JPS6040133B2 - 熱電子放射用陰極の製造方法 - Google Patents
熱電子放射用陰極の製造方法Info
- Publication number
- JPS6040133B2 JPS6040133B2 JP50043717A JP4371775A JPS6040133B2 JP S6040133 B2 JPS6040133 B2 JP S6040133B2 JP 50043717 A JP50043717 A JP 50043717A JP 4371775 A JP4371775 A JP 4371775A JP S6040133 B2 JPS6040133 B2 JP S6040133B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- lanthanum
- single crystal
- shelved
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱電子放射用陰極の製造方法に関する。
更に詳しくは一方向に強度の高い電子ビームを取り出し
て用いる電子ビーム応用機器として有用な熱電子放射用
陰極の製造方法に関する。近年、走査用電子顕微鏡、電
子ビーム加工機、電子ビーム露光機などの電子ビーム応
用機器において、その性能を高めるために、最終電子ビ
ーム径が小さく、かつ高輝度のサブミクロン電子源が要
望されている。熱電子放射の特性は、一般的にそれぞれ
の物質固有な仕事関数の値によって特徴づけられる。
て用いる電子ビーム応用機器として有用な熱電子放射用
陰極の製造方法に関する。近年、走査用電子顕微鏡、電
子ビーム加工機、電子ビーム露光機などの電子ビーム応
用機器において、その性能を高めるために、最終電子ビ
ーム径が小さく、かつ高輝度のサブミクロン電子源が要
望されている。熱電子放射の特性は、一般的にそれぞれ
の物質固有な仕事関数の値によって特徴づけられる。
現在実用化されてし、タングステン及び棚化ランタン凝
結体の仕事関数は、それぞれ４．６＄Ｖ及び２．６段Ｖ
であり、棚化ランタン焼結体がタングステンに較べて放
射電流が大きくとれる利点がある。さらに熱陰極の評価
の基準となるフィガー・オブ・メリット（Ｆｉ則ｒｅｏ
ｆｍｅｒｉｔ）〔少（仕事関数）／Ｔｅ（陰極材料の蒸
気圧が１０‐５トールになる温度）〕を比較すると、タ
ングステンは１．６×１０‐３、棚化ランタン焼結体は
１．２×１０‐３、Ｂａ−○−Ｗは０．９５〜１．０５
×１０‐３であり、Ｂａ−○−Ｗが最も優れているが、
Ｂａ−○−Ｗは陰極表面を最適条件に維持することが極
めて困難である欠点を有する。さらにタングステンの輝
度は２４００００の温度で２．５×１ぴＡ／の・ｓｔｒ
（２５ｋＶ）、棚化ランタン焼結体の輝度は１５５０ｏ
Ｃの温度で３×１びＡ／ｃ椎・ｓｔｒ（２５ｋＶ）であ
って棚化ランタン競結体が優れ、また熱陰極としての寿
命においても側化ランタン焼給体が顕著に優れている等
の理由により現在側化ランタン焼結体が広く使用される
ようになった。
結体の仕事関数は、それぞれ４．６＄Ｖ及び２．６段Ｖ
であり、棚化ランタン焼結体がタングステンに較べて放
射電流が大きくとれる利点がある。さらに熱陰極の評価
の基準となるフィガー・オブ・メリット（Ｆｉ則ｒｅｏ
ｆｍｅｒｉｔ）〔少（仕事関数）／Ｔｅ（陰極材料の蒸
気圧が１０‐５トールになる温度）〕を比較すると、タ
ングステンは１．６×１０‐３、棚化ランタン焼結体は
１．２×１０‐３、Ｂａ−○−Ｗは０．９５〜１．０５
×１０‐３であり、Ｂａ−○−Ｗが最も優れているが、
Ｂａ−○−Ｗは陰極表面を最適条件に維持することが極
めて困難である欠点を有する。さらにタングステンの輝
度は２４００００の温度で２．５×１ぴＡ／の・ｓｔｒ
（２５ｋＶ）、棚化ランタン焼結体の輝度は１５５０ｏ
Ｃの温度で３×１びＡ／ｃ椎・ｓｔｒ（２５ｋＶ）であ
って棚化ランタン競結体が優れ、また熱陰極としての寿
命においても側化ランタン焼給体が顕著に優れている等
の理由により現在側化ランタン焼結体が広く使用される
ようになった。
従来使用されている棚化ラ．ンタン競結体は、仏Ｂ６粉
末を加圧形成した後加熱焼結する方法または加熱時に同
時に加圧する方法によって製造される。そしていＢ６粉
末は通常酸化ランタンと柵素を反応させて合成する。こ
の反応は固相反応であるため、化学組成を制御し、正し
く１対６の定比組成とすることは難しく、１〜２重量％
の誤差が生ずるのが普通である。また酸化物の還元反応
により合成するため、比較的多くの酸素が不純物として
含まれる。また原料の酸化ランタン及び欄素に含まれて
いる金属不純物が製造途中で精製を受けることがなく、
そのまま棚化ランタン焼結体中に残り、また還元剤を別
に用いる場合にはこの還元剤中に含まれる不純物も含ま
れる等により得られる棚化ランタン焼結体は不純なもの
となる。例えば、金属不純物濃度（ｐｐｍ）を示すと、
第１表Ｃ○ Ｓｉ Ｍｎ Ｍｇ Ｃｒ Ｆｅ Ｍｏ
Ｖ Ｔｉ Ｚｒ Ｎｉ Ｃａ Ａム Ｃｕ Ｂａ５０
１５１５＜５１５０ ５００＜５＜５ ５ ５５０ ５
０１５＜５ ５分析は半定量発光分析法による。
末を加圧形成した後加熱焼結する方法または加熱時に同
時に加圧する方法によって製造される。そしていＢ６粉
末は通常酸化ランタンと柵素を反応させて合成する。こ
の反応は固相反応であるため、化学組成を制御し、正し
く１対６の定比組成とすることは難しく、１〜２重量％
の誤差が生ずるのが普通である。また酸化物の還元反応
により合成するため、比較的多くの酸素が不純物として
含まれる。また原料の酸化ランタン及び欄素に含まれて
いる金属不純物が製造途中で精製を受けることがなく、
そのまま棚化ランタン焼結体中に残り、また還元剤を別
に用いる場合にはこの還元剤中に含まれる不純物も含ま
れる等により得られる棚化ランタン焼結体は不純なもの
となる。例えば、金属不純物濃度（ｐｐｍ）を示すと、
第１表Ｃ○ Ｓｉ Ｍｎ Ｍｇ Ｃｒ Ｆｅ Ｍｏ
Ｖ Ｔｉ Ｚｒ Ｎｉ Ｃａ Ａム Ｃｕ Ｂａ５０
１５１５＜５１５０ ５００＜５＜５ ５ ５５０ ５
０１５＜５ ５分析は半定量発光分析法による。
このように、各種金属の不純物を含有する。
そして得られる棚化ランタン暁結体は、微小結晶粒から
なる多結晶である。従って次のような欠点を有する。‘
１１微小結晶粒からなる多結晶であるため、多くの結晶
粒界を持っており、その結晶粒の方位も一定していなく
、原子配列の乱れた構造である。
なる多結晶である。従って次のような欠点を有する。‘
１１微小結晶粒からなる多結晶であるため、多くの結晶
粒界を持っており、その結晶粒の方位も一定していなく
、原子配列の乱れた構造である。
従って、構造的に弱く、また不純物も含まれているので
、不純物の蒸発及び残留ガスとの反応が多くの粒界部分
で起り、消耗が激しく例えばチップの先端を小さくして
使用すると、陰極の先端は平滑性を失い、その形状も変
化して約２０岬寺間で使用不能となる。（２ー 結晶粒
界からの消耗により極度に荒れた表面を持つようになる
ため、電流分布の途中に凹凸ができ、電流角度分布がガ
ウス分布となるのに、陰極温度が１６００００以上であ
ることを必要とし、また電流の安定度は１時間当り１０
％以上変化し不安定である。
、不純物の蒸発及び残留ガスとの反応が多くの粒界部分
で起り、消耗が激しく例えばチップの先端を小さくして
使用すると、陰極の先端は平滑性を失い、その形状も変
化して約２０岬寺間で使用不能となる。（２ー 結晶粒
界からの消耗により極度に荒れた表面を持つようになる
ため、電流分布の途中に凹凸ができ、電流角度分布がガ
ウス分布となるのに、陰極温度が１６００００以上であ
ることを必要とし、また電流の安定度は１時間当り１０
％以上変化し不安定である。
‘３｝ 得られる輝度は１５００００で３×１びＡ／の
・ｓｔｒ（２５ｋＶ）程度である。
・ｓｔｒ（２５ｋＶ）程度である。
以上のように、未だ満足すべき程度のものではない。
このような焼結体陰極の欠点を克服するために単結晶を
製造する方法であるフラックス法によって製造したＬａ
Ｂ６単結晶チップを使用することが知られている（特開
昭５０−３２６び号公報）。
製造する方法であるフラックス法によって製造したＬａ
Ｂ６単結晶チップを使用することが知られている（特開
昭５０−３２６び号公報）。
該方法により得られる単結晶は断面が一辺約０．３柳の
矩形をし、長さ約５側の針状結晶であるが、その断面形
状及び長さは各結晶ごとに異なり均一なものは得られな
い。また、特定の〔１００〕方向のものしか得られず、
結晶性に問題のあるものも多い。また、不純物の混入を
少なくすることが不可能で、長寿命で安定したものが得
難いという欠点があった。このために高性能でしかも性
能の安定した陰極を製造することができず、一方用途に
応じ結晶の方向を選ぶこともできないため、実用化には
通さなかった。更にまた、常圧下のフローティング・ゾ
ーン法でＬａＢの単結晶を育成するという、ニムスキ−
（Ｔ．Ｎｉｅｍ＄ｋｉ）らの報告〔Ｊｏｍ順ｌ ｏｆＣ
ｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ ３，４（１９６８）１６２
〜１６５〕などもあるが、それらのフローテイング・ゾ
ーン法は常圧であるために融帯からのＬａ＆の蒸発が多
く、加熱用の高周波コイルに蒸着することを防ぐために
、常圧で早い気流のアルゴンガスを流して行われた。
矩形をし、長さ約５側の針状結晶であるが、その断面形
状及び長さは各結晶ごとに異なり均一なものは得られな
い。また、特定の〔１００〕方向のものしか得られず、
結晶性に問題のあるものも多い。また、不純物の混入を
少なくすることが不可能で、長寿命で安定したものが得
難いという欠点があった。このために高性能でしかも性
能の安定した陰極を製造することができず、一方用途に
応じ結晶の方向を選ぶこともできないため、実用化には
通さなかった。更にまた、常圧下のフローティング・ゾ
ーン法でＬａＢの単結晶を育成するという、ニムスキ−
（Ｔ．Ｎｉｅｍ＄ｋｉ）らの報告〔Ｊｏｍ順ｌ ｏｆＣ
ｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ ３，４（１９６８）１６２
〜１６５〕などもあるが、それらのフローテイング・ゾ
ーン法は常圧であるために融帯からのＬａ＆の蒸発が多
く、加熱用の高周波コイルに蒸着することを防ぐために
、常圧で早い気流のアルゴンガスを流して行われた。
そのために融帯の安定性が失われ、融帯通過後の榛は最
大粒径６〜７柳の粗粒からなっており完全に単結晶化す
ることは難かしいとされていた。ここに言う前記フロー
ティング・ゾーン法とは、垂直に保持した原料棒の一部
分を加熱溶融して熔融帯を作り、該溶融帯を移動し、固
化して単結晶を育成する方法である。
大粒径６〜７柳の粗粒からなっており完全に単結晶化す
ることは難かしいとされていた。ここに言う前記フロー
ティング・ゾーン法とは、垂直に保持した原料棒の一部
分を加熱溶融して熔融帯を作り、該溶融帯を移動し、固
化して単結晶を育成する方法である。
本発明の目的は前記問題点を解消し、長寿命で電流安定
度が高く、高騰度であるという側化ランタン本来の性能
を生かし、しかも寸法、性能の均一な、かつ高い信頼性
を持ったチップを用いた単結晶馴化ランタン熱電子放射
用陰極の製造方法を提供するにある。
度が高く、高騰度であるという側化ランタン本来の性能
を生かし、しかも寸法、性能の均一な、かつ高い信頼性
を持ったチップを用いた単結晶馴化ランタン熱電子放射
用陰極の製造方法を提供するにある。
本発明者は前記目的を達成すべく、特に、フローティン
グ・ゾーン法によって熱電子放射用陰極チップとして適
する良好な柳化ランタンの単結晶を得べく研究の結果、
その雰囲気を５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧雰囲気と
し、結晶を育成したところ、１ 融帯からの蒸発が小く
なり、これにより融帯の安定性がよくなって極めて良好
な単結晶が得られる。
グ・ゾーン法によって熱電子放射用陰極チップとして適
する良好な柳化ランタンの単結晶を得べく研究の結果、
その雰囲気を５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧雰囲気と
し、結晶を育成したところ、１ 融帯からの蒸発が小く
なり、これにより融帯の安定性がよくなって極めて良好
な単結晶が得られる。
２ フラックス法に比べて不純物の含有が小なく、高純
度のものが容易に得られる。
度のものが容易に得られる。
３ 高純度及び良質な単結晶であるため、先端加工に際
して機械加工も可能で、また電解研磨もできる。
して機械加工も可能で、また電解研磨もできる。
４ 結晶方向も〔１００〕，〔１１０〕，〔１１１〕，
〔２１０〕の各方向の、しかも大型単結晶が得られ、使
用に際しては陰極チップの藤方向に、用途に応じ任意の
結晶方向のものを選択、切出し使用することができる。
〔２１０〕の各方向の、しかも大型単結晶が得られ、使
用に際しては陰極チップの藤方向に、用途に応じ任意の
結晶方向のものを選択、切出し使用することができる。
５ アルゴンガス加圧雰囲気下のフローティング・ゾー
ン法では、得られた単結晶に更に溶融帯の通過を繰り返
し、極めて高純度で且つ良質の単結晶を容易に育成する
ことができることを究明し得、所望の方向性を有する針
状棚化ランタンチップを切り出し、該チップに支持具を
通して通電加熱するように構成すると、優れた熱電子放
射用の陰極が得られることが分った。
ン法では、得られた単結晶に更に溶融帯の通過を繰り返
し、極めて高純度で且つ良質の単結晶を容易に育成する
ことができることを究明し得、所望の方向性を有する針
状棚化ランタンチップを切り出し、該チップに支持具を
通して通電加熱するように構成すると、優れた熱電子放
射用の陰極が得られることが分った。
この知見に基ずし、て本発明を完成した。本発明の要旨
は、棚化ランタン粉末を加圧成形して棒状となし、これ
を焼結した原料榛を、５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧
雰囲気下に置いて、該原料棒の一部分を高周波加熱して
溶融帯を作り、該溶融帯を移動し、固化して側化ランタ
ン単結晶を育成し、該棚化ランタン単結晶より所望の方
向＊性を有する針状棚化ランタンチップを切り出し、該
チップを高温下においても棚化ランタンと反応いこく〈
、かつ通電加熱が可能な支持具で支持し、該支持具に直
接通電加熱するように構成することを特徴とする熱電子
放射用陰極の製造方法にある。
は、棚化ランタン粉末を加圧成形して棒状となし、これ
を焼結した原料榛を、５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧
雰囲気下に置いて、該原料棒の一部分を高周波加熱して
溶融帯を作り、該溶融帯を移動し、固化して側化ランタ
ン単結晶を育成し、該棚化ランタン単結晶より所望の方
向＊性を有する針状棚化ランタンチップを切り出し、該
チップを高温下においても棚化ランタンと反応いこく〈
、かつ通電加熱が可能な支持具で支持し、該支持具に直
接通電加熱するように構成することを特徴とする熱電子
放射用陰極の製造方法にある。
本発明のアルゴンガス加圧雰囲気下のフローブィング・
ゾーン法においては、六風化ランタン粉末を加圧成形し
て、例えば長さ２０ｃの、直径１ｃ机の棒状となし、こ
れを２０００ｑ○付近の温度で暁結して原料棒とし、こ
の原料棒を５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧雰囲気下に
おいて、温度２５００００程度に高周波により、加熱帯
域に対応する部分のみを溶融させながら移動させて固化
させることによって単結晶を育成する。
ゾーン法においては、六風化ランタン粉末を加圧成形し
て、例えば長さ２０ｃの、直径１ｃ机の棒状となし、こ
れを２０００ｑ○付近の温度で暁結して原料棒とし、こ
の原料棒を５〜３ぴ気圧のアルゴンガス加圧雰囲気下に
おいて、温度２５００００程度に高周波により、加熱帯
域に対応する部分のみを溶融させながら移動させて固化
させることによって単結晶を育成する。
この方法で得られる単結晶の大きさは、例えば８側め×
６仇肋となし得、結晶は方向性を有し、また化学組成も
安定で、不純物も蒸発してしまい極めて少し、ものとな
る。
６仇肋となし得、結晶は方向性を有し、また化学組成も
安定で、不純物も蒸発してしまい極めて少し、ものとな
る。
例えば本発明における加圧雰囲気下のフローティング・
ゾーン法により、溶融帯の通過を繰返すと結晶には不純
物が殆んど含有されなくなる。しかもその化学組成も±
０．１重量％の範囲内で定比組成とすることが容易で、
酸素不純物も検出限界（ｌｏｐｐｍ）以下のものとなる
。棚化ランタン単結晶の不純物含有濃度（ｐｐｍ）の例
を示すと次の通りである。
ゾーン法により、溶融帯の通過を繰返すと結晶には不純
物が殆んど含有されなくなる。しかもその化学組成も±
０．１重量％の範囲内で定比組成とすることが容易で、
酸素不純物も検出限界（ｌｏｐｐｍ）以下のものとなる
。棚化ランタン単結晶の不純物含有濃度（ｐｐｍ）の例
を示すと次の通りである。
第２表
溶融帯通 Ｃ。
Ｓｉ Ｍｎ Ｍｇ Ｃｒ Ｆｅ Ｍｏ Ｖ Ｔｉ
Ｚｒ Ｎｉ過回数・回 − ５ −＜５ − ５ 一
− 一 一 −３回 −−−− 一一一 一一一一
溶融帯通 Ｃａ Ａと Ｃｕ Ｂａ 過回数 １回 ＜５ − − 一 ３回−−−一 （備考）半定量発光分析法による。
Ｚｒ Ｎｉ過回数・回 − ５ −＜５ − ５ 一
− 一 一 −３回 −−−− 一一一 一一一一
溶融帯通 Ｃａ Ａと Ｃｕ Ｂａ 過回数 １回 ＜５ − − 一 ３回−−−一 （備考）半定量発光分析法による。
−は検出できるいことを示す。この結果を第１表の棚化
ランタン焼結体の含有不純物と比較すると、不純物舎量
が顕著に減少することが分かる。また、得られる磯化ラ
ンタン単結晶は方向性を有するので、切出し方向を選択
することによって用途に応じ所望の方位を陰極チップに
与えることができる大きな特長を有し、そのため高性能
が得られると共に高純度定比組成を持つ大型単結晶から
一定寸法の針状チップを切り出すので製品間のばらつき
もなくし得られる。棚化ランタン単結晶の各結晶面の仕
事関数は、（１００）、（１１０）、（１１１）、（２
１０）の各面に対応し、それぞれ、２．隙Ｖ、２．廉Ｖ
、３．＄Ｖ２．＄Ｖの値を示す。従って、使用に際して
は（１００）、（１１０）、（２１０）などの面を選ぶ
ことが好ましい。例えば、陰極チップの敵方向を〔１０
０〕、〔１１０〕の方位に切り出した先端角度６０ｏ、
曲率半径１０山ｍＲの単結晶陰極では加速電圧２球Ｖ、
陰極温度１５５０００、バイアス抵抗１８ＭＱの場合、
その放射全電流（ＩＥ）はそれぞれ３５ｒＡ士２仏Ａ、
４０仏Ａ±２仏Ａと優れたものとなる。本発明において
使用する棚化ランタン単結晶から功出したチップを使用
すると、既に実用化されている棚化ランタン競結体陰極
に比し次のような優れた効果を有する。
ランタン焼結体の含有不純物と比較すると、不純物舎量
が顕著に減少することが分かる。また、得られる磯化ラ
ンタン単結晶は方向性を有するので、切出し方向を選択
することによって用途に応じ所望の方位を陰極チップに
与えることができる大きな特長を有し、そのため高性能
が得られると共に高純度定比組成を持つ大型単結晶から
一定寸法の針状チップを切り出すので製品間のばらつき
もなくし得られる。棚化ランタン単結晶の各結晶面の仕
事関数は、（１００）、（１１０）、（１１１）、（２
１０）の各面に対応し、それぞれ、２．隙Ｖ、２．廉Ｖ
、３．＄Ｖ２．＄Ｖの値を示す。従って、使用に際して
は（１００）、（１１０）、（２１０）などの面を選ぶ
ことが好ましい。例えば、陰極チップの敵方向を〔１０
０〕、〔１１０〕の方位に切り出した先端角度６０ｏ、
曲率半径１０山ｍＲの単結晶陰極では加速電圧２球Ｖ、
陰極温度１５５０００、バイアス抵抗１８ＭＱの場合、
その放射全電流（ＩＥ）はそれぞれ３５ｒＡ士２仏Ａ、
４０仏Ａ±２仏Ａと優れたものとなる。本発明において
使用する棚化ランタン単結晶から功出したチップを使用
すると、既に実用化されている棚化ランタン競結体陰極
に比し次のような優れた効果を有する。
｛１｝ 側化ランタン単結晶は構造的に全体が一様であ
り、結晶方位も選べ、また不純物含量も極めて少ないの
で、熱電子放射用陰極として使用した際、若干の自己尖
鋭化および形状に若干のずれが生ずるが、全体の平滑性
が失われることがない。従って平均１５０餌時間以上使
用可能で、その寿命は棚化ランタン競結体に比較して７
〜８倍以上である。■ 結晶方位も選べ、不純物含量も
少ないので、電流の安定性がよく、低い温度（１５００
００）で良好な電流角度分布が得られる。
り、結晶方位も選べ、また不純物含量も極めて少ないの
で、熱電子放射用陰極として使用した際、若干の自己尖
鋭化および形状に若干のずれが生ずるが、全体の平滑性
が失われることがない。従って平均１５０餌時間以上使
用可能で、その寿命は棚化ランタン競結体に比較して７
〜８倍以上である。■ 結晶方位も選べ、不純物含量も
少ないので、電流の安定性がよく、低い温度（１５００
００）で良好な電流角度分布が得られる。
‘３’同じ真空度、加熱電力において、その熱電子放射
による輝度は、棚化ランタン暁結体に較べて長時間にわ
たって高輝度に保ち得られる。
による輝度は、棚化ランタン暁結体に較べて長時間にわ
たって高輝度に保ち得られる。
例えば加速電圧２球Ｖ、ェミツション電流３５山Ａ、陰
極温度１５５０００、真空度１×１０‐６トールの時、
棚化ランタン嬢結体における輝度は３×１ぴＡ／の・ｓ
ｔｒで１０時間前後保つに過ぎないのに対し、本発明の
棚化ランタン単結晶における輝度は８×１びＡ／の・ｓ
ｔｒで１０加持間以上保ち得る。ｔ４）棚化ランタン暁
結体においては、結晶方位が一定しないため、その方位
の選択が不可能であり、チップ先端に来る結晶粒の方位
によってその性能が定まるので、優れた性能のものが得
られないばかりでなく、製品間のばらつきが大きい。
極温度１５５０００、真空度１×１０‐６トールの時、
棚化ランタン嬢結体における輝度は３×１ぴＡ／の・ｓ
ｔｒで１０時間前後保つに過ぎないのに対し、本発明の
棚化ランタン単結晶における輝度は８×１びＡ／の・ｓ
ｔｒで１０加持間以上保ち得る。ｔ４）棚化ランタン暁
結体においては、結晶方位が一定しないため、その方位
の選択が不可能であり、チップ先端に来る結晶粒の方位
によってその性能が定まるので、優れた性能のものが得
られないばかりでなく、製品間のばらつきが大きい。
しかし、本発明の棚化ランタン単結晶においては、結晶
方位が選択し得られるので、製品間のばらつきがなく、
優れた性能のものが容易に得られる。本発明において使
用するチップは、通常０．０１〜５肌の径で、長さは０
．１〜３０肋であり、その先端を電子ビームが放射し易
いように、研磨・尖端とすることが好ましい。
方位が選択し得られるので、製品間のばらつきがなく、
優れた性能のものが容易に得られる。本発明において使
用するチップは、通常０．０１〜５肌の径で、長さは０
．１〜３０肋であり、その先端を電子ビームが放射し易
いように、研磨・尖端とすることが好ましい。
チップの支持臭への支持方法としては、融着または機械
的固定等の任意の方法で固定し得る。
的固定等の任意の方法で固定し得る。
また支持具は固定部分付近のみ発熱体を用いてもよい。
支持臭の材質としては、熱陰極の一部として、使用温度
が１５００ｏｏ程度となるため耐熱性が優れ、かつ高温
下においても棚化ランタンと反応しにくく「 また通電
加熱が可能な材料であることが必要であり、例えば、タ
ンタル、レニウム、モリブデン・シリサィド、カーボン
等である。本発明の方法で得られる陰極は、得られた針
状棚化ランタン単結晶チップを前記のような支持材料で
支持し、該支持臭に直接通電加熱することにより針状単
結晶チップを加熱して、その尖端から電子ビームを放射
させることができる。
支持臭の材質としては、熱陰極の一部として、使用温度
が１５００ｏｏ程度となるため耐熱性が優れ、かつ高温
下においても棚化ランタンと反応しにくく「 また通電
加熱が可能な材料であることが必要であり、例えば、タ
ンタル、レニウム、モリブデン・シリサィド、カーボン
等である。本発明の方法で得られる陰極は、得られた針
状棚化ランタン単結晶チップを前記のような支持材料で
支持し、該支持臭に直接通電加熱することにより針状単
結晶チップを加熱して、その尖端から電子ビームを放射
させることができる。
以下、本発明の熱電子放射用陰極の具体例を図面に基い
て説明する。
て説明する。
第１図は、本発明の熱電子放射用陰極の一例を示すもの
である。
である。
図中１は、フローティング・ゾーン法で得られた棚化ラ
ンタン単結晶から切出した針状単結晶チップ、２は支持
臭、３は支持棒、４は、絶縁体を各々示す。棚化ランタ
ン単結晶から切出したチップーを支持臭２に固定するに
は、リボン状あるいは針状の支持具に直接電子ビーム溶
接又はしーザービーム熔接、スポット溶接等の微小溶接
を行う方法（第２図ａ）、一対のリボン状あるいは、針
状支持具の間に該チップを挟み、これを機械的に圧着し
た後、支持臭同志あるし、は圧着部を上記微小溶接する
方法（第２図ｂ）等がある。
ンタン単結晶から切出した針状単結晶チップ、２は支持
臭、３は支持棒、４は、絶縁体を各々示す。棚化ランタ
ン単結晶から切出したチップーを支持臭２に固定するに
は、リボン状あるいは針状の支持具に直接電子ビーム溶
接又はしーザービーム熔接、スポット溶接等の微小溶接
を行う方法（第２図ａ）、一対のリボン状あるいは、針
状支持具の間に該チップを挟み、これを機械的に圧着し
た後、支持臭同志あるし、は圧着部を上記微小溶接する
方法（第２図ｂ）等がある。
本発明の方法で得られる熱電子放射用陰極は、通常第１
図の様に支持具をタングステン等の２本の支持綾３に溶
接等により固定し、これを絶縁体４にて保持する構造と
してこれを電子ビーム応用機器の熱電子放射部に取付け
使用する。
図の様に支持具をタングステン等の２本の支持綾３に溶
接等により固定し、これを絶縁体４にて保持する構造と
してこれを電子ビーム応用機器の熱電子放射部に取付け
使用する。
その作用は、支持棒３から支持臭２に電流を流し、ジュ
−ル熱によって支持臭の温度を上昇せしめ、その熱がチ
ップーに伝ってその先端より熱電子放射を行わせしめる
。実施例 酸化ランタンと棚素を反応させて得られた六棚化ランタ
ン粉末を圧力３００ｋ９／めで圧縮成形し、これを１９
５０ｑｏで加熱焼結した。
−ル熱によって支持臭の温度を上昇せしめ、その熱がチ
ップーに伝ってその先端より熱電子放射を行わせしめる
。実施例 酸化ランタンと棚素を反応させて得られた六棚化ランタ
ン粉末を圧力３００ｋ９／めで圧縮成形し、これを１９
５０ｑｏで加熱焼結した。
この焼結体を高周波譲導加熱による１５気圧のアルゴン
ガス雰囲気下でフローテイング・ゾーン法により３回帯
城精製を行った。
ガス雰囲気下でフローテイング・ゾーン法により３回帯
城精製を行った。
これを〔１００〕方位に、径０．５×０．５側、長さ２
．５側のチップに切出し、その先端を機械的研磨法によ
り６００，１０一ｍＲに加工した。このチップをタング
ステンリボンで挟持し陰極を作った。この陰極を走査型
電子顕微鏡に組込んで、真空度１×１０‐６Ｔｏｒｒ、
加速電圧２５ｋＶ、バイアス１９Ｍ○、温度１５５００
０で試験を行った。その結果は次の通りであった。なお
、比較のため、六馴化ランタン粉末を温度２０５０００
、圧力３００ｋ９／ｃ柊の加圧成型したものを同様に加
工したものを使用して同様に試鍵した結果を併記する。
．５側のチップに切出し、その先端を機械的研磨法によ
り６００，１０一ｍＲに加工した。このチップをタング
ステンリボンで挟持し陰極を作った。この陰極を走査型
電子顕微鏡に組込んで、真空度１×１０‐６Ｔｏｒｒ、
加速電圧２５ｋＶ、バイアス１９Ｍ○、温度１５５００
０で試験を行った。その結果は次の通りであった。なお
、比較のため、六馴化ランタン粉末を温度２０５０００
、圧力３００ｋ９／ｃ柊の加圧成型したものを同様に加
工したものを使用して同様に試鍵した結果を併記する。
本発明 比 較
１ェミッション電流 ３４山Ａ ３７山Ａ同
低下率 １．９％／ｈ ２．４％／ｈ２ビ
ーム電流 ４×１０‐７Ａ ３×１０‐７Ａ
同低下率 ４．２％／ｈ ４．０％／ｈ同
安定度 ０．８１％／ｈ １４％／ｈ３輝
度同低下率 ＜０．２％／ｈ ２．５％／
ｈこの結果からも本発明の方法で得られる陰極が優れて
いることが分かる。
低下率 １．９％／ｈ ２．４％／ｈ２ビ
ーム電流 ４×１０‐７Ａ ３×１０‐７Ａ
同低下率 ４．２％／ｈ ４．０％／ｈ同
安定度 ０．８１％／ｈ １４％／ｈ３輝
度同低下率 ＜０．２％／ｈ ２．５％／
ｈこの結果からも本発明の方法で得られる陰極が優れて
いることが分かる。
第１図は本発明の方法で得られる熱電子放射用陰極の実
施態様を示す斜視図、第２図は棚化ランタン単結晶から
なるチップと支持具との接合状態を示す斜視図である。 １：棚化ランタン単結晶から切出したチップ、２：支持
恐、３：支持棒、４：絶縁体。鮪′図 多２図
施態様を示す斜視図、第２図は棚化ランタン単結晶から
なるチップと支持具との接合状態を示す斜視図である。 １：棚化ランタン単結晶から切出したチップ、２：支持
恐、３：支持棒、４：絶縁体。鮪′図 多２図
Claims (1)
- １ 硼化ランタン粉末を加圧成形して棒状となし、これ
を焼結した原料棒を、２〜３０気圧のアルゴンガス加圧
雰囲気下に置いて、該原料棒の一部分を高周波加熱して
溶融帯を作り、該溶融帯を移動し、固化して硼化ランタ
ン単結晶を育成し、該硼化ランタン単結晶より所望の方
向性を有する針状硼化ランタンチツプを切り出し、該チ
ツプを高温下においても硼化ランタンと反応しにくく、
かつ通電加熱が可能な支持具で支持し、該支持具に直接
通電加熱するように構成することを特徴とする熱電子放
射用陰極の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50043717A JPS6040133B2 (ja) | 1975-04-10 | 1975-04-10 | 熱電子放射用陰極の製造方法 |
| US05/675,963 US4055780A (en) | 1975-04-10 | 1976-04-12 | Thermionic emission cathode having a tip of a single crystal of lanthanum hexaboride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50043717A JPS6040133B2 (ja) | 1975-04-10 | 1975-04-10 | 熱電子放射用陰極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51118362A JPS51118362A (en) | 1976-10-18 |
| JPS6040133B2 true JPS6040133B2 (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=12671543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50043717A Expired JPS6040133B2 (ja) | 1975-04-10 | 1975-04-10 | 熱電子放射用陰極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040133B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5586013B2 (ja) * | 2009-06-01 | 2014-09-10 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 耐熱電子放出源 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3440475A (en) * | 1967-04-11 | 1969-04-22 | Lokomotivbau Elektrotech | Lanthanum hexaboride cathode system for an electron beam generator |
| NL167796C (nl) * | 1972-05-30 | 1982-01-18 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een met lanthaanhexaboride geactiveerde kathode voor een elektrische ontladingsbuis. |
-
1975
- 1975-04-10 JP JP50043717A patent/JPS6040133B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51118362A (en) | 1976-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4055780A (en) | Thermionic emission cathode having a tip of a single crystal of lanthanum hexaboride | |
| EP0197455B1 (en) | A process for preparing and use of ceriated tungsten electrode material | |
| Kadečková et al. | Growth and perfection of oriented Fe-3wt% Si bicrystals | |
| US5536944A (en) | Thermal field emmission electron gun | |
| JPS6040133B2 (ja) | 熱電子放射用陰極の製造方法 | |
| Takagi et al. | Growth of LaB6 single crystals by a laser heated floating zone method | |
| US5158709A (en) | Electric lamp containing molybdenum material doped wtih aluminum and potassium, molybdenum material for such a lamp, and method of its manufacture | |
| US3933474A (en) | Leech alloying | |
| JPS6030054B2 (ja) | 熱陰極 | |
| US20220325439A1 (en) | Functional metal oxides and methods of making same | |
| JP6219280B2 (ja) | 放電ランプ用陰極およびその製造方法 | |
| US4039883A (en) | Soldered joint | |
| US5238527A (en) | Lanthanum boride type single crystal and method for growing the same | |
| JP2007113104A (ja) | タングステン電極材料 | |
| US3923470A (en) | Soldered joint | |
| JP3260204B2 (ja) | 熱電界放射陰極 | |
| US20100141181A1 (en) | Wire and frame in particular niobium-based for single-side socket lamps and a method for the production and use thereof | |
| JPH09121063A (ja) | 熱電半導体材料の製造方法 | |
| US6509570B1 (en) | Gallium ion source | |
| JPS6013258B2 (ja) | 炭化物フイ−ルドエミツタ−の製造法 | |
| KR0178038B1 (ko) | 램프제조용 몰리브덴 재료 | |
| JPS5812240B2 (ja) | 炭化ハフニウム結晶体の製造法 | |
| JPS606914B2 (ja) | 炭化タンタル結晶体の製造法 | |
| JPS62149841A (ja) | タングステン材料 | |
| CA1184967A (en) | Alloy wire for lamp components and lamps incorporating same |