JPH02192643A - 直線ビームマイクロ波管用グリッド付きカソード - Google Patents

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〕 本発明はパルス動作をする直線ビームマイクロ波管用グ
リッド付きカソードに関する。

〔従来の技術〕

従来、パルス動作直線ビームマイクロ波管用のグリッド
付きカソードは電子放出を行なうカソードと、カソード
の電子放出面の極く近傍に配置された格子状の金属電極
（グリッド）とから成っている。カソードは、多孔質タ
ングステンの中に酸化バリウム、酸化カルシウムおよび
酸化アルミニウムの３元塩を含浸させた含浸形カソード
が多く使用されている。

この含浸形カソードは大路次のような工程を経て作られ
る。まず多孔質タングステンを所要の形状に加工する。

カソードの形状は通常薄い円筒状を成しており、電子放
出面となる一端は凹球面の一部となるように加工されて
おり、これを通常カソードベレットと呼ぶ。次にカソー
ドベレットを上述の３元塩を含むバリウム−カルシウム
−アルミネートの中に入れ高温に加熱することにより、
多孔質タングステン内部の空間にこれら３元塩を含浸さ
せる。この後にカソードベレットの表面に付着した余分
の３元塩を取り除き、表面を研磨することによって含浸
形カソードができ上がる。この含浸形カソードをマイク
ロ波管の電子銃に組み込み、動作温度（凡そ１１００°
Ｃ）まで加熱することによりタングステンの基本金属上
にバリウムの単原子層が形成され、含浸形カソード表面
の仕事関数が下がり、電子を放出できるようになる。

これを化学反応式で表わすと次のようになる。

Ｗ＋　３　Ｂａ３ＡＪ７２０６　＋　６　ＣａＯ４３Ｂ
ａ２ＣａＡｆｆ　２０６　＋３　Ｂａ＋　Ｃａ３ＷＯ６ 次に、グリッドは耐熱金属、例えばモリブデン等から成
り、カソードの電子放出面の凹球面に沿ってカソードと
絶縁されつつかつ一定の距離（１ｍｍ以下であることが
多い）を保つように配置される。このようなグリッドは
一般に次のように作られる。まず、モリブデン等の薄板
を球面状に成形し、次に格子状にモリブデンを形成すべ
く、不要部分を機械加工あるいは化学的エツチング等に
よって加工する。このグリッドは球面の一点がら放射状
に伸びる何本かの線と、これらの線を同心状に結ぶ多数
のリング状の線の形のくもの巣状をしていることが多い
。

このグリッドとカソードをお互いに一定間隔を有する様
に配置してグリッド付きカソードを作る。使用にあたっ
ては、カソードを動作温度まで加熱し、負の高電圧を印
加する。またグリッドには、カソードに対しパルス状の
電圧を印加しグリッドに印加する電圧によってカソード
からの電子放出量を制御する。すなわち、グリッド電圧
が負であれば、カソードからの電子放出は抑制され、グ
リッド電圧がＯあるいは正であればカソードから電子放
出が行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来のグリッド付きカソードにおいては次のよう
な欠点がある。まず、カソードとグリッド間の間隔を一
定に保つことが困難である。カソードおよびグリッド間
の間隔は１　ｍｍ以下とすることが多く、かつ高精度に
維持する必要があるが、両者が球面状であり、またグリ
ッドが細い線状であるため、この組立には高度の技術と
熟練を必要とし、両者の間隔のバラツキはグリッド電圧
に対するカソード電流の特性に大きな影響がある。

次に、動作中におけるグリッドの変形の問題がある。カ
ソードは前述のように約１１００℃にまで加熱されるが
、グリッドはこのカソードの極く近傍に配置されるため
カソード温度近くまで加熱され、長時間の使用によって
変形することが多く、極端な場合にはグリッドがカソー
ド面に接触し、マイクロ波管の動作を不良とすることが
多い 〔課題を解決するための手段〕 本発明のグリッド付きカソードは、多孔質タングステン
の内部にバリウムを含む塩基を含浸した薄い円筒状の金
属がら成るカソードと、このカソードの電子放出にはち
の巣状に一体に形成したセラミック層と、セラミック層
上に形成したモリブデン層とを有している。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
（ａ）は本発明の第１の実施例の平面図であり、第１図
（ｂ）は断面図である。カソード１は気孔率が凡そ１８
％の多孔質タングステンであり、その内部には酸化バリ
ウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウムから成る３元
塩が含浸されている。カソード１の形状は薄い円筒状と
なっており、電子放出面２は円筒の軸と同心の凹球面を
成しており、円筒側面３とナイフェツジ状に交差してい
る。電子放出面２および円筒側面３上の一部にはセラミ
ックから成る絶縁層４が形成されている。さらに、絶縁
層４の上にはモリブデン層５が形成されている。第１図
（ａ）に示すように、絶縁層４とモリブデン層５は、カ
ソードの中心部から放射状に伸びる何本かの線と、これ
らの線を結びカソードと同心状に配置される何本がのリ
ングの線とから成り、くもの巣状に形成されている。放
射状の線は、カソード１の円筒側面３まで伸びており、
他の電極と接続され、モリブデン層５は全体としてグリ
ッドを構成する。

このグリッド付きカソードは次のようにして製造される
。まず前述の方法によってカソードベレットが機械加工
によって作られる。次にこのカソードペレットの電子放
出面２および円筒側面３上にＣＶＤ法等によってセラミ
ックを５０〜１００μｍの厚さまで設は絶縁層４を形成
する。

次に同じ方法によってセラミック層の上にモリブデンＭ
５を１０〜２０μｍの厚さで形成させる。

セラミック層およびモリブデン層を形成しない面には、
適当な治具を置き、マスキングしておく。

次にこのカソードペレットを上述した３元塩を含むバリ
ウム−カルシウム−アルミネートの中に入れ、高温に加
熱することによって多孔質タングステンの内部の空間に
これら３元塩を含浸させる。

この後に、カソードベレットの表面に付着した余分の３
元塩を取り除き、表面を研磨することによってグリッド
付きカソードが完成する。

第２図は、本発明の第２の実施例の縦断面図である。カ
ソード１は第１の実施例と同様な形状を有しているが、
その外周部の電子放出面と反対側にはモリブデン等の耐
熱金属から成るスリーブ６がろう付等によって固着され
ており、このスリーブ６の内部空間にはヒータ７が挿入
されており、スリーブ６とヒータ７の間の間隔部にはア
ルミナ粉末８が充填されている。絶縁層４とモリブデン
層５はカソード１の電子放出面２および円筒側面３上の
一部に形成される。絶縁層４とモリブデン層５は、第１
の実施例と同様のくもの巣状に形成されているが、これ
らの層は、カソード１とスリーブ６を固着する工程と、
前述３元塩を含浸する工程の中間において形成される。

この実施例ではカソード１とヒータ７が一体化されるた
め、これを使用するマイクロ波管の電子銃構造が簡単に
なるという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明した構成によるグリッド付きカソードは次のよ
うな利点がある。すなわち、カソードベレットを機械加
工によって製作後、カソードの電子放出面の一部にくも
の巣状に絶縁層とモリブデン層を形成すると、このモリ
ブデン層では前述の化学反応が行なわれず、バリウムの
単原子層が形成されないためこの部分からは電子放出が
行なわれない。電子放出は、カソード面の絶縁層あるい
はモリブデン層のない部分に限定できる。またモリブデ
ン層は絶縁層のためにカソードからは電気的に絶縁され
ており、このモリブデン層にカソードに対しパルス状に
電圧を供給することによってカソードからの電子放出量
を制御することができ、従来のグリッドと同等の働きを
することができる。

このモリブデン層は、前述の様に適当な治具によってカ
ソード面をマスキングすることによって極めて高精度に
形成することができると共にカソードからの距離は絶縁
層の厚さによって決められるために一定に保つことがで
き、グリッド電圧に対するカソード電流の特性のバラツ
キを小さくすることができる。またモリブデン層は、絶
縁層の上に形成されるため、カソード面に接触すること
がなく、マイクロ波管の動作を不良にすることもない。

例の平面図と断面図、第２図は本発明の第２の実施例の
断面図である。

１・・・カソード、２・・・電子放出面、３・・・円筒
側面、４・・・絶縁層、５・・・モリブデン層、６・・
・スリーブ、７・・・ヒータ、８・・・アルミナ粉末。

代理人　弁理士　　内　原　　晋

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施４絶縁層 拓 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多孔質タングステンの内部にバリウムを含む塩基を含
   浸した薄い円筒状の金属から成るカソードと、該カソー
   ドの電子放出を行なう円筒の一端面上に形成したセラミ
   ックから成るはちの巣状絶縁層と、該絶縁層上に形成し
   たモリブデン金属層とを有する直線ビームマイクロ波管
   用グリッド付きカソード。