JPS6364234A - 含浸形陰極 - 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〕 本発明に、グイスプレー管、ブラウン管、撮像管、進行
波管等、電子管に用いられる高電流密度の言浸形陰極。

特に、陰極から加熱ヒータ側へのバリウム、酸化バリウ
ム等の蒸発物を抑制するたりに好適な耐熱金属抑制層を
設けた含浸形陰極に関するものである。

〔従来の技術〕

高電流ｆ１度陰極として夏用される含浸形陰極は、タン
グステン（Ｗ）、モリブデン（ＭＯ）等の耐熱多孔質基
体細孔部に、Ｂａ−Ｑａアルミネート化合物等の電子放
出物質を溶融言浸せしめたものである。さらに、高電流
密度を得るために、陰極表面にＯｓ、’ｉ’ｒ、Ｒｕ、
ルｅ４膜あるいはこれらを含む合金薄膜を被着して用い
るのが一般的である。含浸形陰甑は高電流密度が得られ
る反面、動作温度が１０００１：’以上と、従来がら使
用されている塗布形酸化物陰極に比べて３００ｔ：’以
上も高い。陰極加熱用ヒータとしては、Ｗフィラメント
を芯線とし、電気的絶縁性を持たせるために、アルミナ
等絶縁物を電着や吹付けで被覆して用いている。−万、
含浸形陰極裏面からヒータ側への１子放射物質の蒸発物
は動作温度に比例して多い。

ヒータへの蒸発物付着は、ヒータと陰極間の電気的絶縁
性が劣化する。従来は、特開昭５８−４４６４２号公報
や実開昭５０−１４１５５７号公報のように、陰極とス
リーブとの固着を兼ねて、ロウ材で陰極裏面の細孔部を
蓋し７１して、加熱用ヒータを蒸発物から守シ、陰極と
ヒータ間の電気的絶縁性を保つ方法が採用されている。

しかしながら、この方法では、細孔部内に必要以上に浸
み込まないように、流れの悪いロウ材を使用しているた
めて、ロウ材中にピンホールができ、蒸発物のヒータ側
への蒸発や拡散防止を十分に果し得てない。また、この
方法は、含浸形陰極の直径が３鴎以上でしかも厚さがＩ
Ｗ程度と比較的人世の陰極には、使用するロウ材が多く
出来ることがらピンホールも少く、ある程度の効果は見
られるが。

例えば、直径１．５■以下、厚さ０．５　ｗｘ以下の小
型な陰極に従来技術を採用しようとすると、ロウ材量ノ
コントロールが難＋しい上にピンホールが発生しやすく
、陰極間でバラツキが大きく小型なほど難しい。

〔発明が解決しようとする間趙点〕

含浸形陰極と刀ロ熱用ヒータ間の電気的絶縁性を必要と
する含浸形陰極において、電子放出物質がヒータ側に蒸
発しないように種々の試みがなされているが、電子放出
特性を長時間維持し々がら。

なおかつ陰極と加熱用ヒータ間の電気的絶縁特性を長時
間に亘って良好に維持するものが得られなく電子管とし
ての寿命が短いという難点と上述した従来技術は小型な
せ浸形陰極の製造に適用するのには難しいという問題が
めった。

本発明の目的は、上記、難点の解消、すなわち含浸形陰
極と加熱用ヒータ間の電気的絶縁特性を長時間にわたっ
て維持出来る構造を持つ含浸形陰極と小型なき浸形陰甑
にも適用出来る技術を提供することにある１゜ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、含浸形陰極ペレットの電子放出面以外、す
なわち裏面及び側面に、薄膜形成技術を用いて、陰極ペ
レットと一体化した耐熱金属からなる抑制層を設けるこ
とによフ、達成される。

本発明の含浸形陰極の耐熱金属抑制層を設ける陰極ペレ
ットは、耐熱多孔質体に電子放出物質が含浸したもので
もよい。また、耐熱多孔質体でも良い。この場合には、
電子放出物質はスリーブを固着後あるいはその途中のど
の時点でも良い。耐熱金属抑制層の形成は、スパッタ蒸
着、ＣＶＤ（化学蒸着）、電子ビーム蒸着等一般的な薄
膜形成技術によシ形成される。この中で、スパッタ蒸着
が適している。理由は、廻り込みが多いことがら、陰極
ペレットの側面にも十分に薄膜形成でき、また高融点金
属膜の形成に適しているう耐熱金属抑制層の材質は、含
浸形陰極の多孔質体と同種のものが望ましいが、多孔質
体との相互拡散速度の遅いものが選ばれる。一般的に用
いられている含浸形陰極の多孔質体はタングステン（Ｗ
）で作製されていることから考えると、単体ではＷ、Ｍ
ｏ。

Ｔａなどが選ばれる。また、耐熱金属抑制層の厚さは、
陰極の細孔部を覆い、かつ、抑制層にピンホールのない
緻密な膜となる最低の厚さは０．１μｍ（１００ｎｍ）
程度であシ、上限は薄膜形成技術で容易にカバー出来る
膜厚とすべきで、その厚さは約２００μｍである。この
耐熱金属抑制層を補う意味とスリーブとの固着を計るた
めにロウ材を耐熱金属抑制層上に設け、ロウ接を行う。

ロウ材は高融点用として、ＭＯ−Ｒｕ共晶ロウを用いる
。耐熱金属抑制層があることから、細孔部への浸み込み
が防げる他、ロウ材量の調整許容範囲が広くなシ、製造
上Ｍ利となる。以上の手段で、陰極力・らヒータ側への
蒸発物を防止出来、長時間に亘って陰極とヒータ間の電
気絶縁特性が維持できる。さらに、信頼性の高い含浸形
陰極とするためには、耐熱金属抑制層と耐熱金属からな
るカップ状の障壁層をロウ接すると良い。その後に、ス
リーブと溶接やロウ接で固着することによって品質の高
い含浸形陰極が製造できる。

〔作用〕

本発明の含浸形陰極は、上述のように耐熱金属抑制層を
設けたことによ夕、＠甑からヒータ側への電子放出物質
の蒸発を防止出来、また、ス１７−プとの固着では、ロ
ウ材が陰極ペレットの細孔部への浸み込みを防ぐことか
ら、電子放出物質が減ることもない。さらには、耐熱金
属からなる障壁層を設けることによシ信頼性の藁い含浸
形陰極が得られる。本発明によれば長時間に亘って陰極
とヒータ間の電気的絶縁特性及び電子放出特性を良好に
維持することができる。

〔実施例〕

以下、夷ｊ例を第１図及び第２図により説明する。第１
図及び第２図は不発明の含浸形陰極断面の模式図を示す
。先ず、直径１．３　ｍ多孔質Ｗ体１１．２１と多孔質
Ｗ体の細孔部に４ＢａＯ・Ｃａ　０−ｋｋｏｓ組成の電
子放出物質１２．２２を溶融含浸したペレットを用意し
た。次にこのペレットに耐熱金属抑制層１３．２３をマ
グ不トロンスパンタ装置を用いて形成した。スパッタ用
ターゲットは、陰極ペレットと同材質のＷを用い、スパ
ッタ装置内に、上記ペレットとターゲットを対向して装
着し、１０−’　　Ｔｏｒｒ台まで装置内を排気したの
ちにｔ　Ａｒガスを導入し、１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台のｋｒ
ガス雰囲気中で、Ｗからなる厚さ１０μｍの耐熱金属抑
制層１３．２３を形成した。次に％ＭＯ−Ｒｕ共晶ロウ
微粉末をブチルカルピトール・アセテートの溶媒でペー
スト状にしたものを耐熱金属抑制層１３上にハケで塗り
、厚さ３５μｍのＭＯスリーブ１４と組合せて水ｍＷ囲
気中で２０００ｔｌｌ’、　０．５ｓｅｏ加熱すること
によって、ペレットとスリーブ１４を固着するとともに
、ロウ材１５は耐熱金属抑制層１３表面を一様に濡らし
°た。

電子放出物質１２．２２を含浸していない場合には最終
段階で含浸して、第１図に示した含浸形陰極１７を作製
した。１６はアルミナ被覆した加熱用ヒータである。

第２図に示した耐熱金属からなるカップ状の障壁層２８
を持つ場合には、カップ状の障壁層２８の内面にペース
ト状のロウ材を塗布したのチ多孔質Ｗペレット（もしく
は陰極ペレット）をカップ状障壁ノー２８に挿入した。

一方、スリーブ２４の上部内面にペースト状のロウ材を
塗布したのちに、スリーブ２４内にペレットを障壁層２
８とともに挿入したのち、水素雰囲気中で２０００Ｃ，
０，５１１８Ｏ加熱して、第２図に示したような障壁層
２８を有する一体化合構造の含浸形陰他２９を作製した
。

２５はロウ材、２６は加熱用ヒータである。なお、カッ
プ状の障壁層２８及びスリーブ１４．２４の材質はいず
れもモリブデン（ＭＯ）製を使用した。

〔発明の効果〕

以上説明したように不発明の含浸形陰極によれば、陰極
ペレットに耐熱金属制御層１３．２３を設けたことによ
り、陰極ペレットとロウ材１５゜２５は直接接すること
がないので、陰極ペレットへのロウ材１５．２５の浸み
込みがなく、スリーブ１４．２４との固着が計れ、さら
には、陰極ペレットから加熱ヒータ側１６．２６への電
子放出物質かりなる蒸発物を防止できる。したがって、
長時間に亘って、高い電子放出特性と陰極ペレットとヒ
ータ間の電気的絶縁特性を維持することができる。

第３図は、従来例の含浸形陰極と本発明の含浸形陰極１
８．２９を１０””Ｔｏｒｒ台の超高真空容器内にセッ
トし、陰極表面温度が通常使用温度よりも、１００ｔ：
’高い１１００１：’になるように加熱ヒータに電圧全
印加し、加熱ヒータとスリーブ間に５００Ｖを印加して
加熱ヒータとスリーブ間の電気的絶縁性の経時変化を調
べた列である。縦＠は加熱ヒータとスリーブ間のリーク
電流を示す。

３１は従来例のもの、３２ぼ本発明の陰極で障壁層２７
のない陰極、３３は本発明の陰極で障壁層２７のある陰
極である。第３図から明らかなように本発明の含浸形陰
極特性３２．３３は従来例の含浸形陰極の特性３１より
も優れていることが分る。上述の結果、ブラウン管など
高い絶縁特性を必要とする分野にも、本発明の含浸形陰
認を使用可能となり、含浸形陰極の特徴である高電流密
度長寿命の利点を十分に活用出来、信頼性の高い電子管
を製造できる。また、陰極ペレットに耐熱制御層１３．
２３を設ける不発明の構造は、直径１．５■程度の小型
な含浸形陰極の製造には、特（Ｃ有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の一実施例になる含浸形陰極
断面図、第３図に、本発明の実施例３２゜３３と従来例
３１を比較して、陰毬ペレット付スリーブと加熱ヒータ
間の電気的絶縁特性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スリーブとヒータを具備した含浸形陰極において、
   陰極ペレットの電子放出面以外に耐熱金属抑制層を設け
   たことを特徴とする含浸形陰極。 ２、上記、耐熱金属抑制層の厚さを０．１μｍ以上２０
   ０μｍ以下としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の含浸形陰極。 ３、上記、耐熱金属抑制層上にロウ材層を付加したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の含
   浸形陰極。 ４、上記、含浸形陰極に障壁層を設け、障壁層はロウ材
   を介して耐熱金属抑制層と固着したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項〜第３項記載の含浸形陰極。 ５、上記、含浸形陰極はスリーブに固着したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項〜第４項記載の含浸形陰極
   。