図、第３図は本発明の陰極の製造に用
いる装置の概略図、第４図は本発明の含浸型陰極
の構造を示す縦断図である。 １……多孔質タングステン基体、３１……Ir−
Ｗ合金被覆層。
Claims (1)
- １ 多孔質タングステン基体と、このタングステ
ン基体の空孔部に含浸された電子放射物質と、上
記タングステン基体上に被覆された表面金属被覆
層とを具備する含浸型陰極において、上記表面金
属被覆層は、イリジウムが10重量％乃至90重量％
の範囲のイリジウム−タングステン合金層からな
り、且つこの被覆層が200Å乃至20000Åの範囲の
厚さに形成されてなることを特徴とする含浸型陰
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176377A JPS6068527A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 含浸型陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176377A JPS6068527A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 含浸型陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6068527A JPS6068527A (ja) | 1985-04-19 |
| JPH0135458B2 true JPH0135458B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=16012565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176377A Granted JPS6068527A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 含浸型陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6068527A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777115B2 (ja) * | 1985-05-20 | 1995-08-16 | 株式会社日立製作所 | 含浸形陰極 |
| DE3782543T2 (de) * | 1986-06-06 | 1993-05-06 | Toshiba Kawasaki Kk | Impregnierte kathode. |
| KR930008611B1 (ko) * | 1991-06-13 | 1993-09-10 | 삼성전관 주식회사 | 함침형 음극구조체와 그 제조방법 |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP58176377A patent/JPS6068527A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6068527A (ja) | 1985-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |