JPH103846A - 陰極線管用の含浸された陰極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単に実現され、経済的であり、
陽極の放出率に対し中性の影響を有し、同時に、高信頼
性かつ再現可能な陽極の支持部への位置決めが保証され
る放出陽極の支持部への組み付け方法の提供を目的とす
る。 【解決手段】 本発明の支持部ディッシュ（１３）内に
設けられた耐熱性材料の放出陽極（１）を上部に含む含
浸された陰極を製造する方法によれば、ディッシュの支
持部への半田付けが陽極とその支持部との間に設けられ
た金属材料の溶融により行われる。上記金属は、陰極の
動作温度と、放出陽極を構成する構成部品の融点との間
に融点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含浸された陰極を
製造する方法に係り、特に、電子銃を陰極線管に取り付
ける方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】含浸された陰極は、放出材料（バリウ
ム、ストロンチウム、カルシウム、アルミニウム、セシ
ウム等）で含浸された耐熱性材料（タングステン、モリ
ブデン、レニウム等）からなる多孔性放出陽極を含む。
上記陽極は、一般的に小さい耐熱性金属ディッシュ（タ
ンタル、モリブデン等）の形をなす支持部上に配置され
る。上記陽極とディッシュのユニットは陰極の上部を形
成する。

【０００３】放出陽極及びその支持部は、陰極の製造の
種々の段階及び陰極線管の高い動作温度に耐えることが
できる機械的なユニットを形成するよう組み立てられ
る。更に、陽極とその支持部との接触は、陰極の性能を
保証するためできるだけ良好にするべきである。従来、
含浸された陰極の上部を作成するため種々の方法が使用
されている。一つの方法は、支持部との半田付けを容易
に行うため放出陽極の裏面に被膜を堆積することによ
る。上記被膜は、一般的にモリブデン及びレニウムの粉
末に基づいている。上記方法の主な欠点は、上記被膜が
高価であること、蒸発及び堆積の程度が高いため収容す
るのが困難であること、支持部上に堆積される量を制御
及び再現する困難さにより境界の厚さが変化しやすくな
ること、小さい寸法（２ｍｍ未満）の陰極への被覆が不
可能であること、及び、溶接を行うため被膜で覆われた
陽極の表面の調整が必要とされることである。

【０００４】１９９３年６月８日にエル アール ファ
ルセ(L. R. Falce) 他に発行された米国特許第５，２１
８，２６３号明細書に記載された第２の方法は、支持部
を部分的に覆う蓋又は断片によって支持部上の陰極の放
出陽極を塞ぐ。蓋は陽極が管内へ放出し得るよう開口を
有する。蓋は支持部と半田付けされ、陰極の上部と共に
単一の断片を形成する。上記方法の主な欠点は、上記構
造を作成する際に陰極の重量が増加し陰極の活性時間に
有害であること、陽極と陰極の残りの部分との間の低い
熱伝導率が陰極の全体的な性能に害を与えること、斜め
に又は高い自由度で陽極を組み立てる危険性があるこ
と、陰極の前面にある銃の電極と陽極の表面との間に金
属片が存在し、その片が印加された電界の構造を変形さ
せること、及び、引き続いて材料が陰極の出口で陽極の
表面に堆積して陰極からの出力を低下させることであ
る。

【０００５】１９９２年１２月１５日にケー エス リ
ー(K. S. Lee) に発行された米国特許第５，１７１，１
８０号明細書に開示された第３の方法は、陽極をその支
持部上に半田付けをすることなく直接的に組み立て、次
に、結合を形成するため、陽極中に含有された放出物が
支持部と化学反応を生じるように、部品の組立体を高温
の水素炉内で処理することからなる。上記方法の主な欠
点は、陽極中に含有された放出材料が支持部との結合が
形成され得るよう損失し、陰極の使用期間を短縮させる
こと、水素炉内の処理には多数の小さい寸法の部品の山
だけが必要とされること、陽極の正確な位置決めは、炉
内の処理の間、或いは、化学反応中の位置決めの際に生
じる動きによって保証されないこと、位置決めの安定性
が使用中の陽極に対し保証されないこと、及び、生成物
が剥離する可能性があることである。

【０００６】１９９２年７月２日にジェー チョイ(J.
Choi) に発行された米国特許第５，１２８，５８４号明
細書に開示された第４の方法は、接合されるべき両方の
表面を粗くする予備的な処理と共に、陰極陽極を支持部
と直接に半田付けすることからなる。半田付けは電気抵
抗により行われ、両方の構成部品の間に良好な接点を形
成することにより容易に行われる。上記方法の最大の欠
点は、耐熱性材料を半田付けするため必要な電力が、陽
極に含有された放出物を部分的に変成又は破壊する著し
い温度上昇を生じさせること、陰極を電子銃に組み付け
る際に、弱く、脆いままの状態であるので半田が脆弱で
あること、半田を形成するため粗くされた陽極の面を調
整する必要があること、及び、小さい寸法（２ｍｍ未
満）の陽極の表面の調整が困難であることである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、含浸された陰
極を製造する方法、より詳細には、上記従来技術の欠点
が解決され、高信頼性かつ再現可能であり陽極の支持部
への位置決めを保証すると同時に、容易に実施され、経
済的であり、並びに、陽極の放射率に対する影響は中性
である放出陽極の支持部への組み付け方法が要求され
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による含浸された
陰極を製造する方法は、耐熱性材料からなる多孔性放出
陽極を耐熱性材料からなる支持部の内側に半田付けする
段階からなり、半田付けを容易に行うため、純粋な金属
材料が放出陽極とその支持部との間に設けられている。
特に、本発明の有利な実施形態において、輸送材料は放
出陽極とその支持部との間に設けられた薄い金属タブで
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に示されるように、含浸され
た陰極は、一般的に円筒状本体２を含み、その円筒状本
体２の端は放出陽極１を構成する陰極の上部である。多
くの場合に放出陽極１は、大抵タンタル又はモリブデン
からなる支持部１３上に設けられ、基本の材料としてタ
ングステンを含有する。本体２の内側には加熱素子５が
挿入される。円筒部４は、陰極の外側裾部を形成し、組
立体の熱効率を高めるため、加熱素子５により生成され
た熱の損失を防止する熱保護部として機能する。陰極の
本体２は、例えば、図２に示されたような位置６で本体
２と半田付けされ、かつ、外側裾部４に半田付けされた
細長い片３により保護部の内側の位置に維持される。

【００１０】陰極の種々の素子の組立に関する困難な問
題の一つは、陽極１のその支持部１３への接続である。
この接続は、１２００°Ｃを超える高い動作温度で、機
械的に強固であり、優れた熱伝導を与え、陽極の放出特
性に向けて中性であることが必要とされる。放出中の安
定性、使用期間、アーク時間、及び放出閾値の安定性の
パラメータは、本質的に残りの陰極構造体に対する陽極
の機械的強度に依存する。

【００１１】放出陽極及びその支持部は耐熱性材料から
なるので、半田付けにより両方の構成部品の直接的な接
続を行うことは非常に難しい。従来技術に示された多数
の解決法では、陰極線管の主要部品を大量生産するため
に必要な再現特性を備えた、簡単、高信頼性、並びに安
価な方策が与えられない。加熱素子５と陽極との間の熱
伝導を最適化することが可能である優れた接触を、耐熱
性金属支持部１３と放出陽極１との間に得るため、陽極
の多孔性を破壊することなく、並びに、放出特性を変え
ることなく、一体的に半田付けすることにより材料を接
合することが必要である。このため、非常に高い温度の
半田付けは禁止される。

【００１２】図２に示されるように、本発明は、放出陽
極１とその支持部１３との間に、化学的に中性であり、
かつ、陽極の放出特性を劣化させないように十分に低い
温度で両方の構成部品の半田付けが行える金属性輸送材
料８を挿入することを提案する。このため、選定された
材料は、陰極の動作温度と、陽極を構成する金属の動作
温度の間に融点を有することが必要である。

【００１３】陽極とその支持部との間の境界として設け
られた輸送材料は、金属粉末、平たいリボン、又は、線
材の形をなす。特に、熱出力の理由から、陰極の重量及
び／又は寸法を低減させるべく輸送材料の量を最小限に
抑えることが必要であるため、本発明の有利な一実施例
によれば、輸送材料は真空蒸着により支持部１３上に直
接被覆される。この方法によれば、材料８の層の厚さ
は、好ましくは１乃至２５ミクロンに制御される。この
厚さは、陰極の熱出力特性に影響を与えることなく、放
出陽極１と支持部１３との間に良好な半田可能性が得ら
れる厚さである。

【００１４】

【実施例】本発明の他の好ましい実施例によれば、輸送
材料は、厚さが１乃至２５ミクロンの範囲で選択された
薄い金属タブの形をなす。タブは、輸送材料の重量を低
下させるため、支持部１３と陽極１との間の全接触面を
占有しないよう切断される点が有利である。しかし、陽
極とその支持部との間で高信頼性の半田付けを行うため
には、半田付けされるべき構成部品の小さい寸法を考慮
して、輸送材料で覆われる表面は十分な大きさが必要で
ある。一般的に丸みを帯びた形状の陽極面の表面積の
０．４乃至０．７倍の範囲のタブ表面積は、優れた信頼
性の条件下で構成部品の半田付けを保証し得ることが実
験によって示された。

【００１５】支持部１３の内側を表わす図３に示されて
いるように、タブ１０は、例えば、一般的にディッシュ
状の支持部１３への挿入の際に自動的に中心を合わせる
のに有利である四隅が丸められた矩形状をなす。この方
法によれば、半田付け点９を陽極１の中心部に置くこと
により、陽極１の支持部１３への半田付けが更に確実に
行われる。直径１．２７ｍｍの環状の円筒状放出陽極の
場合に、例えば、金属の厚さが１乃至２５ミクロンの間
で選定可能である長さ１．１ｍｍ、幅０．６ｍｍの金属
タブが選択される。

【００１６】境界材料８の金属は、陽極とその支持部と
の間で良好な機械的接続を保証することが可能であると
共に、高温で化学反応を起こさないように選択される。
同様に、その融点は、陽極の放出特性を低下させないよ
うに十分に低くしなければならない。本発明を実現する
ため、純粋又は合金の形態に係わらず種々の金属が使用
され、ニッケル、クロム、バナジウム、及びレニウム
は、例えば、機械的な観点と放出陽極の放出特性に向け
た中性の観点との両方の点から優れた結果を示した。

【００１７】本発明の有利な一実施例によれば、純粋な
ニッケルがタブ１０を作成するため選択される。この金
属は、１２００°周辺の陰極の動作温度と、３４１０°
Ｃのオーダーのタングステン陽極の融点との間に１４５
３°Ｃの融点を有し、良好な熱伝導性と、タングステン
及びタンタルとの非常に良好な半田の実現可能性とを与
える。更に、ニッケルには磁性材料であり、陰極を構成
する構成部品の小さい寸法を考慮した場合に手動で行う
ことが非常に難しい電磁石によるタブのディッシュへの
自動化被覆を考慮することができるという付加的な利点
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による含浸された陰極の側断面図であ
る。

【図２】陰極の上部が分解図で表わされた本発明による
陰極の側面図である。

【図３】本発明の好ましい一実施例の平面図である。

【図４】本発明の好ましい一実施例の側断面図である。

【符号の説明】 １ 放出陽極 ２ 円筒状本体 ３ 細長い片 ４ 円筒部 ５ 加熱素子 ６ 半田付け位置 ８ 境界材料 ９ 半田付け点 １０ タブ １３ 支持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性材料からなる多孔性放出陽極を耐
   熱性金属支持部の内側に半田付けする段階を有し、 半田付けを容易に行うため、純粋な金属材料が上記陽極
   とその支持部との間に設けられている含浸された陰極を
   製造する方法。