JPH0785782A - 含浸形陰極の製造法及びこの方法によって得られる陰極 - Google Patents

含浸形陰極の製造法及びこの方法によって得られる陰極

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JPH0785782A
JPH0785782A JP3948191A JP3948191A JPH0785782A JP H0785782 A JPH0785782 A JP H0785782A JP 3948191 A JP3948191 A JP 3948191A JP 3948191 A JP3948191 A JP 3948191A JP H0785782 A JPH0785782 A JP H0785782A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】放射元素(通常バリウム及びアルミン酸カルシ
ウム)を含有する粉末Yに少なくとも1種類の耐熱金属
(通常タングステン、必要な場合はプラチナ鉱石金属を
混合する)の粉末Wを混合し、次にこの混合物をペレッ
ト1にプレス加工し、次に高温(およそ2000℃)水
素中で焼結する。 【効果】この方法の先行技術では、少なくとも1種類の
耐熱金属粉がプレス加工され、焼結され、含浸され、機
械加工され、洗浄等される。従って本発明方法は先行技
術に比較して含浸形陰極の製造に際して多数の工程を省
くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は含浸形陰極の製造方法及
びこの方法によって得られる陰極に係る。本発明は電子
管用陰極、さらに特定的には、ただし限定的にではな
く、陰極線表示管用陰極の製造に適用する。
【0002】
【従来の技術】含浸形陰極は通常直流で1又は2A/c
2までの電子電流密度と高いパルス波形を供給するた
めに用いられる。
【0003】先行技術では、含浸形陰極は純粋タングス
テン、又はタングステンと明細書FRA2 356 2
63号に開示されているようなプラチナ鉱石(混合マト
リックス)から得られた金属か、あるいは酸化スカンジ
ウム又は3%から5%重量の低濃度のその他の希土類と
の混合物のような耐火金属でできた多孔質体から成る。
一般に、この多孔質体は静水圧プレス機又は単軸プレ
ス機によって金属又は金属混合物の細分割粉を圧縮する
ことによって得られる。
【0004】このようにして得られた圧縮体は粒子を相
互に焼結しそして多孔質体の密度を高めるため高温水素
内で加熱される。
【0005】多孔質体は機械加工を容易にするため銅又
はプラスチックで浸潤され、それから希望の形に削られ
る。銅又はプラスチックは次に酸溶解又は加熱によって
除去される。
【0006】次に希望の形の多孔質体が、一方側には放
射パッドを、他方側には陰極を加熱するために用いられ
るアルミナ内にポッティングされたフィラメントを支え
る為に使用されるモリブデンのスカートにろう付けされ
る。ひとたびフィラメントが配置されると、多孔質体の
孔はバリウムとアルミン酸カルシウムで満たされる。言
い換えれば、体は完成陰極の放射材料を形成するためこ
れらのアルミン酸が含浸される。
【0007】この作業のため、多孔質体はアルミン酸組
成と密着され、減圧大気中でその融点より高い温度に加
熱される。接触はアルミン酸中に多孔質体を沈めるかあ
るいはアルミン酸を多孔質体上に配置することによって
実施される。それが溶けるにつれて、アルミン酸は開い
た孔内に拡散し、毛細管作用又は流れによってそれらを
満たす。つぎに陰極は機械的及び化学的に洗浄されて表
面に付着した残留アルミン酸を除去する。
【0008】最後に、陰極は酸化バリウムを遊離するた
めバリウム又はアルミン酸カルシウムにタングステンが
還元する温度で真空中で活性化される。金属バリウム
が、耐熱金属とアルミン酸が接触する区域に生成される
(孔)。金属バリウムは孔の端に達し、放射面全体に拡
散され、ここで酸素と共に電子作用機能を減じることに
よって電子放射性を促進する。
【0009】加えて、これらの含浸形陰極の放射面上に
数千オングストロームの厚さにオスミウム、イリジウ
ム、ルテニウム又はこれらの物体の合金で作られた膜層
は、およそ3倍に放射性を向上することができる。
【0010】耐熱金属膜でコーティングされた混合マト
リックス陰極は本出願人名により出願された明細書第F
R42 469 792号に開示されている。
【0011】先行技術方法によって製造された陰極の性
能特性は最も専門的な適用に適う。何故なら、高電流密
度が陰極又は陰極を含む電子管の設置された設備のそれ
を制限しない寿命範囲にわたって得られることができる
からである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上要
約した先行技術方法は、完成品の性能を保証するため正
確に実施されなければならない様々な形式の難しい重要
な工程を数多く含んでいるから、長く、複雑で、経費が
かかる。このため生産される陰極の数が増すにつれて価
格が下がるべき消費者生産にとってはたいへんな高価格
となる。
【0013】本発明方法はこれらの欠点を是正すること
を目的とする。従って、本発明は含浸形陰極の利点を備
えながらしかも先行技術のそれよりはるかに単純な手順
を用いる独自の方法をめざす。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明では、タングステ
ン粉末又はタングステンとプラチナ鉱石金属又は酸化ス
カンジウム又はこれら3つの材料の混合物で作られた粉
末が希望する化学量論的比率でアルミン酸、バリウム及
びカルシウム粉末と混合される。次にこの混合物はペレ
ットにプレス加工され、アルミン酸が溶けるより高い温
度で水素大気内で焼結される。これによって取り扱いの
できる多孔質体に等しい密度のブランクがつくられる。
これは軽機械プレス加工によってモリブデン又はタンタ
ルの支持体に配置される。
【0015】本発明の1実施例では、混合物はタングス
テン粉又はタングステンと上記のような他の物質とバリ
ウム及び炭化カルシウム及びアルミナとの希望する化学
量論的比率での混合から成る。この混合物はついで圧縮
され、前と同じ温度で焼結される。こうしてアルミン酸
は焼結工程で“本来の位置に”生成する。
【0016】本発明の他の実施例では、本発明方法を用
いて得られるペレットの放射面は、その放射特性を向上
するためオスミウム、イリジウム又はレニウムでコーテ
ィングされる。
【0017】その後、フィラメントは通常の方法でポッ
ティングされ、そして陰極は前と同じ方法で活性化され
る。
【0018】
【作用】こうして、本発明はコーティングされた又はコ
ーティングされていない含浸形陰極を純粋タングステン
の単一マトリックス又は混合マトリックスで製造するた
めの単純化された、短い、経費のかからない工程を用い
た方法を提供する。この方法は先行技術の方法のすべて
の利点を提供ししかも著しく少ない工程から成る。これ
によって難しい作業が少ない、したがって検査の少ない
均一な品質の完成品を得ることができる。
【0019】本発明方法は高電流密度と比較的長寿命
の、消費財としての用途を考えることができる陰極の大
量で低原価の工業生産に特に適合する。
【0020】さらに特定的には、本発明は少なくとも1
種類の耐熱金属粉と、バリウムとアルミン酸カルシウム
の粉末、又はアルミナを添加したバリウム及び炭化カル
シウムとの混合物を共プレス又は焼結によって放射ペレ
ットを製造する含浸形陰極のための製造工程を含む。
【0021】本発明はまた上に限定した方法を採用する
ことによって得られる含浸形陰極にも係る。
【0022】本発明は更に、前記方法を用いて製造され
ることができる含浸形陰極の変形例に係る。例えば、こ
れらの陰極は本発明方法によって製造され、次にプラチ
ナ鉱石金属の膜でコーティングされ、又はそれらの電子
放射性を向上させ、又は一定の放射性を保ちながら作業
温度を下げるための処置に従って製造される。本発明は
また本発明方法原理を用いて製造されることができる含
浸形陰極の変形例をも含む。例えば、本発明方法を用い
て製造された陰極は耐熱金属粉とアルミン酸又は炭化バ
リウム及びカルシウムと粉末の混合物に補体として酸化
スカンジウム又は希土類を添加されている。本発明方法
のその他の変形例は容易に考案され、かつ本発明から得
られた利点及び他で知られた特別な利点を得るため当業
者による特定の適用に用いられることができよう。
【0023】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明の特徴及び利
点につき、本発明の範囲を限定しない実施例をいくつか
挙げて説明する。
【0024】図1は本発明方法に従って製造された含浸
形陰極の1実施例の主要工程の説明図である。
【0025】放射性ペレット1は少なくとも1種類の耐
熱金属粉w及びバリウム及びアルミン酸カルシウム又は
炭化バリウム及びアルミン酸カルシウムの粉末yの混合
物(図1b)の従来式プレス加工(図1c)及び焼結
(図1d)によって形成される。
【0026】少なくとも1種類の最初の粉末wはタング
ステン、モリブデン、タンタル、レニウム又はそれらを
含む合金のような公知元素をもつ粉末、あるいはオスミ
ウム、ルテニウム、イリジウム又は少なくともこれらの
元素の一つを含む合金の粉末、又は最後に、酸化スカン
ジウム粉末、又はスカンジウムを含む酸化物粒子であ
る。 図1eはカップ内に封入された放射ペレットを示
し、カップはモリブデン又はタンタルのスカート4内に
セットされる。これらすべては絶縁膜(図示せず)でコ
ーティングされたタングステンーレニウムフィラメント
5を添加し、さらに図1gが示すようにアルミナの“ポ
ッティング”6でスカート4内にそれを保持するために
必要である。
【0027】説明のため、以下のパラメータを適用して
みよう。
【0028】ー混合すべき粉末はふるいにかけられ、お
よそ5から10ミクロンのメッシュ寸法をもつ。つぎに
希望の化学量論的比率で陰極に求められる性能を得るた
め混合される。次に適正な比率が所定の実験によって決
定される。例えば、W=80%,Sc23=2%,Ba
O=12%,CaO=3%,Al23=3%であり、あ
るいはタングステン粉末は他の金属との例えばW=45
%,Os=35%の混合によって交換されることができ
る。
【0029】−混合粉末は静水圧又は単軸プレス内で例
えばおよそ10トン/cm2の圧力でペレットを形成す
るために一緒にプレスされる(図1c)。
【0030】−ペレットは高温水素大気中(例えばおよ
そ2000℃)で焼結される。選択された温度はペレッ
ト内に含まれたアルミン酸の融点に十分達し得るであろ
う。
【0031】−得られた放射性ペレットは次にMo又は
Taのスカート4上に必要ならカップ内にペレットを軽
機械プレスによって挿入して機械的に取り付けられる。
【0032】スカート4はカップ3内にクリンプ(図1
f)によって装置と合体されることができる。 次に、
加熱フィラメント5は予めアルミナ膜でコーティングさ
れ、スカート内に取り付けられることができ、そして通
常“ポッティング”と呼ばれるアルミナ体6によって位
置に支えられる。このポッティング作業は例えば180
0℃の水素中でスカートの内部とフィラメントの回りの
懸濁によって堆積したアルミナ粉末を焼結することによ
って実施される。
【0033】もし必要なら、放射ペレットは例えばオス
ミウム、ルテニウム、イリジウム及びこれらの元素の1
つを含む合金のグループから選ばれた金属材料を用い
て、10及び30,000オングストロームの間の厚さ
をもつ薄い金属膜で覆われることができる。この膜はス
パッタリング、真空デポジット又はその他の適当な方法
のような従来式手段によって堆積されることができる。
【0034】図2は本発明方法により製造された陰極を
陰極線管用電子エミッタのような適用に用いた場合の概
略断面図である。
【0035】この適用のためには、図1gに示す組み立
て含浸形陰極は装置を設備内の希望する点で支えるため
支持体7の追加だけを必要とする。陰極は通常電子銃内
で高電圧で作動するから、支持体7は例えばアルミナ又
はセラミックで作られ、電気的に絶縁されている。
【0036】
【発明の効果】本発明方法の先行技術に対する利点はか
なり少ない工程数だけを必要とし、作業が製品の質にと
ってそれほど難しくないことである。このためより高い
出力とより低い単位生産コストに結び付いた効率の高い
生産を得ることが可能になる。これらの結合した利点と
しては、これらの高性能陰極は過去においては専門的な
適用が許可されないほどコストがかかったものである
が、今やより広範な適用が考案され、さらにいくつかの
場合には消費者生産での適用さえ可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1b】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1c】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1d】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1e】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1f】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図1g】含浸形陰極の製造のための単純化された本発
明方法の主要工程の概略図である。
【図2】これらの陰極を陰極線管用エミッタとして適用
する場合の説明図である。
【符号の説明】
1 ペレット 3 カップ 4 スカート 5 加熱フィラメント 6 アルミナ製胴部 7 支持体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1種類の耐熱金属粉をバリウ
    ム及びアルミン酸カルシウム粉末と、又はバリウム及び
    アルミナが加えられる炭化カルシウムと共にプレス及び
    焼結することによって放射ペレットを製造することを特
    徴とする含浸形陰極の製造法。
  2. 【請求項2】 焼結が少なくともアルミン酸の融点にお
    いて実施されることを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 少なくとも1種類の耐熱金属粉の混合物
    がプラチナ鉱石金属粉末を混合したタングステン粉末を
    含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 およそ5%の低濃度で酸化スカンジウム
    又は希土類粉末を添加することを特徴とする請求項1か
    ら3のいずれか一項に記載の工程。
  5. 【請求項5】 放射ペレットが、プレス及び焼結の後プ
    ラチナ鉱石金属の膜でコーティングされることを特徴と
    する請求項1から4のいずれか一項に記載の工程。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれか一項に従って
    製造される含浸形陰極。
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