JPS5918541A - 電子放射陰極の製造方法 - Google Patents
電子放射陰極の製造方法Info
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- JPS5918541A JPS5918541A JP57127514A JP12751482A JPS5918541A JP S5918541 A JPS5918541 A JP S5918541A JP 57127514 A JP57127514 A JP 57127514A JP 12751482 A JP12751482 A JP 12751482A JP S5918541 A JPS5918541 A JP S5918541A
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- Japan
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- tip
- needle
- emitting cathode
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- electron emitting
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- Pending
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-
- 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
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子顕微鏡などの電子ビーム応用機器において
有用な電子源に係シ、特に高輝度な電子ビームを放射す
る電界放射型の電子放射陰極の製造方法に関する。
有用な電子源に係シ、特に高輝度な電子ビームを放射す
る電界放射型の電子放射陰極の製造方法に関する。
タングステンＷ針状チップ表面に単原子層程度のＴｉ、
７．ｒ、Ｈｒなどの金属を付着させ、＃量の酸素を含む
真空中で熱処理すると、（１００１面などの特定な結晶
面の仕事関数が低下し この結晶面から擾先的に電子放
射が起こる。ここで微量の酸素は熱処理の過程で真空中
の残留ガスから自然に供給されることが多いこの型の電
子放射陰極は電子ビームの指向性が良いこと、放射電流
が安定であること等の特長を持つため、各種の電子ビー
ム応用機器で使用されている。Ｔｉ、Ｚｒ。
７．ｒ、Ｈｒなどの金属を付着させ、＃量の酸素を含む
真空中で熱処理すると、（１００１面などの特定な結晶
面の仕事関数が低下し この結晶面から擾先的に電子放
射が起こる。ここで微量の酸素は熱処理の過程で真空中
の残留ガスから自然に供給されることが多いこの型の電
子放射陰極は電子ビームの指向性が良いこと、放射電流
が安定であること等の特長を持つため、各種の電子ビー
ム応用機器で使用されている。Ｔｉ、Ｚｒ。
Ｈｆなどの金属を針状チップ表面に付着させる方法とし
て、従来は＠１図に示す方法が用いられている。すなわ
ち、Ｗ針状チップ２１の根本部にＺｒの水素化物などの
化合物塊３を付着させ、フィラメント１を通電加熱して
該化合物を蒸発させて針状チップ表面にＺｒなどの金属
原子を付着させる方法（匈、フィラメント１の一部に’
ｆｉ、７．ｒ。
て、従来は＠１図に示す方法が用いられている。すなわ
ち、Ｗ針状チップ２１の根本部にＺｒの水素化物などの
化合物塊３を付着させ、フィラメント１を通電加熱して
該化合物を蒸発させて針状チップ表面にＺｒなどの金属
原子を付着させる方法（匈、フィラメント１の一部に’
ｆｉ、７．ｒ。
Ｈｆなどの細線４を巻きつけておきこれを蒸発させる方
法（ｂ）、あるいは電子ビーム応用機器の電子線源の収
納室に’ｐｉ、７．ｒ、Ｈｆなどの蒸発源５を設けてお
く方Ｕｃ）などである。（ａ）の方法では化金物の付着
量の制御が困難なこと、（ｂ）の方法では針状チップを
高温に加熱するのに必要なフィラメントの通電々流の値
が細線の巻き方によって変動し易いこと、（Ｃ）の方法
では電子源の構造が複雑になること等の間、直点があり
、いずれも同一規格の電子放射陰極を多量に生産する上
で困難が生じていた。
法（ｂ）、あるいは電子ビーム応用機器の電子線源の収
納室に’ｐｉ、７．ｒ、Ｈｆなどの蒸発源５を設けてお
く方Ｕｃ）などである。（ａ）の方法では化金物の付着
量の制御が困難なこと、（ｂ）の方法では針状チップを
高温に加熱するのに必要なフィラメントの通電々流の値
が細線の巻き方によって変動し易いこと、（Ｃ）の方法
では電子源の構造が複雑になること等の間、直点があり
、いずれも同一規格の電子放射陰極を多量に生産する上
で困難が生じていた。
本発明の目的は、Ｔ ｉ＋ Ｚ ’ ｒ Ｏｆなどの金
属を被覆せしめたば子放射陰極を同一規格で多量に生産
する方法を提供することにある。
属を被覆せしめたば子放射陰極を同一規格で多量に生産
する方法を提供することにある。
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの金属をＷチップ先端に被覆せし
めた電子放射陰極の製造において考慮すべき条件を整理
するとＦ記の通りである。
めた電子放射陰極の製造において考慮すべき条件を整理
するとＦ記の通りである。
（１）Ｗチップ先端における金属膜の厚さは少なくとも
故原子層以下であること。（２）Ｗチップ先端の金属元
素が蒸発等によって消失した場合に該金属元素を供給で
きる補給源を有すること。（３）補給源の形状と寸法を
再現性よく制御できること。（４）高温にＷチップを加
熱するためのフィラメントの通電加熱特性を一定に制御
できること。（５）陰極の形状はできるだけ単純で、そ
の製法も簡単であること。
故原子層以下であること。（２）Ｗチップ先端の金属元
素が蒸発等によって消失した場合に該金属元素を供給で
きる補給源を有すること。（３）補給源の形状と寸法を
再現性よく制御できること。（４）高温にＷチップを加
熱するためのフィラメントの通電加熱特性を一定に制御
できること。（５）陰極の形状はできるだけ単純で、そ
の製法も簡単であること。
本発明は上記の条件を考慮した電子放射陰極の新規な製
造方法を提供するものであり、ヘアピンフィラメントも
しくは針状チップの根本部、あるいは両者表面には金属
膜が被覆しであるが、Ｗ針状チップ先端部は下地のＷが
露出した形状の陰極を製造した後、真空中で加熱するこ
とによって被覆した金属膜から金属原子を蒸発もしくは
表面拡散によって針状チップ先端に供給し、チップ先端
を単原子層程度の金属層で覆うことを特徴とする。
造方法を提供するものであり、ヘアピンフィラメントも
しくは針状チップの根本部、あるいは両者表面には金属
膜が被覆しであるが、Ｗ針状チップ先端部は下地のＷが
露出した形状の陰極を製造した後、真空中で加熱するこ
とによって被覆した金属膜から金属原子を蒸発もしくは
表面拡散によって針状チップ先端に供給し、チップ先端
を単原子層程度の金属層で覆うことを特徴とする。
従って、金属膜を付着せしめる前の陰極の形状は必ずし
も最終的な形状と類似である必要はなく、ヘアピンフィ
ラメントとＷチップの原材のＷｄｌ線の溶接あるいはＷ
Ｓ＝の針状加工は該ヘアピンフィラメント、Ｗ細線へ金
属膜を付着せしめた後に行なっても同様の効果を得るこ
とができる。ヘアピンフィラメント、Ｗチップもしくは
Ｗチップ原材のＷ細線へのＴｉ、ｚｒ、Ｈｆなどの金属
膜被覆は、蒸着法スパッタ法、気相成長法、めっき法、
などによって達成することができる。以下、実施列に従
って本発明を詳述する。
も最終的な形状と類似である必要はなく、ヘアピンフィ
ラメントとＷチップの原材のＷｄｌ線の溶接あるいはＷ
Ｓ＝の針状加工は該ヘアピンフィラメント、Ｗ細線へ金
属膜を付着せしめた後に行なっても同様の効果を得るこ
とができる。ヘアピンフィラメント、Ｗチップもしくは
Ｗチップ原材のＷ細線へのＴｉ、ｚｒ、Ｈｆなどの金属
膜被覆は、蒸着法スパッタ法、気相成長法、めっき法、
などによって達成することができる。以下、実施列に従
って本発明を詳述する。
実施例
第２図に本発明の一実施例の工程を示す。０，１５關φ
のＷヘアピンフィラメント１にＷチップの原材である０
、 １ ＋ｔ＠φの細線６全点溶接した。（ａ）ついで
真空ペルジャー内にセットし、ヘアピンフィラメントを
通電加熱して清浄化した後、Ｔｉ膜を厚さ２μｍ蒸着法
で付着させた。（ｂ）蒸着の間、Ｔｉ膜がヘアピンフィ
ラメントとチップ原材に均一に付着するようにこれらを
回転させた。蒸着源としてはＷ芯線にＴｉ線を巻いた蒸
発源を使用し、Ｗ芯線を通電加熱してＴ１を蒸発させる
手法を用いた。蒸発中の真空度は１０””ｐｏｒｒ以下
の高真空に保ち、蒸着中にＴｉが残留ガスと反応するの
を防いだ。Ｔｉ膜を付着させた後、チップ原材の細線の
先端部分を２〜３ｗｔ％のＫＯＨ水溶液中に浸し、対向
電極との間に３〜ＩＯＶの電圧を印加して１１解研摩法
によシ、第２図（Ｃ）に示すような針状チップに加工し
た。針状加工用の１１屏液としてはＷの電解液を使用し
ても、電解研摩の初期にＴｉ被覆膜をうまく除去でき、
針状加工は通常のＷ線の針状加工と何ら変るところはな
かった。これはＴト被覆膜がＷ線の太さに比べて十分に
薄すためである。
のＷヘアピンフィラメント１にＷチップの原材である０
、 １ ＋ｔ＠φの細線６全点溶接した。（ａ）ついで
真空ペルジャー内にセットし、ヘアピンフィラメントを
通電加熱して清浄化した後、Ｔｉ膜を厚さ２μｍ蒸着法
で付着させた。（ｂ）蒸着の間、Ｔｉ膜がヘアピンフィ
ラメントとチップ原材に均一に付着するようにこれらを
回転させた。蒸着源としてはＷ芯線にＴｉ線を巻いた蒸
発源を使用し、Ｗ芯線を通電加熱してＴ１を蒸発させる
手法を用いた。蒸発中の真空度は１０””ｐｏｒｒ以下
の高真空に保ち、蒸着中にＴｉが残留ガスと反応するの
を防いだ。Ｔｉ膜を付着させた後、チップ原材の細線の
先端部分を２〜３ｗｔ％のＫＯＨ水溶液中に浸し、対向
電極との間に３〜ＩＯＶの電圧を印加して１１解研摩法
によシ、第２図（Ｃ）に示すような針状チップに加工し
た。針状加工用の１１屏液としてはＷの電解液を使用し
ても、電解研摩の初期にＴｉ被覆膜をうまく除去でき、
針状加工は通常のＷ線の針状加工と何ら変るところはな
かった。これはＴト被覆膜がＷ線の太さに比べて十分に
薄すためである。
この針状チップを超高真空装置にとシっけ、Ｗヘアピン
フィラメントを１０００〜１２００Ｃに通電加熱したと
ころ、チップ先端部に１〜２原子層のＴｉを拡散させ遊
子放射陰極を炸裂することができた。Ｔｉ拡散の様子は
電界電子放射像を視察することによって確認した。
フィラメントを１０００〜１２００Ｃに通電加熱したと
ころ、チップ先端部に１〜２原子層のＴｉを拡散させ遊
子放射陰極を炸裂することができた。Ｔｉ拡散の様子は
電界電子放射像を視察することによって確認した。
実施例２
実施例の工程図を第３図に示す。０．１閣φ長さ１５ｃ
ｒｎのＷ線表面にＴｉ膜をスパッタ法によって５μｍ厚
付着させた。スパッタ期間中、Ｗ線を回転させることに
よってＴｉ膜が均一に付着するように配置した。ＴＩ被
被覆たＷ線を長さ５Ｂずつに切ｐ出し、これを第３図（
ｂ）に示すように太さ０．１５ｗφ長さ約２ｃｒｎのＷ
ヘアピンフィラメントに点溶接した。ついで実施ｆｌＪ
１と同様に電解研摩法によって第３図（Ｃ）に示すよう
な針状チップに加工した。全部で２０本の針状チップを
作製した。
ｒｎのＷ線表面にＴｉ膜をスパッタ法によって５μｍ厚
付着させた。スパッタ期間中、Ｗ線を回転させることに
よってＴｉ膜が均一に付着するように配置した。ＴＩ被
被覆たＷ線を長さ５Ｂずつに切ｐ出し、これを第３図（
ｂ）に示すように太さ０．１５ｗφ長さ約２ｃｒｎのＷ
ヘアピンフィラメントに点溶接した。ついで実施ｆｌＪ
１と同様に電解研摩法によって第３図（Ｃ）に示すよう
な針状チップに加工した。全部で２０本の針状チップを
作製した。
これらの針状チップを調高真空装置にとりつけ、Ｗヘア
ピンフィラメントを１０００〜１２００Ｃに通電したと
ころ、いずれもチップ先端部に１〜２原子層のＴｉを拡
散させることができ、良好な電子放射陰極を製造できた
。Ｗヘアピンフィラメントの加熱電力はいずれも３Ｗ＋
：０．５Ｗの範囲であシ、２０本の針状チップのいずれ
とも再現性よ＜Ｔｉを拡散させることができた。
ピンフィラメントを１０００〜１２００Ｃに通電したと
ころ、いずれもチップ先端部に１〜２原子層のＴｉを拡
散させることができ、良好な電子放射陰極を製造できた
。Ｗヘアピンフィラメントの加熱電力はいずれも３Ｗ＋
：０．５Ｗの範囲であシ、２０本の針状チップのいずれ
とも再現性よ＜Ｔｉを拡散させることができた。
実施例３
第３図に示した工程に従ってｚｒ膜を被覆した電子放射
陰極を作製した。ｚｒ膜の付着には電子ビーム蒸着法を
採用した。針状チップの原材用として０．２ｍｍφで長
さ５ＣｒｒＩの〈１００〉方位の単結晶Ｗ線上にｚｒ膜
を厚さ３μｍ付着させた。ヘアピンフィラメントとして
０．１５ＭφのＷ線を使用した。
陰極を作製した。ｚｒ膜の付着には電子ビーム蒸着法を
採用した。針状チップの原材用として０．２ｍｍφで長
さ５ＣｒｒＩの〈１００〉方位の単結晶Ｗ線上にｚｒ膜
を厚さ３μｍ付着させた。ヘアピンフィラメントとして
０．１５ＭφのＷ線を使用した。
以下、実施例１と同様な方法で電子放射陰極を作製した
。
。
実施例４
第３図に示した工程に従って）（ｆ膜を被覆した電子放
射陰極を作製した。Ｈｆ膜の付着にはスパッタ法を採用
した。剣状チップの原材用として０．１５＋！ａｎφＸ
５ Ｃｍ ｌの〈１００〉方位の単結晶Ｗ線を使用し
、Ｈｆ膜を厚さ１μｍ付着させた。ヘアピンフィラメン
トとして０．１５ＭφのＷ練合使用した。以下、実施例
１と同様な方法で電子放射陰極を作製した。
射陰極を作製した。Ｈｆ膜の付着にはスパッタ法を採用
した。剣状チップの原材用として０．１５＋！ａｎφＸ
５ Ｃｍ ｌの〈１００〉方位の単結晶Ｗ線を使用し
、Ｈｆ膜を厚さ１μｍ付着させた。ヘアピンフィラメン
トとして０．１５ＭφのＷ練合使用した。以下、実施例
１と同様な方法で電子放射陰極を作製した。
実施例５
第４図に示した工程に従って電子放射陰極を作製した。
第４図（ａ）に示すように０．１５ｍｎφのＷヘアピン
先端部に蒸着法によってＴｉ膜を厚さ１０μｍ付着させ
た。０．１５關φＸ５ｒｔｕｎｔの（１００＞単結晶Ｗ
線をヘアピン先端部に点溶接した後、Ｗ線先端部を実施
例１に述べたのと同様な方法で針状に加工し、超高真空
中で加熱することによってＷチップ先端部に１〜２原子
層ＯＴｉを拡散させて電子放射陰極を作製した。
先端部に蒸着法によってＴｉ膜を厚さ１０μｍ付着させ
た。０．１５關φＸ５ｒｔｕｎｔの（１００＞単結晶Ｗ
線をヘアピン先端部に点溶接した後、Ｗ線先端部を実施
例１に述べたのと同様な方法で針状に加工し、超高真空
中で加熱することによってＷチップ先端部に１〜２原子
層ＯＴｉを拡散させて電子放射陰極を作製した。
以上の実施例で述べたように、この電子放射陰極の製造
方法は同一規格の製品全大量生産する場合に特に望まし
いものである。ここでＴｉ、７．ｒ。
方法は同一規格の製品全大量生産する場合に特に望まし
いものである。ここでＴｉ、７．ｒ。
１１ｆ金属膜の厚さは０．０１〜１００μｍの範囲が適
当で、特に望ましい範囲は０．５〜５０μｍである。厚
さが薄すぎると電子放射陰極を加熱したとき蒸発等で容
易に消失し、また浮すざると蒸着、スパッタ等で金属膜
を付着させるのに多大な時間を要するので実用的でない
。
当で、特に望ましい範囲は０．５〜５０μｍである。厚
さが薄すぎると電子放射陰極を加熱したとき蒸発等で容
易に消失し、また浮すざると蒸着、スパッタ等で金属膜
を付着させるのに多大な時間を要するので実用的でない
。
第１図は従来の方法による電子放射陰極を表わす図、第
２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明による電子放射
陰極の製造方法を示す工程図である。 ｌ・・・Ｗヘアピンフィラメント、２・・・Ｗ針状チッ
プ、３・・・ｚｒ化合物、４・・・’［’ｉ、Ｚｒ、）
ｉｆなどの細線、５・・・’ｌ’ｉ、Ｚｒもしくはｌｆ
の蒸発源、６・・・第 １ 図 ｔａ） （ｂ＞ ｒｃ）第 ２
図
２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明による電子放射
陰極の製造方法を示す工程図である。 ｌ・・・Ｗヘアピンフィラメント、２・・・Ｗ針状チッ
プ、３・・・ｚｒ化合物、４・・・’［’ｉ、Ｚｒ、）
ｉｆなどの細線、５・・・’ｌ’ｉ、Ｚｒもしくはｌｆ
の蒸発源、６・・・第 １ 図 ｔａ） （ｂ＞ ｒｃ）第 ２
図
Claims (1)
- １、タングステン製の針状チップとこれを保持し、かつ
通電加熱できるフィラメントから成る電子放射陰極の製
造方法において、フィラメントと針状チップ原材のＷ線
の表面の少なくとも一部にＴｉ、ｚｒ及びＨｆからなる
群から選ばれた少なくとも一種の金属の膜を一様に被覆
せしめた後、針状チップ原材のＷ線を電解研摩法で針状
に加工し、ついで真空中でフィラメントを通電力日熱し
て該金属の原子を針状チップ先端まで蒸発、拡散せしめ
ることｆ、％徴とする電子放射陰極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127514A JPS5918541A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 電子放射陰極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127514A JPS5918541A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 電子放射陰極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918541A true JPS5918541A (ja) | 1984-01-30 |
Family
ID=14961885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127514A Pending JPS5918541A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 電子放射陰極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918541A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132326A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-15 | Sony Corp | 電解研摩による針状体の形成方法 |
| JP2008004411A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子源 |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP57127514A patent/JPS5918541A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132326A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-15 | Sony Corp | 電解研摩による針状体の形成方法 |
| JP2008004411A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 電子源 |
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