JPH0146976B2 - - Google Patents
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- JPH0146976B2 JPH0146976B2 JP8204981A JP8204981A JPH0146976B2 JP H0146976 B2 JPH0146976 B2 JP H0146976B2 JP 8204981 A JP8204981 A JP 8204981A JP 8204981 A JP8204981 A JP 8204981A JP H0146976 B2 JPH0146976 B2 JP H0146976B2
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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
-
- 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
- H01J1/148—Solid thermionic cathodes characterised by the material with compounds having metallic conductive properties, e.g. lanthanum boride, as an emissive material
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/15—Cathodes heated directly by an electric current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は陰極、さらに詳しくは熱電子放射陰極
つまり六ほう化カルシウム型結晶構造を有する六
ほう化物のチツプに、反応障壁層を介し高融点金
属よりなる支持片を一体に焼結して装着する手法
について改良した熱陰極及びその製法に関するも
のである。
つまり六ほう化カルシウム型結晶構造を有する六
ほう化物のチツプに、反応障壁層を介し高融点金
属よりなる支持片を一体に焼結して装着する手法
について改良した熱陰極及びその製法に関するも
のである。
一般に六ほう化カルシウム型の立方晶系構造を
有するアルカリ土類金属または希土類金属の六ほ
う化物（以下単に六ほう化物という）の陰極チツ
プは仕事関数が小さく、高融点で、高温における
強度が高く、カソードとして用いた場合に高輝度
でしかも寿命が長いなどのすぐれた物性を有する
ので、熱電子放射陰極材料として有用であること
が知られている。
有するアルカリ土類金属または希土類金属の六ほ
う化物（以下単に六ほう化物という）の陰極チツ
プは仕事関数が小さく、高融点で、高温における
強度が高く、カソードとして用いた場合に高輝度
でしかも寿命が長いなどのすぐれた物性を有する
ので、熱電子放射陰極材料として有用であること
が知られている。
しかし、これを熱陰極として用いる場合に、電
子放射温度が約1500〜1600℃のように高いので陰
極チツプに装着する高融点金属の支持片との間に
反応が生じ、それ故熱陰極として実際使用できる
ようにするには、このような反応を防止するため
に反応障壁層を設ける必要がある。
子放射温度が約1500〜1600℃のように高いので陰
極チツプに装着する高融点金属の支持片との間に
反応が生じ、それ故熱陰極として実際使用できる
ようにするには、このような反応を防止するため
に反応障壁層を設ける必要がある。
この点六ほう化物とカーボンとは高温において
反応性が少ないことから、例えば異方性カーボン
で直接に六ほう化物を把持することが提案されて
いる。しかしこの場合、熱陰極を所定の温度にま
で加熱するための使用電力が嵩み、また電源容量
を大きくする必要がある上、とくにその構造上、
従来の電子顕微鏡などで多用されるタングステン
ヘヤーピン型陰極（第１図参照）を用いる方式の
機器における電子銃に直接搭載することができな
いなどの欠点があつた。
反応性が少ないことから、例えば異方性カーボン
で直接に六ほう化物を把持することが提案されて
いる。しかしこの場合、熱陰極を所定の温度にま
で加熱するための使用電力が嵩み、また電源容量
を大きくする必要がある上、とくにその構造上、
従来の電子顕微鏡などで多用されるタングステン
ヘヤーピン型陰極（第１図参照）を用いる方式の
機器における電子銃に直接搭載することができな
いなどの欠点があつた。
これを解決した熱陰極として出願人はさきに、
例えば特開昭51−64268号、特開昭52−64269号各
公報にて二ほう化ジルコニウム、ほう化ジルコニ
ウム、ほう化チタン、ほう化ニオブ、ほう化ハフ
ニウム、ほう化クロム、窒化ジルコニウム、窒化
ニオブ、窒化バナジウム、窒化ハフニウムなどを
含有した反応障壁層を、六ほう化物とタンタル、
モリブデン、タングステンなどの高融点金属から
なる支持片との間に設けた熱電子放射陰極を提案
した。この場合六ほう化物の陰極チツプと高融点
金属からなる支持片との高温の使用下における反
応を防止できる点で優れてはいるが、その反応障
壁層と六ほう化物との結合性に問題を残し、長時
間の使用ではその途中で陰極チツプが脱落するう
れいなしとしない。
例えば特開昭51−64268号、特開昭52−64269号各
公報にて二ほう化ジルコニウム、ほう化ジルコニ
ウム、ほう化チタン、ほう化ニオブ、ほう化ハフ
ニウム、ほう化クロム、窒化ジルコニウム、窒化
ニオブ、窒化バナジウム、窒化ハフニウムなどを
含有した反応障壁層を、六ほう化物とタンタル、
モリブデン、タングステンなどの高融点金属から
なる支持片との間に設けた熱電子放射陰極を提案
した。この場合六ほう化物の陰極チツプと高融点
金属からなる支持片との高温の使用下における反
応を防止できる点で優れてはいるが、その反応障
壁層と六ほう化物との結合性に問題を残し、長時
間の使用ではその途中で陰極チツプが脱落するう
れいなしとしない。
本発明は六ほう化物の陰極チツプと高融点金属
からなる支持片とを、コロイド状カーボンと高融
点金属粉とを含有するペーストで仮接着し、不活
性雰囲気中で焼結、より好ましくは加圧下に焼結
することにより両者の境界面にて強固な結合を成
就する反応障壁層を生成して六ほう化物の陰極チ
ツプの機能上、無害なばかりでなくその酸化防止
にも著しい効果を有することを見出して完成した
ものである。
からなる支持片とを、コロイド状カーボンと高融
点金属粉とを含有するペーストで仮接着し、不活
性雰囲気中で焼結、より好ましくは加圧下に焼結
することにより両者の境界面にて強固な結合を成
就する反応障壁層を生成して六ほう化物の陰極チ
ツプの機能上、無害なばかりでなくその酸化防止
にも著しい効果を有することを見出して完成した
ものである。
本発明に係る反応障壁層は陰極チツプの支持片
との反応防止はもとより、その酸化防止にもきわ
めて有効であり、したがつて陰極チツプの消耗防
止に役立ち、かつそれによる脱落のうれいなく使
用寿命の延長が図れしかも従来のタングステン陰
極との互換性のもとに、六ほう化物の電子ビーム
特性を充分に発揮することができる。
との反応防止はもとより、その酸化防止にもきわ
めて有効であり、したがつて陰極チツプの消耗防
止に役立ち、かつそれによる脱落のうれいなく使
用寿命の延長が図れしかも従来のタングステン陰
極との互換性のもとに、六ほう化物の電子ビーム
特性を充分に発揮することができる。
本発明の熱陰極チツプは、アルカリ土類金属ま
たは希土類金属の六ほう化物であつて六ほう化カ
ルシウム型の立方晶系構造を有するものであり、
たとえば六ほう化ランタン（LaB6）、六ほう化カ
ルシウム（CaB6）、六ほう化ユーロピウム
（EuB6）、六ほう化バリウム（BaB6）、六ほう化
サマリウム（SmB6）などが挙げられる。
たは希土類金属の六ほう化物であつて六ほう化カ
ルシウム型の立方晶系構造を有するものであり、
たとえば六ほう化ランタン（LaB6）、六ほう化カ
ルシウム（CaB6）、六ほう化ユーロピウム
（EuB6）、六ほう化バリウム（BaB6）、六ほう化
サマリウム（SmB6）などが挙げられる。
これらを熱陰極として使用するには、多結晶体
又は単結晶体とし、これからロツドを切出し、こ
れを0.5×0.5×1.2mm程度の大きさのチツプとし、
先端を電解研摩法、又は機械研摩法により鋭利に
加工して陰極チツプとする。
又は単結晶体とし、これからロツドを切出し、こ
れを0.5×0.5×1.2mm程度の大きさのチツプとし、
先端を電解研摩法、又は機械研摩法により鋭利に
加工して陰極チツプとする。
本発明において陰極チツプの基部に装着する支
持片には高融点金属例えばタンタル、モリブデ
ン、タングステンなどが使用される。
持片には高融点金属例えばタンタル、モリブデ
ン、タングステンなどが使用される。
陰極チツプと支持片との強固な結合に役立つ反
応障壁層は、炭化ほう素及び高融点金属炭化物を
含む緻密な焼結層よりなる。
応障壁層は、炭化ほう素及び高融点金属炭化物を
含む緻密な焼結層よりなる。
この焼結層は、コロイド状カーボン及び高融点
金属粉を含有するペーストを用いて六ほう化物か
らなる陰極チツプの基部に、高融点金属からなる
支持片を仮接着した上で焼結、とくに加圧下に焼
結を行うことにより、その加熱中、ペーストとそ
れぞれ接触する陰極チツプの部分表面及び支持片
の内面にて反応し、炭化ほう素及び高融点金属炭
化物を含む緻密な焼結層を形成するものであつて
この焼結層は反応障壁層として陰極チツプの六ほ
う化物及び支持片の高融点金属相互間における熱
陰極使用温度での反応を遮断するのに有効であ
り、かつ陰極チツプと支持片との強固な結合にも
役立つ。
金属粉を含有するペーストを用いて六ほう化物か
らなる陰極チツプの基部に、高融点金属からなる
支持片を仮接着した上で焼結、とくに加圧下に焼
結を行うことにより、その加熱中、ペーストとそ
れぞれ接触する陰極チツプの部分表面及び支持片
の内面にて反応し、炭化ほう素及び高融点金属炭
化物を含む緻密な焼結層を形成するものであつて
この焼結層は反応障壁層として陰極チツプの六ほ
う化物及び支持片の高融点金属相互間における熱
陰極使用温度での反応を遮断するのに有効であ
り、かつ陰極チツプと支持片との強固な結合にも
役立つ。
この反応障壁層の形成に用いるペーストはコロ
イド状カーボン及び高融点金属粉を含有すること
が不可欠で、コロイド状カーボンは粒径0.01〜
50μm、なかでも20μm以下の微粒子を用いること
が好ましく、一方高融点金属粉としてはチタン、
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、希土類金属などが適合す
る。なおこのペースト成分としては上記した高融
点金属粉のほかにも、炭化ほう素や上記高融点金
属のほう化物又は炭化物、珪化物及び窒化物な
ど、例えばほう化ジルコニウム、ほう化チタン、
ほう化ニオブ、ほう化ハフニウム、ほう化クロ
ム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化バナジ
ウム、窒化ハフニウム、タンタルカーバイドの如
きを混入することができる。
イド状カーボン及び高融点金属粉を含有すること
が不可欠で、コロイド状カーボンは粒径0.01〜
50μm、なかでも20μm以下の微粒子を用いること
が好ましく、一方高融点金属粉としてはチタン、
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、希土類金属などが適合す
る。なおこのペースト成分としては上記した高融
点金属粉のほかにも、炭化ほう素や上記高融点金
属のほう化物又は炭化物、珪化物及び窒化物な
ど、例えばほう化ジルコニウム、ほう化チタン、
ほう化ニオブ、ほう化ハフニウム、ほう化クロ
ム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化バナジ
ウム、窒化ハフニウム、タンタルカーバイドの如
きを混入することができる。
ペースト中のコロイド状カーボンは分散性がよ
いので高融点金属粉との混合物として塗布作業性
にすぐれまた塗布後の焼結工程に至るまでの間の
仮接着性も良好であつて、しかも焼結工程におい
ては反応障壁層として役立つ炭化ほう素、高融点
金属炭化物の形成に寄与し、一方高融点金属粉は
焼結の助成に役立つ。
いので高融点金属粉との混合物として塗布作業性
にすぐれまた塗布後の焼結工程に至るまでの間の
仮接着性も良好であつて、しかも焼結工程におい
ては反応障壁層として役立つ炭化ほう素、高融点
金属炭化物の形成に寄与し、一方高融点金属粉は
焼結の助成に役立つ。
ペーストを構成するコロイド状カーボンの配合
量はコロイド状カーボン中の固形分として、高融
点金属粉100体積に対し、200体積以下、10体積以
上、より好ましくは20体積以上の範囲で適合す
る。
量はコロイド状カーボン中の固形分として、高融
点金属粉100体積に対し、200体積以下、10体積以
上、より好ましくは20体積以上の範囲で適合す
る。
コロイド状カーボンを過量に配合したものは接
合力が劣り、また酸化による消耗によつてチツプ
先端部が使用可能な状態での、チツプの脱落に至
るうれいがあり、逆に配合量が少なすぎる場合は
仮接着性や作業性の点で問題がある。
合力が劣り、また酸化による消耗によつてチツプ
先端部が使用可能な状態での、チツプの脱落に至
るうれいがあり、逆に配合量が少なすぎる場合は
仮接着性や作業性の点で問題がある。
高融点金属粉もまた可能な限り、粒径1μm以下
のような別粉末が混合しやすくて均質なペースト
が得られるので望ましいが、取扱いの点などから
して20μm以下ならば支障はない。
のような別粉末が混合しやすくて均質なペースト
が得られるので望ましいが、取扱いの点などから
して20μm以下ならば支障はない。
ペーストは上記コロイド状カーボンと高融点金
属粉とをそのまま、又は水その他の媒体を用いて
充分に混合することによつて得られる。
属粉とをそのまま、又は水その他の媒体を用いて
充分に混合することによつて得られる。
さてこの発明の熱陰極は、その組立ての際、支
持片として例えばタングステン線を直接に用い、
陰極チツプの基部に上述のペーストを介して仮接
着するほか、タンタルなどの金属カツプを用意
し、その内部にペーストを用いて陰極チツプの基
部を納めた状態で仮接着し、このカツプにタング
ステン線をスポツトウエルドしてもよい。
持片として例えばタングステン線を直接に用い、
陰極チツプの基部に上述のペーストを介して仮接
着するほか、タンタルなどの金属カツプを用意
し、その内部にペーストを用いて陰極チツプの基
部を納めた状態で仮接着し、このカツプにタング
ステン線をスポツトウエルドしてもよい。
次いで不活性雰囲気中で高温で一体に焼結す
る。ここで不活性雰囲気とはアルゴン、ヘリウ
ム、水素、一酸化炭素などのガス及び真空状態も
含むものである。
る。ここで不活性雰囲気とはアルゴン、ヘリウ
ム、水素、一酸化炭素などのガス及び真空状態も
含むものである。
焼結温度は特に限定しないが1500〜1700℃であ
り、焼結時間が短い場合は2000℃以上であつても
よい。
り、焼結時間が短い場合は2000℃以上であつても
よい。
この焼結工程によつて形成される反応障壁層は
強固な結合力を有するが、上記の仮接着の状態に
て更に１〜100ｇ／cm2程度の加圧下に不活性雰囲
気下で焼結する熱圧着によると一層強固な反応障
壁層が得られる。
強固な結合力を有するが、上記の仮接着の状態に
て更に１〜100ｇ／cm2程度の加圧下に不活性雰囲
気下で焼結する熱圧着によると一層強固な反応障
壁層が得られる。
以下図面を参照し、実施例を挙げて本発明を詳
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
第１図は従来のタングステンヘヤーピン熱陰極
を模式図で示し、１は２本のリード線２を固定保
持する熱陰極ベースであつて、中央部をＵ型、Ｖ
型等に湾曲させたタングステン線３からなるヘヤ
ーピン型熱電子放射陰極の両端部をリード線２の
先端にそれぞれ接続したものである。
を模式図で示し、１は２本のリード線２を固定保
持する熱陰極ベースであつて、中央部をＵ型、Ｖ
型等に湾曲させたタングステン線３からなるヘヤ
ーピン型熱電子放射陰極の両端部をリード線２の
先端にそれぞれ接続したものである。
一方第２図に示す本発明の熱陰極はタングステ
ン線３の中央にて六ほう化物の陰極チツプ４を接
続し、その結果強度が著しく向上し、寿命も大幅
に延長する。
ン線３の中央にて六ほう化物の陰極チツプ４を接
続し、その結果強度が著しく向上し、寿命も大幅
に延長する。
第３図は第２図に示した陰極チツプの拡大斜視
図であり、５はこの例で多結晶六ほう化物ランタ
ンからなる陰極チツプ４を把持するタンタル製の
支持片で、0.1mm厚のタンタル板を断面コ字状に
前もつて形成してある。
図であり、５はこの例で多結晶六ほう化物ランタ
ンからなる陰極チツプ４を把持するタンタル製の
支持片で、0.1mm厚のタンタル板を断面コ字状に
前もつて形成してある。
この例で陰極チツプ４とコ字形支持片５をペー
スト６（コロイド状カーボン（商品名ヒタゾル）
とチタン粉末を体積比１：５の割合で混合し、水
でといたもの）により仮接着するように塗布し
た。その後の焼結により反応障壁層を形成させ
る。この場合ペースト６の塗布乾燥後、熱陰極ベ
ース１に保持されたタングステン線３の先端を、
支持片５の両面にそれぞれスポツトウエルドし
た。
スト６（コロイド状カーボン（商品名ヒタゾル）
とチタン粉末を体積比１：５の割合で混合し、水
でといたもの）により仮接着するように塗布し
た。その後の焼結により反応障壁層を形成させ
る。この場合ペースト６の塗布乾燥後、熱陰極ベ
ース１に保持されたタングステン線３の先端を、
支持片５の両面にそれぞれスポツトウエルドし
た。
かくして得られた六ほう化ランタン陰極を
10-7Torr前後の真空中で通電加熱（LaB6先端温
度1600℃）したが約15分の加熱により、ペースト
６は焼結して反応障壁層を形成し、陰極チツプ４
と支持片５との間で機械的、熱的接触を保つに至
つた。
10-7Torr前後の真空中で通電加熱（LaB6先端温
度1600℃）したが約15分の加熱により、ペースト
６は焼結して反応障壁層を形成し、陰極チツプ４
と支持片５との間で機械的、熱的接触を保つに至
つた。
陰極チツプの先端温度を上記のように1600℃に
保つ電力は陰極チツプならびに支持片の小さい方
がより少いけれども陰極チツプ４が小さすぎると
その蒸発消耗が早く陰極の寿命が短くなるので、
期待する寿命と個々の電子銃の加熱電源容量とを
考慮して大きさを決定すべきである。
保つ電力は陰極チツプならびに支持片の小さい方
がより少いけれども陰極チツプ４が小さすぎると
その蒸発消耗が早く陰極の寿命が短くなるので、
期待する寿命と個々の電子銃の加熱電源容量とを
考慮して大きさを決定すべきである。
本実施例では0.4×0.5×1.2mmのチツプと幅0.5
mm、長さ0.7mmのタンタル板を用い、5.2ワツトで
1600℃に加熱できた。
mm、長さ0.7mmのタンタル板を用い、5.2ワツトで
1600℃に加熱できた。
この陰極の輝度は他の多結晶六ほう化ランタン
熱陰極と同様に、タングステンの約５倍であり、
５×105A／cm2・strであつた。
熱陰極と同様に、タングステンの約５倍であり、
５×105A／cm2・strであつた。
陰極チツプ４と支持片５との結合は強固で、く
り返し点滅試験にも耐え、500時間の使用後も反
応障壁層は外観上何の変化もなかつた。
り返し点滅試験にも耐え、500時間の使用後も反
応障壁層は外観上何の変化もなかつた。
500時間の使用後に陰極チツプ４の先端を樹脂
に包埋し、通常の方法でチツプと反応障壁層とタ
ンタルク板３との反応の様子を観察した結果によ
ると、チツプと反応障壁層との間の界面にはチタ
ンのほう化物、炭化物に加えて炭化ほう素の生成
が観察され、他方、反応障壁層とタンタル製支持
片との間にも金属光沢を有する界面層が焼結層中
に認められ、Ｘ線分析の結果、炭素がタンタル中
に拡散した炭化物の生成が認められ、結局、反応
障壁層は炭化ほう素と高融点金属炭化物を含む緻
密な焼結層を形成している。
に包埋し、通常の方法でチツプと反応障壁層とタ
ンタルク板３との反応の様子を観察した結果によ
ると、チツプと反応障壁層との間の界面にはチタ
ンのほう化物、炭化物に加えて炭化ほう素の生成
が観察され、他方、反応障壁層とタンタル製支持
片との間にも金属光沢を有する界面層が焼結層中
に認められ、Ｘ線分析の結果、炭素がタンタル中
に拡散した炭化物の生成が認められ、結局、反応
障壁層は炭化ほう素と高融点金属炭化物を含む緻
密な焼結層を形成している。
第４図は他の実施例について六ほう化物よりな
る陰極チツプの拡大断面図である。本実施例にお
いては0.75mm×0.75mm×1.5mmの六ほう化ランタン
の陰極チツプ４の底部に直径0.2mm、深さ約１mm
の接続穴７を超音波加工機により刻設した。支持
片としはこの例で直径0.1mmのタングステン線３
を折り曲げた湾曲部にペースト６を塗りつけて、
上記接続穴７に挿入し、隙間を残さないよう更に
空隙にペースト６を塗り込めた。隙間があるとタ
ングステン線３からの熱伝達が悪く、加熱に大量
の電力を要するためである。
る陰極チツプの拡大断面図である。本実施例にお
いては0.75mm×0.75mm×1.5mmの六ほう化ランタン
の陰極チツプ４の底部に直径0.2mm、深さ約１mm
の接続穴７を超音波加工機により刻設した。支持
片としはこの例で直径0.1mmのタングステン線３
を折り曲げた湾曲部にペースト６を塗りつけて、
上記接続穴７に挿入し、隙間を残さないよう更に
空隙にペースト６を塗り込めた。隙間があるとタ
ングステン線３からの熱伝達が悪く、加熱に大量
の電力を要するためである。
このペーストが乾燥した後、10-7Torr前後の
真空下で通電加熱焼結を行つた。ここに陰極チツ
プ４の先端温度を1600℃まで加熱するのに5.5ワ
ツトの電力を要した。
真空下で通電加熱焼結を行つた。ここに陰極チツ
プ４の先端温度を1600℃まで加熱するのに5.5ワ
ツトの電力を要した。
また第５図は他の実施例としての六ほう化物の
陰極チツプの拡大斜視図で、第６図はその縦断面
図である。本実施例においては0.4mm×0.4mm×1.5
mmの六ほう化ランタンの陰極チツプ４の基部約1/
３に支持片として直径約0.1mmのタンタル線８を密
に巻きつけ、熱陰極ベース１に保持されているタ
ングステン線３をタンタル線８の外側にスポツト
ウエルドしこの上からペースト６を塗布しまた、
このペースト６を予め陰極チツプ４の基部に塗布
した上でタンタル線８を巻きつけ、ペーストの乾
燥後にタングステン線３をスポツトウエルドし、
いずれの場合もその後不活性雰囲気下で加熱する
ことにより、陰極チツプ４とタンタル線の間に介
在するペースト６はそれらの強固な結合にも寄与
する有効な反応障壁層として緻密な焼結層を形成
するに至る。
陰極チツプの拡大斜視図で、第６図はその縦断面
図である。本実施例においては0.4mm×0.4mm×1.5
mmの六ほう化ランタンの陰極チツプ４の基部約1/
３に支持片として直径約0.1mmのタンタル線８を密
に巻きつけ、熱陰極ベース１に保持されているタ
ングステン線３をタンタル線８の外側にスポツト
ウエルドしこの上からペースト６を塗布しまた、
このペースト６を予め陰極チツプ４の基部に塗布
した上でタンタル線８を巻きつけ、ペーストの乾
燥後にタングステン線３をスポツトウエルドし、
いずれの場合もその後不活性雰囲気下で加熱する
ことにより、陰極チツプ４とタンタル線の間に介
在するペースト６はそれらの強固な結合にも寄与
する有効な反応障壁層として緻密な焼結層を形成
するに至る。
第４図、第５図の各実施例においても加熱試験
により第３図の場合とほぼ同様の成績を得た。
により第３図の場合とほぼ同様の成績を得た。
次に第７図及び第８図にはとくに酸化消耗によ
る陰極チツプの脱落をより完全に防止した実施例
を示す。この例で単結晶六ほう化ランタンの陰極
チツプ４の大きさは0.4×0.5×1.2mmで、先端を頂
角90゜の円錐形としてその頂端は曲率半径10μmR
に研摩した。第３図について述べたと同様にペー
スト６を塗布した陰極チツプ４の基部をコ字形を
なす支持片５に挿入して仮接着し、次いで第７図
に示す挟持具１０を用いて熱分解グラフアイトか
らなるヒーターブロツク９で挟持し、10-7Torr
台の真空下で通電する熱圧着により焼結した。熱
圧着条件は５ｇ／cm2、1900℃（陰極チツプ温度）
で３分間保持したが、温度条件は1500℃以上2100
℃以下であればよい。
る陰極チツプの脱落をより完全に防止した実施例
を示す。この例で単結晶六ほう化ランタンの陰極
チツプ４の大きさは0.4×0.5×1.2mmで、先端を頂
角90゜の円錐形としてその頂端は曲率半径10μmR
に研摩した。第３図について述べたと同様にペー
スト６を塗布した陰極チツプ４の基部をコ字形を
なす支持片５に挿入して仮接着し、次いで第７図
に示す挟持具１０を用いて熱分解グラフアイトか
らなるヒーターブロツク９で挟持し、10-7Torr
台の真空下で通電する熱圧着により焼結した。熱
圧着条件は５ｇ／cm2、1900℃（陰極チツプ温度）
で３分間保持したが、温度条件は1500℃以上2100
℃以下であればよい。
このような高温であつても加熱時間が短いの
で、LaB6陰極チツプへの影響はなかつた。
で、LaB6陰極チツプへの影響はなかつた。
ヒーターブロツク９は熱分解グラフアイト以外
の異方性カーボン、ガラス状カーボンでもよい。
の異方性カーボン、ガラス状カーボンでもよい。
熱圧着による焼結処理を施すことにより陰極チ
ツプ４と支持片５との間により緻密な焼結層より
なる反応障壁層が生成した。
ツプ４と支持片５との間により緻密な焼結層より
なる反応障壁層が生成した。
次いで支持片５の両端にタングステン線３をス
ポツトウエルドした。なおコ字状をなす支持片に
よつて覆われていない陰極チツプの両側に例えば
コロイド状カーボンとB4Cの体積比１：２からな
るような第２のペースト１１を塗布し、
10-7Torrの真空下で再び陰極チツプ温度1600℃
まで通電加熱して被覆層を形成すると酸化防止効
果がより完全となる。
ポツトウエルドした。なおコ字状をなす支持片に
よつて覆われていない陰極チツプの両側に例えば
コロイド状カーボンとB4Cの体積比１：２からな
るような第２のペースト１１を塗布し、
10-7Torrの真空下で再び陰極チツプ温度1600℃
まで通電加熱して被覆層を形成すると酸化防止効
果がより完全となる。
熱圧着処理により、陰極チツプと支持片との密
着性が一層向上し、５〜６ワツトで再現性よく
1600℃に加熱できる熱陰極が製造できた。
着性が一層向上し、５〜６ワツトで再現性よく
1600℃に加熱できる熱陰極が製造できた。
以上本発明によれば六ほう化物の優れた熱電子
放射特性を損うことなく、比較的簡便に従来のタ
ングステンヘヤーピン陰極と互換性のあるとくに
使用寿命の長い熱陰極を提供することができる。
すなわち加熱電力５〜６ワツトで、輝度はタング
ステン熱陰極の７倍、寿命は200〜500時間とタン
グステン熱陰極の４〜10倍であつた。
放射特性を損うことなく、比較的簡便に従来のタ
ングステンヘヤーピン陰極と互換性のあるとくに
使用寿命の長い熱陰極を提供することができる。
すなわち加熱電力５〜６ワツトで、輝度はタング
ステン熱陰極の７倍、寿命は200〜500時間とタン
グステン熱陰極の４〜10倍であつた。
第１図は従来の熱陰極を模式図で示し、第２図
は本発明の実施例を示し、第２図は熱陰極の模式
図、第３図、第５図、第８図は六ほう化物陰極チ
ツプの拡大斜視図、第４図は六ほう化物陰極チツ
プの拡大断面図、第６図は第５図の拡大縦断面
図、第７図は熱圧着用挟持具の断面図である。 １……熱陰極ベース、２……リード線、３……
タングステン線、４……陰極チツプ、５……支持
片。
は本発明の実施例を示し、第２図は熱陰極の模式
図、第３図、第５図、第８図は六ほう化物陰極チ
ツプの拡大斜視図、第４図は六ほう化物陰極チツ
プの拡大断面図、第６図は第５図の拡大縦断面
図、第７図は熱圧着用挟持具の断面図である。 １……熱陰極ベース、２……リード線、３……
タングステン線、４……陰極チツプ、５……支持
片。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルカリ土類金属又は希土類金属の六ほう化
物からなる陰極チツプと、この陰極チツプの基部
に反応障壁層を介し一体に焼結して装着した高融
点金属からなる支持片とをそなえ、反応障壁層は
炭化ほう素及び高融点金属炭化物を含む緻密な焼
結層よりなることを特徴とする、熱陰極。 ２ アルカリ土類金属又は希土類金属の六ほう化
物からなる陰極チツプの基部表面に、コロイド状
カーボン及び高融点金属粉を含有するペーストを
用いて、高融点金属からなる支持片を仮接着し、
次に不活性雰囲気中にて焼結を行うことを特徴と
する、熱陰極の製法。 ３ アルカリ土類金属又は希土類金属の六ほう化
物からなる陰極チツプの基部表面に、コロイド状
カーボン及び高融点金属粉を含有するペーストを
用いて、高融点金属からなる支持片を仮接着し、
ついで不活性雰囲気中で加圧下に焼結を行うこと
を特徴とする、熱陰極の製法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204981A JPS57196443A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Manufacture of hot cathode |
| US06/341,078 US4482839A (en) | 1981-05-29 | 1982-01-20 | Thermionic emission cathode and preparation thereof |
| GB8201785A GB2099625B (en) | 1981-05-29 | 1982-01-22 | Thermionic emission cathode |
| DE19823203917 DE3203917A1 (de) | 1981-05-29 | 1982-02-05 | Thermionische emissionskathode und verfahren zur herstellung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204981A JPS57196443A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Manufacture of hot cathode |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267301A Division JPH01154424A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 熱電子放射陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196443A JPS57196443A (en) | 1982-12-02 |
| JPH0146976B2 true JPH0146976B2 (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13763648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8204981A Granted JPS57196443A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Manufacture of hot cathode |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4482839A (ja) |
| JP (1) | JPS57196443A (ja) |
| DE (1) | DE3203917A1 (ja) |
| GB (1) | GB2099625B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166265A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-07-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子放出源 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3516955A1 (de) * | 1985-05-10 | 1986-11-13 | Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 8000 München | Polykristalline sinterkoerper auf basis von lanthanhexaborid und verfahren zu ihrer herstellung |
| DE3677062D1 (de) * | 1985-06-04 | 1991-02-28 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Quelle geladener teilchen. |
| US4740705A (en) * | 1986-08-11 | 1988-04-26 | Electron Beam Memories | Axially compact field emission cathode assembly |
| CH672860A5 (ja) * | 1986-09-29 | 1989-12-29 | Balzers Hochvakuum | |
| US4924136A (en) * | 1987-09-28 | 1990-05-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Beam generating system for electron beam measuring instruments having cathode support structure |
| US6815876B1 (en) * | 1999-06-23 | 2004-11-09 | Agere Systems Inc. | Cathode with improved work function and method for making the same |
| JP2001325910A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子銃とその使用方法 |
| US20070218280A1 (en) * | 2004-07-15 | 2007-09-20 | Sumitomo Metal Mining Co.,Ltd | Boride Nanoparticle-Containing Fiber and Textile Product That Uses the Same |
| US7544523B2 (en) * | 2005-12-23 | 2009-06-09 | Fei Company | Method of fabricating nanodevices |
| US8247070B2 (en) * | 2006-10-30 | 2012-08-21 | Barry Chin Li Cheung | Crystalline nanostructures |
| UA113827C2 (xx) * | 2016-09-07 | 2017-03-10 | Аксіальна електронна гармата | |
| US9790620B1 (en) * | 2017-01-06 | 2017-10-17 | Nuflare Technology, Inc. | Method of reducing work function in carbon coated LaB6 cathodes |
| JP6636472B2 (ja) | 2017-02-28 | 2020-01-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子源およびそれを用いた電子線装置 |
| EP4131327B1 (en) * | 2020-04-21 | 2025-08-13 | Denka Company Limited | Electron source, method for manufacturing same, emitter, and device including same |
| GB2619965A (en) * | 2022-06-24 | 2023-12-27 | Aquasium Tech Limited | Electron beam emitting assembly |
| JP2025144131A (ja) * | 2024-03-19 | 2025-10-02 | デンカ株式会社 | 電子源及びその製造方法、並びに、電子線装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2900281A (en) * | 1953-07-20 | 1959-08-18 | Gen Electric | Method of bonding metal borides to graphite |
| US3312856A (en) * | 1963-03-26 | 1967-04-04 | Gen Electric | Rhenium supported metallic boride cathode emitters |
| US3440475A (en) * | 1967-04-11 | 1969-04-22 | Lokomotivbau Elektrotech | Lanthanum hexaboride cathode system for an electron beam generator |
| NL7207276A (ja) * | 1972-05-30 | 1973-12-04 | ||
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