JPH0461723A - 含浸型陰極及びその製造方法 - 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〕 本発明は主として電子ビーム発生装置、陰極線管の電子
源として用いられる含浸型陰極に関する。

〔従来の技術〕

従来、含浸型陰極は以下のような方法で作られている。

まず４〜６μｍ程度の平均粒径のタングステン粉末をプ
レス成型し、約２０００〜２３００°Ｃで焼結を行い、
気孔率２０〜２５％の多孔質タングステンを作る。陰極
形状への機械加工が必要な場合は銅やプラスチックを含
浸し、加工後に熱処理でこれを除去するなどの工程が入
るが、多孔質体にはその後ＢａＣＯ３を主成分とする化
合物を水素雰囲気中にて約１８００°Ｃに加熱、溶融し
多孔質体内部に含浸する。陰極表面に残った余剰の含浸
剤を研摩紙等で除去した後、真空中で熱処理を行い、陰
極製作の基本工程を完了する。

このようにして作られた陰極の電子放射面には含浸剤を
詰められた５μｍφ程度の大きさの開孔が無数に存在し
ている。

第１図は、そのような電子放射面の一部を拡大した模式
図であり、１は多孔質体、２はその間孔を示す。図示し
たように開孔間の間隔をｄ（平均値をｄ）とするとｄ’
＝２〜１０μｍ程度となっている。また電子放射面（全
面）に対する開孔部分の面積比は２０〜５０％程度とな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようにして作られた含浸型陰極は、１０−’〜１
０−ＢＴｏｒｒのような非常に良好な真空中では安定し
て動作するが、真空度が１０−５〜１０−’Ｔｏｒｒで
使用される装置や、工程中に水蒸気等にさらされること
が不可避のような場合には電子放出特性の劣化又は不安
定動作が引きおこされるという問題点があった。

本発明は上記問題点を解消し、真空度の低い状態にさら
されても特性の劣化が小さく安定動作が保たれる改善さ
れた含浸型陰極およびその製造方法を提供しようとする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明はタングステン、モ
リブデン等の高融点金属の多孔質体にＢａＣＯ３を主成
分とする化合物を溶融、含浸してなる含浸型陰極におい
て、前記多項質体の電子放射面における開孔間の平均間
隔を２５〜１２５μｍとし、電子放射面に対する開孔部
分の面積比が０．０２〜１．０％となるようにしたもの
である。

また、上記陰極を作る製造方法として、平均粒径１〜２
．５μｍのタングステン、モリブデン等の高融点金属の
粉末を成型、焼結して多孔質体を作り、該多孔質体にＢ
、ＣＯ，を主成分とする化合物を溶融、含浸した後、前
記多孔質体の電子放射面の開口部分の一部を目詰まりさ
せることにより、前記平均間隔、前記面積比を有する陰
極を製造するようにしたものである。

〔作用〕

含浸型陰極の電子放射面を本発明のように構成すること
により開孔部分の面積が従来のものに較べ１／１００〜
１１５０と格段に小さくなるので低真空下における含浸
部分への悪影響が著しく低減される。

一方、電子放射特性については開孔部分の面積が小さく
なるにも拘らず以下に述べる理由で放射電流の低下を招
くことはない。

バリウムを含む含浸型陰極においては、陰極温度を１０
００〜１１００°Ｃ６に加熱すると含浸した化合物と多
孔質体内部とが界面にて化学反応をおこして遊離バリウ
ムが生成し、これが陰極表面に拡散してバリウムの単原
子層を作り電子放射源となるが、このバリウム単原子層
の拡散距離は９００°Ｃ１１で約２５０　ａ　ｍ、　１
１００”Ｃｍで約１００μｍである。本発明においては
開孔間の平均間隔を１２５μｍ以下とするのでバリウム
単原子層を電子放射面に隈なく生成させるには充分短か
い間隔であり、その生成は充分に行なわれ電子放射特性
が損われることは全くない。

また従来の含浸型陰極においては開孔が近接して存在す
るため電子放射面に過剰なバリウム原子を生じ、特性が
逆に悪化することがあったが本発明では平均間隔を２５
μｍ以上とすることにしたのでそのおそれを軽減するこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の実施例について以下に説明する。まず、平均粒
径２μｍ、純度９９．９％のタングステン粉末を０．５
〜１．０　ｔ／ｃｍ”の圧力で所要の形状にプレス成型
し、その後２２００〜２５００°Ｃの還元性雰囲気中で
焼結を行い気孔率１８〜２５％の多孔質タングステンを
得る。多孔質タングステンに銅又はプラスチックを含浸
した後、機械加工により所要の陰極寸法に加工し、その
後熱処理により含浸した銅またはプラスチックを完全に
除去する。

次に、モリブデン等の高融点金属よりなるカソードスリ
ーブ（カソード支持筒）の端部に上記陰極をＭｏ−Ｒｕ
粉末ロウ材により接合し、カソードスリーブの内側に陰
極加熱用ヒータをアルミナ粉末によるポツティングによ
り埋め込む。次に、含浸剤としてＢａＣＯ３、ＣａＣ０
１，＾！２０．を１１：１に混合した化合物を陰極表面
に載せ、還元性雰囲気炉で多孔質体内部に溶融、含浸す
る。含浸されない余剰の含浸剤を除去した後＃６００〜
＃　１０００メツシユの粗さのアルミナ製研摩紙を用い
て電子放射面を研摩する。この研摩により多孔質タング
ステンの表面の薄層に微細な変形を生じるが、無数に存
在する開孔の中の一部はその変形により目詰まりされ塞
がれた状態となる。

第２図は本発明の陰極の電子放射面の一部を拡大した模
式図であり、３は多孔質体、４は開孔である。研摩前の
状態では開孔間隔は２〜５μｍ程度であり、電子放射面
に対する開孔部の面積比は１０〜２０％程度となってい
るが、上記研摩を行いその強度（圧力、速度、時間等）
を調節することにより図示したように開孔間隔をｄ＝２
５〜１２５μｍとすることができる。同時に開孔部分の
面積比は０．０２〜１．０％となる。上記研摩工程のあ
と真空炉中で熱処理を行い含浸型陰極の製作を完了する
。

本実施例の陰極を真空度１０−Ｓ〜１０−６Ｔｏｒｒの
電子ビーム発生装置に装着し動作させたという、顕著な
特性の改善が見られた。特性例を第３図に本発明による
陰極の特性を示す。本発明の場合、放射電流特性の改善
により図示したように従来技術のものに較べ約１００°
ＣＩｌ低い陰極温度で同一な陰極電流が得られることが
確められた。

上述の実施例は多孔質体に含浸剤を含浸した後に研摩工
程を設は所要の表面状態を得るようにし比が得られる加
工方法であればよく、上述の方法に限られるものではな
い。

たとえば多孔質体の本体となるべき粒度４〜６μｍのタ
ングステン粉末の上層に適度な粒度（２μｍ以下）のタ
ングステン粉末の層（成型後の厚さ約１００μｍ）を被
せて一体に成型し、これを焼結することにより、研摩工
程なしで上記と同等な表面状態の得ることが可能である
。なお従来の様な方法で表面から内部まで均一な多孔質
体で同様な表面状態を得ることも可能ではあるが、この
場合は同時に気孔率が小さくなり、含浸量が減る結果と
なるので寿命の点で好ましくない。

〔効果〕

以上説明したように本発明による含浸型陰極は従来技術
によるものに較べ電子放射面における開孔部分の面積が
極めて小さいので低真空雰囲気に強く、且つ充分な電子
放射が得られるので、比較的低真空度雰囲気で使用する
電子装置の陰極として利用する場合、特にその効果が発
揮される。

また前述のように製造方法としては本実施例の他に種々
考えられるが実施例のような方法によった場合は、多孔
質体内部の気孔率は１８〜２５％と大きくとれるので含
浸剤を充分に貯えることができ、且つ開孔部分の面積が
小さく作られるので含浸剤の蒸発を充分抑制でき、寿命
の点でも好結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による含浸型陰極の電子放射面の拡大
模式図、第２図は本発明による同上陰極の拡大模式図、
第３図は陰極電流の対陰極温度特性を示す特性図であり
、本発明によるものと従来技術によるものとを対比して
示す。 １．３・・・多孔質体、２．４・・・開孔、５・・・従
来技術による含浸型陰極の特性、６・・・本発明による
含浸型陰極の特性。 第１図 第２図 １α℃ １２０゜ 陰極１度　（’ＣＢ） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タングステン、モリブデン等の高融点金属の多孔質
   体にＢａＣＯ＿３を主成分とする化合物を溶融、含浸し
   てなる含浸型陰極において、前記多孔質体の電子放射面
   における開孔間の平均間隔を２５〜１２５μｍとし、電
   子放射面に対する開孔部分の面積比を０．０２〜１．０
   ％としたことを特徴とする含浸型陰極。 ２、平均粒径１〜２．５μｍのタングステン、モリブデ
   ン等の高融点金属の粉末を成型、焼結して多孔質体を作
   り、該多孔質体にＢａＣＯ＿３を主成分とする化合物を
   溶融、含浸した後、前記多孔質体の電子放射面に研摩加
   工を加えて該電子放射面の開孔部分の一部を目詰まりさ
   せ、請求項１項記載の含浸型陰極を製造する方法。