JPH03250529A - 含浸形カソードの製造方法 - Google Patents
含浸形カソードの製造方法Info
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- JPH03250529A JPH03250529A JP4537990A JP4537990A JPH03250529A JP H03250529 A JPH03250529 A JP H03250529A JP 4537990 A JP4537990 A JP 4537990A JP 4537990 A JP4537990 A JP 4537990A JP H03250529 A JPH03250529 A JP H03250529A
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は高電流密度カソードとして電子管等に用いられ
る含浸形カソードの製造に係り、特に、低動作温度で長
時間にわたり良好かつ安定な電子放出特性を示し得る含
浸形カソードの製造方法に関する。
る含浸形カソードの製造に係り、特に、低動作温度で長
時間にわたり良好かつ安定な電子放出特性を示し得る含
浸形カソードの製造方法に関する。
［従来の技術］
電子放出特性を含浸させた高融点金属（例えばｗ）多孔
質基体の電子放出面に高融点金属とＳｃまたはＳｃの酸
化物もしくはその両者とからなる薄膜を有する含浸形カ
ソードは、Ｏ３あるいはＩｒの薄膜を有する従来の含浸
形カソードと比べて、１００℃以上の低温動作化が可能
であり、かつそれまでのＳｃを添加した含浸形カソード
と比べてイオン衝撃にも耐え得るという画期的なカソー
ドである（特開昭６］−１３５２６号）。
質基体の電子放出面に高融点金属とＳｃまたはＳｃの酸
化物もしくはその両者とからなる薄膜を有する含浸形カ
ソードは、Ｏ３あるいはＩｒの薄膜を有する従来の含浸
形カソードと比べて、１００℃以上の低温動作化が可能
であり、かつそれまでのＳｃを添加した含浸形カソード
と比べてイオン衝撃にも耐え得るという画期的なカソー
ドである（特開昭６］−１３５２６号）。
上記カソードは、動作中に下地の基体からＢａが供給さ
れ、基体表面にＢａ、 ＳｃおよびＯからなる低仕事関
数の単分子層が形成され、良好な電子放出特性を示すも
のである。
れ、基体表面にＢａ、 ＳｃおよびＯからなる低仕事関
数の単分子層が形成され、良好な電子放出特性を示すも
のである。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記カソードは、まれにではあるが、電
子放出特性が極端に低いものや、初期の電子放出特性が
良好であっても短時間で劣化してしまうものが出てくる
ため品質の安定性に乏しいという問題があった。
子放出特性が極端に低いものや、初期の電子放出特性が
良好であっても短時間で劣化してしまうものが出てくる
ため品質の安定性に乏しいという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の有していた課題を解決
して、低温で長時間にわたり良好かつ安定な電子放出特
性を示し得る含浸形カソードの製造方法を提供すること
にある。
して、低温で長時間にわたり良好かつ安定な電子放出特
性を示し得る含浸形カソードの製造方法を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］
上記目的は、ＷもしくはＭｏなどの高融点金属からなる
多孔質基体に電子放出物質を含浸させ、ソノ電子放出面
にＷと、Ｓｃ 、 Ｙ、 Ａｌ、Ｇａの中力１ら選ばれ
る少なくとも１種、もしくはそれらを主体とする金属の
酸化物との混合物からなる薄膜を形成してなる含浸形カ
ソードの製造にお（１て、（イ）Ｗは酸化せず上記Ｓｃ
等の金属のみを酸化し得る雰囲気中でＷと上記Ｓｃ等の
金属あるし）はその酸化物とを電子放出面にスパッタリ
ングすることによって上記混合物からなる薄膜を形成す
るか、あるいは、（ロ）電子放出面にＷまたはＷを主体
とする金属の酸化物と上記Ｓｃ等の金属の酸化物との混
合物からなる薄膜をスパッタリング等により形成した後
、水素または水素を含む雰囲気中で加熱することにより
上記混合物からなる薄膜を形成することによって達成す
ることかできる。
多孔質基体に電子放出物質を含浸させ、ソノ電子放出面
にＷと、Ｓｃ 、 Ｙ、 Ａｌ、Ｇａの中力１ら選ばれ
る少なくとも１種、もしくはそれらを主体とする金属の
酸化物との混合物からなる薄膜を形成してなる含浸形カ
ソードの製造にお（１て、（イ）Ｗは酸化せず上記Ｓｃ
等の金属のみを酸化し得る雰囲気中でＷと上記Ｓｃ等の
金属あるし）はその酸化物とを電子放出面にスパッタリ
ングすることによって上記混合物からなる薄膜を形成す
るか、あるいは、（ロ）電子放出面にＷまたはＷを主体
とする金属の酸化物と上記Ｓｃ等の金属の酸化物との混
合物からなる薄膜をスパッタリング等により形成した後
、水素または水素を含む雰囲気中で加熱することにより
上記混合物からなる薄膜を形成することによって達成す
ることかできる。
［作用］
前記従来技術において電子放出特性が不安定な原因は、
例えばＷとＳｃ、０３とをアルゴン（Ａｒ）ガスによっ
てスパッタリングしてそれらの混合膜を形成した場合、
膜形成時にＳｃ、 ０．がＡｒイオンの衝撃によって酸
素（０）を失って金属状態で膜中に入り、他方、Ｗは一
部がこの０を取り込んで酸化物として膜中に入ることに
よって、Ｂａ、 ＳｃおよびＯからなる単分子層の構造
、組成が低仕事関数を与える最適範囲から逸脱するもの
が出てくることによるものである。
例えばＷとＳｃ、０３とをアルゴン（Ａｒ）ガスによっ
てスパッタリングしてそれらの混合膜を形成した場合、
膜形成時にＳｃ、 ０．がＡｒイオンの衝撃によって酸
素（０）を失って金属状態で膜中に入り、他方、Ｗは一
部がこの０を取り込んで酸化物として膜中に入ることに
よって、Ｂａ、 ＳｃおよびＯからなる単分子層の構造
、組成が低仕事関数を与える最適範囲から逸脱するもの
が出てくることによるものである。
スパッタリング用ガスとしてＡｒの代りにＡｒと０．と
の混合ガスを用いればＳｃが金属状態で膜中に入る量は
減少するが、同時にＷが酸化物として膜中に入る量も増
加するため、電子放出特性の不安定性は改善されない。
の混合ガスを用いればＳｃが金属状態で膜中に入る量は
減少するが、同時にＷが酸化物として膜中に入る量も増
加するため、電子放出特性の不安定性は改善されない。
また、ＷとＳｃ、 Ｏ，との代りにＷとＳｃ、Ｗ、Ｏ，
、とをＡｒガスによってスパッタリングして混合膜を形
成した場合は、電子放出特性の不安定性はやや軽減され
るが、木質的な改善には不十分である。
、とをＡｒガスによってスパッタリングして混合膜を形
成した場合は、電子放出特性の不安定性はやや軽減され
るが、木質的な改善には不十分である。
これに対して、前掲（イ）および（ロ）の方法を採るこ
とによって、陰極電子放出面上に形成した薄膜中におい
て讐をほぼ完全な金属状態、上記Ｓｃ等の金属の酸化物
をほぼ完全な酸化状態に保持することかでき、この結果
、良好な電子放出特性を安定かつ長期にわたって維持す
ることができる。
とによって、陰極電子放出面上に形成した薄膜中におい
て讐をほぼ完全な金属状態、上記Ｓｃ等の金属の酸化物
をほぼ完全な酸化状態に保持することかでき、この結果
、良好な電子放出特性を安定かつ長期にわたって維持す
ることができる。
［実施例］
以下、本発明の含浸形カソードの製造方法について実施
例によって具体的に説明する。
例によって具体的に説明する。
実施例 １
第１図は本発明方法により製造した含浸形カソードの概
略構成を示す断面図で、空孔率２０〜２５％の高融点金
属（Ｗ）２からなる多孔質体から構成され、空孔３中に
Ｂａ−Ｃａアルミネートを含浸したカソード基体１、該
カソード基体１の表面に形成したＷ−Ｓｃ、Ｏ，薄膜５
、該カソード基体１を内部に装着、レーザ溶接あるいは
ろう付けにより固着したＭｏ製カップ４、該カップ４の
外周にレーザ溶接により固定配置したＴａ製スリーブ６
および該スリーブ６内に挿入したヒータ９からなること
を示す。
略構成を示す断面図で、空孔率２０〜２５％の高融点金
属（Ｗ）２からなる多孔質体から構成され、空孔３中に
Ｂａ−Ｃａアルミネートを含浸したカソード基体１、該
カソード基体１の表面に形成したＷ−Ｓｃ、Ｏ，薄膜５
、該カソード基体１を内部に装着、レーザ溶接あるいは
ろう付けにより固着したＭｏ製カップ４、該カップ４の
外周にレーザ溶接により固定配置したＴａ製スリーブ６
および該スリーブ６内に挿入したヒータ９からなること
を示す。
ここで、上記Ｗ −Ｓｃ、０．薄膜５は、Ａｒ ６Ｘ１
０−”Ｔｏｒｒ％Ｈｔ２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、 Ｈ，０
３ＸＩＯ−’Ｔｏｒｒの混合カス雰囲気中でＷとＳｃ、
Ｏ，とをカソード基体ｊの表面に同時にスパッタリング
することにより形成した。
０−”Ｔｏｒｒ％Ｈｔ２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、 Ｈ，０
３ＸＩＯ−’Ｔｏｒｒの混合カス雰囲気中でＷとＳｃ、
Ｏ，とをカソード基体ｊの表面に同時にスパッタリング
することにより形成した。
上記構成の含浸形カソードについて、２極管方式で、陽
極にパルス幅約５μｓ、周波数＋００Ｈ２の高電圧パル
スを印加して飽和電流密度の測定を行った。その結果、
本発明の製造方法により製造した含浸形カソードは、カ
ソード温度９００°Ｃｂ（輝度温度）において平均＋１
Ａ／ｃｍ、最も低いものでも８Ａ／ｃｕｔの値が得られ
た。これに対し、従来技術により製造した含浸形カソー
ドすなわちＡｒガス雰囲気中あるいはＡｒと０２との混
合ガス雰囲気中でＷとＳｃ、０．とをスパッタリングす
ることによって形成した薄膜を有するカソードについて
は、平均９Ａ／ゴ、最も低いものでは３Ａ／ｃｉ（とい
う結果が得られた。
極にパルス幅約５μｓ、周波数＋００Ｈ２の高電圧パル
スを印加して飽和電流密度の測定を行った。その結果、
本発明の製造方法により製造した含浸形カソードは、カ
ソード温度９００°Ｃｂ（輝度温度）において平均＋１
Ａ／ｃｍ、最も低いものでも８Ａ／ｃｕｔの値が得られ
た。これに対し、従来技術により製造した含浸形カソー
ドすなわちＡｒガス雰囲気中あるいはＡｒと０２との混
合ガス雰囲気中でＷとＳｃ、０．とをスパッタリングす
ることによって形成した薄膜を有するカソードについて
は、平均９Ａ／ゴ、最も低いものでは３Ａ／ｃｉ（とい
う結果が得られた。
実施例 ２
実施例１の場合と同様構成の含浸形陰極の製造において
、Ｂａ−Ｃａアルミネートを含浸したカソード基体ｌを
カップ４に装着・固定した後、カソード基体１の表面に
約３％のＳｃ、Ｏ，を含むＷＯ。
、Ｂａ−Ｃａアルミネートを含浸したカソード基体ｌを
カップ４に装着・固定した後、カソード基体１の表面に
約３％のＳｃ、Ｏ，を含むＷＯ。
Ｓｃ、０．薄膜をスパッタ法によって付着させ、次０で
露点−２５℃の水素雰囲気中１１５０℃で３０分間加熱
することによってＷ −Ｓｃ、帆薄膜５を形成した。
露点−２５℃の水素雰囲気中１１５０℃で３０分間加熱
することによってＷ −Ｓｃ、帆薄膜５を形成した。
さらに、上記カップ４の外周にスリーブ６を配置し、レ
ーザ溶接により固定してカソード構体を完成した。
ーザ溶接により固定してカソード構体を完成した。
上記の構成からなるカソードを用い、実施例１の場合と
同様にして、２極管方式によりアノードにパルス幅５μ
ｓ１周波数１００Ｈｚの高電圧パルスを印加して飽和電
流密度の測定をおこなった。その結果、本実施例の方法
により製造した含浸形カソードは、上記と同様条件で、
平均＋０Ａ／ ｃｎｔ、最も低いものでも８Ａ／ｃｍと
いう結果が得られた。
同様にして、２極管方式によりアノードにパルス幅５μ
ｓ１周波数１００Ｈｚの高電圧パルスを印加して飽和電
流密度の測定をおこなった。その結果、本実施例の方法
により製造した含浸形カソードは、上記と同様条件で、
平均＋０Ａ／ ｃｎｔ、最も低いものでも８Ａ／ｃｍと
いう結果が得られた。
上記実施例においてはＷとＳｃ、 Ｏ，とからなる薄膜
を有するカソードの場合の例について説明したが、Ｗの
代りにＭｏ、 Ｏｓ、 Ｉｒ、 Ｒｅ、 Ｒｕあるいは
これらを主体とする合金Ｗ−Ｍｏ、 Ｗ−Ｏｓ、 Ｗ−
１ｒ、 Ｗ−Ｒｅ、Ｗ−Ｒｕ等を用いても、またＳｃ、
Ｏ，の代りにＹ２Ｏ２、Ａｌ、Ｏ，、Ｇａ、０．、等を
用いても全く同様な結果が得られた。また、スパッタリ
ングを行う雰囲気として、上記ＡｒとＨｌと１１．０と
の混合ガスのＡｒの代りにＨｅ、 Ｎｅ、 Ｋｒ、 Ｘ
ｅを用いた場合にも同様な結果が得られた。
を有するカソードの場合の例について説明したが、Ｗの
代りにＭｏ、 Ｏｓ、 Ｉｒ、 Ｒｅ、 Ｒｕあるいは
これらを主体とする合金Ｗ−Ｍｏ、 Ｗ−Ｏｓ、 Ｗ−
１ｒ、 Ｗ−Ｒｅ、Ｗ−Ｒｕ等を用いても、またＳｃ、
Ｏ，の代りにＹ２Ｏ２、Ａｌ、Ｏ，、Ｇａ、０．、等を
用いても全く同様な結果が得られた。また、スパッタリ
ングを行う雰囲気として、上記ＡｒとＨｌと１１．０と
の混合ガスのＡｒの代りにＨｅ、 Ｎｅ、 Ｋｒ、 Ｘ
ｅを用いた場合にも同様な結果が得られた。
なお、上記水素雰囲気中における酸化膜の還元において
、水素の露点（水蒸気含有量に対応する）が０℃を超え
るとカソード基体中の電子放出物質が変質して結果的に
電子放出特性が劣化するため、水素の露点は少なくとも
Ｏ′Ｃ以下であることが望ましい。なお、同雰囲気中に
は、さらに、窒素（Ｎ、）ガスやＡｒガスのような不活
性ガスを添加しても良い。
、水素の露点（水蒸気含有量に対応する）が０℃を超え
るとカソード基体中の電子放出物質が変質して結果的に
電子放出特性が劣化するため、水素の露点は少なくとも
Ｏ′Ｃ以下であることが望ましい。なお、同雰囲気中に
は、さらに、窒素（Ｎ、）ガスやＡｒガスのような不活
性ガスを添加しても良い。
また、還元温度は７００℃を下回るとＷの還元が十分に
行われず、１６００°Ｃを超えるとカソード基体中の電
子放出物質が変質して電子放出特性が劣化するため、７
００〜１６００℃の範囲が適当である。
行われず、１６００°Ｃを超えるとカソード基体中の電
子放出物質が変質して電子放出特性が劣化するため、７
００〜１６００℃の範囲が適当である。
［発明の効果］
以上述べてきたように、含浸形カソードの製造方法を本
発明の方法とすることによって、従来技術の有していた
課題を解決して、低温で長時間にわたり良好かつ安定な
電子放出特性を示し得る含浸形カソードの製造方法を提
供することができた。
発明の方法とすることによって、従来技術の有していた
課題を解決して、低温で長時間にわたり良好かつ安定な
電子放出特性を示し得る含浸形カソードの製造方法を提
供することができた。
第１図は本発明の製造方法によって製造した含浸形カソ
ードの概略構成を示す断面図である。 １・・・カソード基体、 ２・・・高融点金属（Ｗ）
、３・・・空孔、 ４・・・ＭＯ製カップ、
５・・・Ｗ−Ｓｃ、 Ｏ，薄膜、 ６・・・Ｔａ製ス
リーブ、７・・・Ｗ芯線、 ８・・・アルミナ
被覆、９・・・ヒータ
ードの概略構成を示す断面図である。 １・・・カソード基体、 ２・・・高融点金属（Ｗ）
、３・・・空孔、 ４・・・ＭＯ製カップ、
５・・・Ｗ−Ｓｃ、 Ｏ，薄膜、 ６・・・Ｔａ製ス
リーブ、７・・・Ｗ芯線、 ８・・・アルミナ
被覆、９・・・ヒータ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＷもしくはＭｏなどの高融点金属からなる多孔質基
体に電子放出物質を含浸させ、その電子放出面にＷと、
Ｓｃ、Ｙ、Ａｌ、Ｇａの中から選ばれる少なくとも１種
、もしくはそれらを主体とする金属の酸化物との混合物
からなる薄膜を形成してなる含浸形カソードの製造にお
いて、Ｗは酸化せず上記Ｓｃ等の金属のみを酸化し得る
雰囲気中でＷと上記Ｓｃ等の金属あるいはその酸化物と
を電子放出面にスパッタリングすることによって上記混
合物からなる薄膜を形成することを特徴とする含浸形カ
ソードの製造方法。 ２、ＷもしくはＭｏなどの高融点金属からなる多孔質基
体に電子放出物質を含浸させ、その電子放出面にＷと、
Ｓｃ、Ｙ、Ａｌ、Ｇａの中から選ばれる少なくとも１種
、もしくはそれらを主体とする金属の酸化物との混合物
からなる薄膜を形成してなる含浸形カソードの製造にお
いて、その電子放出面にＷまたはＷを主体とする金属の
酸化物と上記Ｓｃ等の金属の酸化物との混合物からなる
薄膜を形成した後水素または水素を含む雰囲気中で加熱
することによって、ＷまたはＷを主体とする金属と上記
Ｓｃ等の金属の酸化物との混合物からなる薄膜を形成す
ることを特徴とする含浸形カソードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4537990A JPH03250529A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 含浸形カソードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4537990A JPH03250529A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 含浸形カソードの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03250529A true JPH03250529A (ja) | 1991-11-08 |
Family
ID=12717636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4537990A Pending JPH03250529A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 含浸形カソードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03250529A (ja) |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP4537990A patent/JPH03250529A/ja active Pending
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