JP2710700B2 - 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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    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
    • H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode
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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
ｍ2まで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
孔はアルミン酸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塩
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。接触はアルミン酸塩中に多孔質体を沈める
かあるいはアルミン酸塩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
塩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塩を除去する。
【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塩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ナ、酸化バリウム
及び酸化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、アルミン酸塩が溶けるよ
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
テン粉末又はタングステンと上記のような他の物質の粉
末と酸化バリウム及び酸化カルシウム粉末及びアルミナ
粉末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塩は焼結工程で“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
種類の耐熱金属粉末と、アルミナ粉末を添加した酸化バ
リウム及び酸化カルシウム粉末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末とアルミナ粉末、酸化
バリウム及び酸化カルシウム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
熱金属粉末ｗ及び酸化バリウム、酸化カルシウム及びア
ルミナの粉末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。
【００２７】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。
【００２８】説明のため、以下のパラメータを適用して
みよう。
【００２９】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％，Ｓｃ2O3＝２％，Ｂａ
Ｏ＝１２％，ＣａＯ＝３％，Ａｌ2Ｏ3＝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。
【００３０】−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）。
【００３１】−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塩の融点に十分達し得るであ
ろう。
【００３２】−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。
【００３３】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。
【００３４】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１８００℃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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】
【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。
【００３９】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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−128441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−154131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254636（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−12733（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−21013（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１種類の耐熱金属粉末を、酸
    化バリウム粉末、酸化カルシウム粉末及びアルミナ粉末
    と共にプレスし、アルミン酸塩を形成させるべく少なく
    ともアルミン酸塩の融点で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】 少なくとも１種類の耐熱金属粉末の混合
    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に記載の方法。
  3. 【請求項３】 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又
    は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 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３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４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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