JPS60115123A - Dispenser electrode and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a dispenser electrode having characteristics such as long life, high current density, and high speed, by welding a cathode cylinder, metal disc and heater cylinder simultaneously, and thus by achieving airtight enclosure of Bariumscandite agent. CONSTITUTION:A circular porous electrode base plate 21 formed into a curved surface is brazed to a cathode cylinder 221 via a filter metal 27 applied on the periphery of the base plate 21. Bariumscandite agent 26 is enclosed in a space 22a formed between the porous base plate 21 and the cathode cylinder 221. A metal disc 23 is fitted to the flange part of the cathode cylinder 221 for airtight sealing of the space 22a. A heater cylinder 222 which has a flange part and which houses a heater 25 is fixed to the other side of the metal disc and a heater 25 padded with a space filler is placed in the heater cylinder 222. The cathode cylinder 221, metal disc 23 and heater cylinder are welded together through a welding part 29.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高出力の磁子ｅ、例えばクライストロン進行波
・ｇに使用される高（流密鹿屋のディスベンザ陰極とそ
の製造方法に猟９、特に衛星塔載用の進行波ｕなどに使
用されて長寿命を有するディスペンサ陰極とその製造方
法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a disbenzer cathode used in a high-power magneto e, such as a klystron traveling wave g. The present invention relates to a dispenser cathode that has a long life and is used in a traveling wave u mounted on a satellite tower, and a method for manufacturing the same.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のき受型１芸極の７吋造金第１図を用いて説明する
。This will be explained with reference to Fig. 1 of the conventional 7-inch molded gold plate.

即ち、含浸型１嘘他基本（１）は１Ｖｉｏ製のヒータ円
筒（２）の一端部にｆｖＩｏ−Ｒｕろう材（３）全弁し
て固着され、このヒータ円１％５円（２）には埋込剤（
・りに埋込まＪしたヒータ（５）が設けられている。That is, the impregnated type 1 base (1) is fixed to one end of the heater cylinder (2) made by 1Vio with the fvIo-Ru brazing material (3) fully valved, and this heater circle 1% 5 yen (2) is the embedding agent (
- A heater (5) embedded in the rim is provided.

この含浸型陰極基本（１）はＡ立径３μ程此のタングス
テン粉末を水圧プレスで圧ｉＡｈ成形し俸・ヒトとした
麦、Ａ壁中で温菱２１ＵＯ”Ｃ−（’焼結し−Ｃイ尋ら
れｌこ比重が１６程度の多孔質タングステン基体に電子
放射物質で必るＢａＯ、Ａ４０ａ　、　ＣａＯを溶融含
浸したものでめる。ただし電子放射物質の含浸は含浸温
度が約ｘｓｏｏ゛ｃであるため、後述Ｊ−るＭｏ　−ｎ
ｕろう材の約２０００　’Ｃ；のろう付は後行なわれる
。This impregnated cathode basic (1) is made by molding this tungsten powder with a hydraulic press of about 3 μm in vertical diameter and making it into a grain. It is made by melting and impregnating a porous tungsten substrate with a specific gravity of about 16 with electron emitting substances such as BaO, A40a, and CaO.However, when impregnating the electron emitting substance, the impregnation temperature is about Therefore, J-ruMo-n described later
Brazing of the solder metal at approximately 2000'C is carried out later.

また埋込剤（４）はアルミナの粉末を有機性ノくインダ
で泥状にして埋込み、その後焼結工程を行なうことによ
りヒータ（５）は固着される。Further, the embedding agent (4) is made by turning alumina powder into a muddy form with an organic indulator and embedding it, followed by a sintering process to fix the heater (5).

上述した構造からなる含浸型１憾は、１乃至２Ｖ憶の高
直流密度（直流）を取り出し得る１芸極として高出力の
進行波・Ｕやスライストロンなどに用いられている。そ
して近年両足放送の発展（二伴ない、衛星搭載用進行波
官ＪｉＪ除極への応用が進められている。The impregnated type device having the above-mentioned structure is used in high-output traveling wave U, slicetron, etc. as a technique capable of extracting a high direct current density (DC) of 1 to 2 V. And in recent years, the development of two-legged broadcasting (two-legged broadcasting) is progressing, and its application to satellite-mounted traveling wave carriers JiJ depolarization is progressing.

しかしながら衛星塔載用などの場会は約１０年の寿命保
証が必要で必９、従来の含浸型原物ではこの寿命保証が
被同視されている。However, in applications such as satellite mounting, a lifespan guarantee of about 10 years is necessary, and this lifespan guarantee is ignored in conventional impregnated originals.

その理由は電子放射物質が動作時間と共に熱蒸発し、つ
いには枯掲してし祉うためである。従って長寿館壓隘極
にするためには、電子放射物質の含授量を多くしてやる
必要がある。The reason for this is that the electron emitting material evaporates thermally over time and eventually dies out. Therefore, in order to achieve longevity, it is necessary to increase the content of electron emitting substances.

その一つの手段として多孔質タングステンの比重を１２
乃至１４程度にして壁孔率を尚くｒることにより電子放
射物質の′４υ量を多くする方法があるが、この方法は
、逆に空孔率が増加するため熱蒸発量が増加し好ましく
ない。One way to do this is to increase the specific gravity of porous tungsten to 12
There is a method of increasing the amount of electron emitting material by reducing the wall porosity to about 14 to 14, but this method is preferable because the porosity increases and the amount of heat evaporation increases. do not have.

他の手段として陰極基本の肉厚を厚くする方法もあるが
この方法は陰極の速厖υ性の点から好ましく　シ辷　い
　。Another method is to increase the thickness of the cathode base, but this method is preferable from the viewpoint of rapid removal of the cathode.

この理由について実例を用いて説明すると、第１図に示
す陰極の１嘘他基本ｔｌ）は１■径が８ｈＪＬで表面は
曲率を有しているが、平均の厚さは２／ＩＮ　ｌ：設計
さＪｔている。このような陰極基本（１）を動作温度１
０２０“Ｃ９放射屯流密度１．５’　Ａ／１７１１１で
動作させた時の寿命時間（陰極小流が１０％低下した時
の時間を寿命時間とする）は約５００００時間である。To explain the reason for this using an example, the cathode shown in Figure 1 has a diameter of 8hJL and a surface with a curvature, but the average thickness is 2/INl: Designed by Jt. This kind of cathode basic (1) is operated at 1
The lifetime when operated at 020"C9 radial flow density 1.5' A/17111 (lifetime is defined as the time when the cathode flow decreases by 10%) is about 50,000 hours.

従って寿命時間を１０００００時間程度にするだめの陰
極基体（１）の厚さは電子放射物質の含浸量を２倍にす
るために４朋程度必要であることが見積られる。Accordingly, it is estimated that the thickness of the cathode substrate (1) in order to increase the life time to approximately 100,000 hours is required to be approximately 4 mm in order to double the amount of impregnated electron emitting material.

一方；“ｌさ２・・＋７１１の場汗はヒータ点火後陰部
温度が上昇して陰極ＩＥ流が安定するまでには約１０分
間を蒙するが、！！メさ４　ｉ＋Ｉ＋４の」烏合は１７
分もの長時間を必要とし、実用的でない。この」理由は
、原物の速動性は一般旧に仄の式で与えられ、１ｊｄ成
材料の中で最も比重の尚い陰極基本（゛タングステン）
の体積が増加Ｊ−るためである。On the other hand, it takes about 10 minutes for the genital area temperature to rise and the cathode IE flow to stabilize after the heater is ignited.
It takes many minutes and is not practical. The reason for this is that the rapidity of the original material is generally given by the following formula, and the cathode basic material (tungsten) has the lowest specific gravity among the 1JD materials.
This is because the volume of J- increases.

但し　ｔ：１．！極をＴ’Ｃまで上げるに袋する時間ρ
：比慮 Ｖ：体積 Ｃ：比熱 ′ｒ：温度 ＰＩ（ニヒータ市力 前述した問題点を改良した１茜他としては第２図に示す
ような構造をもつＬ型１婆極と呼ばれる陰極が提唱され
ている。However, t:1. ! Time ρ to raise the pole to T'C
：Reference V：Volume C：Specific heat 'r：Temperature PI (Nihita Shiroku) Akane et al. proposed a cathode called an L-type 1b pole with the structure shown in Figure 2, which improved the above-mentioned problems. has been done.

即ち、隔壁部（１均を有するや１曲形状１■形のモリブ
テン製陰極支持体Ｕシの上ｔ１１１窒洞都（１２ａ）内
には電子放射物質ｄｆｉ）が収納され、端部には多孔質
タングステンからなる陰極基体ｕｌ）が、がしめ法によ
ってかしめ部ｔｉ７４で固着されており、下部全洞部（
１２ｂ）内には埋込剤（Ｅカに埋込まれたヒータｊ１５
Ｊが設けられている。That is, the partition wall part (electron emitting material dfi in the upper t111 nitrogen cave (12a) of the molybdenum cathode support U having a curved shape of 1 mm) is housed, and the end part has porous holes. The cathode substrate ul) made of high quality tungsten is fixed at the caulking part ti74 by the caulking method, and the entire lower cavity (
12b) contains an embedding agent (heater j15 embedded in E).
J is provided.

次にこのＬ型隙極の製造方法について述べると、モリブ
デン製陰極支持体ｕ２１の下部空？１一部（１２ｂ）に
ヒ−タ（１５１を埋込剤圓で埋込み、真空中あるいは還
元雰囲気中で１８００Ｃ，２時間焼結Ｊ−る。次に、上
部空４ｉｆ１部（１２ａ）内に電子放射吻質μωτ収納
し、さらに多孔質タングステンからなる１芸極基体（、
υを上部空洞部（１２ａ）の開口上端部に凪合せ、侵械
＋ｉＤな、かしめ法によシかしめ部すθで支持体（ＩＪ
と陰極基体法υを固着する。以上の工程によってＩＬＪ
ｉ’６極は完成する。Next, the manufacturing method of this L-shaped gap electrode will be described. 1 part (12b) is filled with a heater (151) using a embedding agent round, and sintered at 1800C for 2 hours in a vacuum or reducing atmosphere.Next, electrons are injected into the upper space 4if 1 part (12a). It houses the radial proboscis μωτ, and also has a one-art base made of porous tungsten (,
Align υ with the upper end of the opening of the upper cavity (12a), and swage the support body (IJ
and fix the cathode substrate method υ. Through the above process, ILJ
The i'6 pole is completed.

し少るに、この陰極の揚・計、陰極基体駄υヶ１浪他支
持体１１々にＬｄ層するのには、〃為しめ法しか匣用ｒ
ることがごさない。このため、陰極基本（［υと陰極支
持体す４を−ｉ全に気がシールして上部空洞部（１２ａ
）を密閉」−ることは不ｉ’Ｊ’　＋＋巳である。その
ため電子放射物＊ｔｕｉ）が異常蒸発し、陰極の短寿命
及び異常蒸発物の他屯憾への付着のための′α内放屯事
故などで問題となっていた。However, in order to deposit the Ld layer on the cathode, the cathode substrate, the support 11, etc., the only method that can be used is the method.
Things don't go by. For this reason, the cathode base ([υ) and the cathode support 4 are sealed completely with air, and the upper cavity (12a
) is not sealed. As a result, electron emitters *tui) are abnormally evaporated, causing problems such as a short life of the cathode and an internal radiation accident due to the abnormal evaporated materials adhering to other parts.

この哄憾Ｃ陰極基体妓ηの固’ｉＲにかしめ法しか使用
できない理由について、さら（二浦足づ−ると、電子放
射物賀熊を図に示す位置に収納した状態で陰惺基体（１
υと陰極支持体１１２１をろう付する必要が必るが、こ
のような作業は１区子放射物質ｕｂｌの融点（約１８０
０’Ｃ）に対し、ろう材（Ｍｏ　−Ｒｕ　）の融点（約
１９５０　Ｇ）が高いためである。Regarding the reason why only the caulking method can be used for the solid iR of this emitting C cathode substrate (Niura), I further explained that with the electron emitter housed in the position shown in the figure, 1
Although it is necessary to braze the cathode support 1121 to
This is because the melting point (about 1950 G) of the brazing filler metal (Mo-Ru) is higher than that of the brazing material (Mo-Ru).

更に、かしめ部１７）で完全な気密シールが出来ない理
由について補足すると多孔質タングステンからなる陰極
基体Ｉはタングステン粉末の焼結体であシ、さらにＭＯ
ｓの陰極支持体ｕ４は埋込剤ζ１滲の焼結工程で高温の
処理を受けているため、かしめ作業時に充分な圧縮強既
でかしめることは不可能であり、かしめ部Ｕ″０で完全
な気密シールすることができない。Furthermore, to explain why the caulked portion 17) cannot provide a perfect airtight seal, the cathode substrate I made of porous tungsten is a sintered body of tungsten powder, and MO
Since the cathode support u4 of s is subjected to high temperature treatment in the sintering process of the embedding agent ζ1, it is impossible to caulk it with sufficient compression strength during the caulking operation, and the caulking part U″0 It is not possible to create a complete airtight seal.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した諸問題点に鑑みなされたもので６９、
衛星搭載用進行波・αなどに使用して好適な長寿命、高
「区υＩＬ密度、速動型を兼ね備えたディスペンサ陰極
及びその製造方法を提供することを目的としている。The present invention was made in view of the problems mentioned above69,
The object of the present invention is to provide a dispenser cathode that has a long life, a high density υIL, and a fast-acting type suitable for use in traveling waves and α for satellites, and a method for manufacturing the same.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本＠明はタングステン粉末単体もしくはタングス
テン粉末と酸化スカンジウム粉末を圧、ｌ１ｉｉ成形後
焼結してなる多孔質の陰極基板と、陰極基板の周辺部に
気密にろう付固着された陰・薦円面と、陰極基板と陰極
円筒（＝より祷成される空間部に収納されたバリウムス
カンデイト剤と、このバリウムスカンデイト剤ｆ密ＩＡ
］するよう（二函億円筒の端縁部に固着された金属円板
と、金属円板に一方の端部が固着されたヒータを収納Ｊ
−るためのヒータ円筒とよシなることを特徴とｒるディ
スペンサ１会極とその製遠方法であり、ｉｌ！ｆに製造
方法ではバリウムスカンデイト１１すを、よシ低温で陰
部基板と陰極円１語及び舗絹円板からなる空間部に気密
収納するために陰１砿円筒と金属円板、及びヒータ円筒
とを同時にアーキング法、重子ビーム浴嶺法あるいはレ
ーザ（ｄ接法ＣＬｉ！、１看すること奮特敢としている
。In other words, this book uses a porous cathode substrate made by sintering tungsten powder alone or tungsten powder and scandium oxide powder after compression molding, and a cathode electrode hermetically soldered to the periphery of the cathode substrate. A barium scandate agent housed in a space formed by a circular surface, a cathode substrate, and a cathode cylinder, and this barium scandate agent f-dense IA.
] (A metal disk fixed to the edge of a two-fold cylinder and a heater whose one end is fixed to the metal disk are stored.)
This is a dispenser 1 pole and its manufacturing method, which is characterized by the same characteristics as a heater cylinder for use in heating. In the production method f, in order to airtightly store barium scandate 11 at a very low temperature in a space consisting of a shade substrate, a cathode circle, and a silk disk, a shade cylinder, a metal disk, and a heater cylinder are used. At the same time, the arcing method, the multiplex beam ridge method, or the laser (d-tangential method CLi!) is being used.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に、本づ１１明のディスペンサｉ裟極の一実施例を第
３図によυ説明する。Next, an embodiment of the dispenser according to the present invention will be described with reference to FIG.

即ち、曲面状に成形さＡした円形の多孔質の陰極基板シ
υは周辺部において、ろう材シフ）を介して隅極円筒（
：ｌ’１．）にろう付され、この陰極円ｌ＃（２２□）
の１会極基板シυと反対１１１１の端部には７ランク部
が形成されている。この多孔質基板シυと陰極円筒（２
２１）により形ｍされた空間ｉｆＢ　（２２ａ）　を二
はバリウムスカンデイト剤１ｆ１（９が収納されている
。そして、この哄・富円筒（２２＋）の７ランク部（二
は金属円板り漕が固着され、空間部（２２ａ）を気密シ
ールするよりに・ｒつ′〔いる。金属円板１−の陰極円
筒（２２□）と反対１１１１１にはフランジ郡を有する
ヒータｖ９を収ηｔ’ｊするヒータ円ｊ句（２２２）が
固着され、このヒータ円筒Ｑ２２）内には埋込ｆｉｌｌ
　ｂ！（１）に址込まれたヒータ（２■が設けられてい
る。図においてし＠は、１呉・菖円＋ｒｉｌ　（２２θ
輩Ｈｉ円板（ハ）及びヒータ円筒■２Ｄを向ｊＭする定
めの俗接部である。That is, a circular porous cathode substrate υ formed into a curved shape A is connected to a corner pole cylinder (
:l'1. ), and this cathode circle l# (22□)
A 7-rank portion is formed at the end 1111 opposite to the first polar board υ. This porous substrate υ and cathode cylinder (2
The space ifB (22a) shaped by 21) contains the barium scandate agent 1f1 (9). is fixed to airtightly seal the space (22a).A heater v9 having a flange group is installed at 11111 opposite to the cathode cylinder (22□) of the metal disk 1-. A heater cylinder (222) is fixed to the heater cylinder Q22).
b! There is a heater (2) embedded in (1).
This is a regular contact part that faces the Hi disc (c) and the heater cylinder (2D).

次に各部について説明すると、１裟僕基板ＣＤは平均杭
径３μｍのタングステン粉末と″−１′均拉径３μｍの
酸化スカンジウム粉末をそれぞλＬ　９５　ｗｔ　ｑ６
の比率で混罰し、この粉末をラバーの中に入れ水圧プレ
スで圧、潴する。その後真空中あるいは水紫中ｉ？　１
７００゛Ｃ（ニガｌ）棲し、箪孔４１７係の焼１清１１
トと吏る。次に、この焼結４り）二切ｉツリ那工１生金
艮くするため（二：１ｌｉＪ　ｋｌ“４温水素炉で會浸
する。次に、この銅會反戊結体を旋盤加工し、陰極基板
形状例えば直径８、μｍ、肉厚ｌ　１ｍに加工し、次に
銅を硝酸中及び高温水素炉中で除去し多孔質の陰極基板
１２υを得る。Next, to explain each part, the first substrate CD is made of tungsten powder with an average pile diameter of 3 μm and scandium oxide powder with a −1′ uniform diameter of 3 μm at λL 95 wt q6.
Mix the powder in the following ratio, put this powder into a rubber, press it with a hydraulic press, and press it. Then in a vacuum or in water? 1
700゛C (Niga l) inhabits, 417 pits, Yaki 1 Kiyo 11
I scream. Next, this sintered body is immersed in a 4-temperature hydrogen furnace to make it into raw metal (2:1liJ kl).Next, this sintered body is lathe-processed. Then, the cathode substrate is processed into a shape of, for example, 8 μm in diameter and 1 m in thickness, and then the copper is removed in nitric acid and in a high-temperature hydrogen furnace to obtain a porous cathode substrate 12υ.

陰極円筒（２２１）はモリブデン棹体を切削加工によっ
て製作する。The cathode cylinder (221) is manufactured by cutting a molybdenum rod.

この原物円１苛Ｇ！２１）の頂一部に陰極基板Ｉ２刀を
組合せＭｏ−Ｒｕろう材ｕ９）を塗布した後、水素炉中
で短時間２１００’Ｃ：に昇温し、ろう付は部分に隙間
がないよう（二気密シールする。このろう付は作業時に
は陰極基板−υの裏側の面でバリウムスカンデイト剤（
７！Ｑと対向する面にはろう材が付層しないようにして
おくことが公表である。This original yen is 1 G! After combining the cathode substrate I2 on the top part of 21) and applying Mo-Ru brazing material u9), the temperature was raised to 2100'C for a short time in a hydrogen furnace, and the brazing was done so that there were no gaps in the parts ( During this brazing process, use a barium scandate agent (
7! It has been announced that the surface facing Q should not be coated with brazing material.

次のバリウムスカンデイト剤りψの製造方法は、先づＢ
ａＣＯ３＃末とＳｃ２０ｇ粉末をモル比で３：２となる
よう（二混合し、さら（二微量の有機性ノ（インダを加
えて混錬する。次にプレス機で外径６υＩ翼、肉厚２ｍ
界に圧縮成形し錠剤に製作する。次に、この錠剤を空気
炉（二人れ、まず９００℃に昇温し、ＢａＣ０ａをＢａ
Ｏに分解する。さら（２１４００℃まで昇温して１５時
間保持することによｊｌ）　Ｂａ３Ｓｅ４０ｇの錠剤を
得る。The following method for producing barium scandate agent ψ is first B.
Mix aCO3# powder and Sc20g powder at a molar ratio of 3:2, and then knead by adding a trace amount of organic powder. 2m
It is then compressed into tablets. Next, the tablets were heated in an air oven (both of us first raised the temperature to 900°C, and the BaC0a was
Decomposes into O. Further (by raising the temperature to 21,400°C and holding it for 15 hours), 40 g of Ba3Se tablets are obtained.

Ｂａ２８ｃ２０！１の錠剤を得る場合にはＢａＣＯ５と
５ｃ２０３をモル比で２＝１に混合したものを用いＢａ
３Ｓｅ４０゜の時と異なるところは、焼成反応温度を１
００００にする点である。To obtain Ba28c20!1 tablets, use a mixture of BaCO5 and 5c203 in a molar ratio of 2=1.
The difference from the case of 3Se40° is that the calcination reaction temperature was changed to 1
The point is to set it to 0000.

ヒータ円筒（四２）はモリブデン＃木を切削加工するこ
とによって製作される。The heater cylinder (42) is manufactured by cutting molybdenum wood.

ヒータ（ハ）は３　％　Ｈｅ−Ｗ線をダブルヘリカル状
にコイリング成形して得られる。The heater (c) is obtained by coiling a 3% He-W wire into a double helical shape.

埋込剤ｅａはアルミナであシ、ヒータ円筒に）Ｄにヒー
タシ国を入れ、アルミナ粉末を有截性バインダで混錬し
、泥状化したものを流し込牟、その後乾燥、焼結の工８
を経ることによって得られる。The embedding agent EA is alumina, the heater cylinder is put into the heater cylinder (D), the alumina powder is kneaded with a concrete binder, the slurry is poured into the cylinder, and then the process of drying and sintering is carried out. 8
It can be obtained by going through.

次に本実施例の効果を列記する。Next, the effects of this embodiment will be listed.

１）電子放射物質の貝を従来の陰極の場合より多くする
ことができる構造であるため長寿命型陰極である。1) It is a long-life cathode because it has a structure that allows for more shells of electron emitting material than in conventional cathodes.

即ち、空孔率１７％、直径８鵡、厚さ２寵の含浸型陰極
基体を有する第１図に示す構造の陰極の場合の電子放射
物質の含浸量は５０　ｍｇであった。これ（二対し本実
施例のディスペンサ陰極の場合は、直径６　ｒｎｍ　Ｈ
厚さ２＋＋＋翼の電子放射物質をプレス成形して使用し
ているが、この場合の電子放射物質の量は１７０側であ
る。従って後工程の空気焼きによるＣＯ２ガスの抜は瀘
を見積っても第１図の４ａ造の陰極の３倍の電子放射物
質の盾を確保できる。このため、＠他励作中に電子放射
物質の熱蒸発（二よる枯渇のための寿命は本実施例の場
合第１図の１盛惚に対して３倍長く見積ることができる
。That is, in the case of a cathode having the structure shown in FIG. 1 having an impregnated cathode substrate having a porosity of 17%, a diameter of 8 mm, and a thickness of 2 mm, the amount of impregnated electron emitting material was 50 mg. This (2) In the case of the dispenser cathode of this example, the diameter is 6 rnm H
An electron emitting material having a thickness of 2+++ wings is press-molded and used, but the amount of electron emitting material in this case is on the 170 side. Therefore, even if we estimate the removal of CO2 gas by air firing in the post-process, it is possible to secure a shield of electron emitting material three times as large as that of the cathode of the 4a structure shown in FIG. 1. For this reason, the lifetime due to thermal evaporation (depletion due to double depletion) of the electron emitting substance during external excitation can be estimated to be three times longer in this embodiment than the one excitation shown in FIG.

史に補足説明すると、−子放射物質の蒸発斌は陰極の動
作温度を一定とした場合、陰極基板の空孔率によって決
まる。従って同一の空孔率の場合には、電子放射物質の
蒸発速度は同一と考えられる。従って不実〃出側のよう
（二従来の３倍もの電子放射物質の量の多い陰極の方が
、より長ンｉ命となる。As a supplementary explanation, the evaporation rate of the -son emitter is determined by the porosity of the cathode substrate when the operating temperature of the cathode is constant. Therefore, when the porosity is the same, the evaporation rate of the electron emitting material is considered to be the same. Therefore, a cathode with three times as much electron emitting material as a conventional cathode will have a longer life.

２）陰極基板の肉厚を従来の％に設計したため連動型で
ある。2) It is an interlocking type because the thickness of the cathode substrate is designed to be % of the conventional thickness.

即ち、従来の第１図の構造は陰極基板の空孔部（二電子
放射物質を含浸する方式であるため電子放射物質の含浸
量を増やすためには陰極基板の厚さを厚くするしか手段
がなかった。In other words, since the conventional structure shown in FIG. 1 is a method in which the holes in the cathode substrate are impregnated with a two-electron emitting material, the only way to increase the amount of impregnated electron emitting material is to increase the thickness of the cathode substrate. There wasn't.

これに対し、本実施例の場合は陰極基板以外の場所に電
子放射物質を収納するため陰極基板の肉厚を１籠にする
ことができた。On the other hand, in the case of this embodiment, the thickness of the cathode substrate could be reduced to one basket because the electron emitting material was housed in a place other than the cathode substrate.

実験によれば、従来の陰極の場合、ヒータ点火後、陰極
電流が安定するまでに１０分間を要していたが、本実施
例の陰極では６分１８」まで短縮することができた。According to experiments, in the case of a conventional cathode, it took 10 minutes for the cathode current to stabilize after ignition of the heater, but with the cathode of this embodiment, the time could be shortened to 6 minutes and 18 minutes.

３）新しい製造方法及び構成品材の改良によシ嘔子放射
物質異常蒸発金防ぐ構造とすることがｅきた。3) Through new manufacturing methods and improvements in component materials, it has become possible to create a structure that prevents abnormal evaporation of radioactive materials.

即ち、従来の第２図に示すＬ型哄極では陰極基板（１υ
と陰極支持体ｕ４の固着が、かしめ法によってしかでき
ないため、かしめ部面から４Ｌ子放射物質α０が異常蒸
発し、陰極の短寿命、−＃内放Ｉ−ｉ！、事故などを起
したが、本実施例では、先づ陰極基板りυと陰極円周（
２２１）をＭｏ−Ｒｕつう材（２θで完全に気智シール
し、次に電子放射物質であるバリウムスカンデイト剤Ｕ
りを収納し金属円板Ｖ、禿を用いて溶接部−９）で爵接
する方式を採用しているためバリウムスカンディト剤を
先金（二気密シールすることができ電子放射物質の異常
蒸発を防止することができた。That is, in the conventional L-shaped electrode shown in Fig. 2, the cathode substrate (1υ
Since the cathode support u4 can only be fixed by the caulking method, the 4L-emitting substance α0 is abnormally evaporated from the caulked surface, shortening the life of the cathode and -# internal emission I-i! However, in this example, the cathode substrate thickness υ and the cathode circumference (
221) was completely sealed with Mo-Ru material (2θ), and then treated with barium scandate agent U, which is an electron emitting substance.
This method uses a method in which the metal disk V and the bald surface are used to connect the barium scandit agent to the welded part (9), which allows the barium scandit agent to be sealed air-tightly and prevents abnormal evaporation of the electron-emitting material. could be prevented.

また金属円板（ハ）の材料にＲｅ金属を採用しているた
め、このＲｅと陰極円筒（２２θの構成材料であるＭｏ
は合金化し易く、浴接部での浴接作用時にＲｅ　−Ｍｏ
合金を形成しながら気密シールを行なう。とのＲｅ−ｆ
Ｖｌｌｏ合金はダクタイルであシ、このため以後の熱応
力（動・作中に加わる熱応カンに対しても強く、この部
分からファインクラックが発生することもない。従って
陰極動作中も気密性は保たれる。In addition, since Re metal is used as the material of the metal disk (c), this Re and the cathode cylinder (Mo, which is the constituent material of the 22θ)
Re-Mo is easily alloyed, and during the bath contact action at the bath contact part, Re-Mo
Create an airtight seal while forming the alloy. Re-f with
Vllo alloy is ductile, so it is resistant to subsequent thermal stress (thermal stress applied during operation and operation), and fine cracks do not occur from this part. Therefore, airtightness is maintained even during cathode operation. It is maintained.

４）尚磁流密度型陰極である。4) It is a magnetic current density type cathode.

本実施例のディスペンサ陰極は磁子放射物質として、バ
リウムスカンデイト剤を用いているため、バリウムアル
ミネート材を言浸した従来の含浸型＠極より電子放射特
性が良い。更に陰極基板にスカンジウム粉末を混合した
ものは、より好適な結果を得ることができる。このため
従来屋と同じ磁流密度で動作させる場合は陰極の動作温
度を下げ磁子放射物質の熱蒸発量を低下させることがで
きるため、長寿命となる。さらに蒸発量が低下するため
蒸発物による管内異常放屯現尿も低下させることができ
る。Since the dispenser cathode of this embodiment uses a barium scandate agent as the magneton emitting material, it has better electron emission characteristics than the conventional impregnated type @ electrode impregnated with barium aluminate material. Furthermore, more suitable results can be obtained by mixing scandium powder in the cathode substrate. Therefore, when operated at the same magnetic current density as the conventional one, the operating temperature of the cathode can be lowered and the amount of heat evaporation of the magneton emitting material can be reduced, resulting in a long life. Furthermore, since the amount of evaporation is reduced, the amount of urine discharged abnormally into the tube due to evaporated matter can also be reduced.

５）電子放射物質が空気中で安定なため取扱いが簡単で
ある。5) Since the electron emitting material is stable in the air, it is easy to handle.

即チ、バリウムスカンデイト剤はＢａＣＯ５と５ｔ２０
ｓとを適量混合し、空気中で１０００〜１４００”Ｃで
焼成したものであるため、構成物はＢａ３Ｓｃ４０ｇあ
るいはＢａ、、　５ｃ２Ｑ５あるいは両者の混合体が土
成分をしめるものである。従って空気中で安定である。So, barium scandate agent is BaCO5 and 5t20
s and calcined in air at 1000 to 1400''C, the composition is composed of 40 g of Ba3Sc, Ba, 5c2Q5, or a mixture of both as the soil component.Therefore, in the air It is stable.

このため製造工程での変質が少なく、完成した陰極個々
の電子放射特性のばらつきが小さく、品質的に安定であ
る。Therefore, there is little deterioration during the manufacturing process, and the variation in electron emission characteristics of each completed cathode is small, resulting in stable quality.

６）排気中のガス放出量が小さい。6) The amount of gas released during exhaust is small.

即ち、ＢａＣ０ａと３ｃ２０ｇ粉末を空気中１０００〜
１４００℃で焼成して得られたノくリウムスカンデイト
剤はＣＯ２ガスを含んでいないこと及び常温での安定性
が良いため、磁子管の排気時、原物点火時のガス放出量
が小さい。従って管内が汚染されることなく、良好な電
子放射特性を得ることができる。That is, 20g of powder of BaC0a and 3c was exposed to 1000 ~
The Norium Scandite agent obtained by firing at 1400℃ does not contain CO2 gas and has good stability at room temperature, so the amount of gas released during magneton tube exhaust and original ignition is small. . Therefore, good electron emission characteristics can be obtained without contaminating the inside of the tube.

７）磁子放射物質の含浸工程がないため陰極基板が漬汁
である。7) Since there is no step of impregnating the magneton emitting material, the cathode substrate is made of dipping sauce.

即ち、従来の含（５Ｃ！＆！！　ｉｓ極の場合、多孔質
タングステンの哄極基体上；二電子放射物質を載置し、
水素炉中で約１８００　’″Ｃに昇温して電子放射物質
を浴融させて含浸するが、この作業時に磁子放射物質で
あるＢａＯと基体金属であるタングステンが反応り電子
放射１ｉヒカの小さい反応物質ＢａｖＶＯ４を生じ好ま
しくなかったが、本実施例の陰極の場合は４子放射物質
の含浸工程がないため陰極基板が清伊である。That is, in the case of the conventional 5C!&!!is electrode, a two-electron emitting material is placed on the porous tungsten electrode substrate
The temperature is raised to approximately 1800'''C in a hydrogen furnace to melt and impregnate the electron emitting material. During this process, BaO, the magneton emitting material, reacts with tungsten, the base metal, resulting in an electron emitting radiation of 1i. Although this was undesirable as a small reactant BavVO4 was produced, the cathode substrate of this example is pure because there is no step of impregnating the tetragon emitting substance.

ＭｔＪ述した実施例では陰極基板の材質をば化スカンジ
ウム粉末とタングステン粉末の混合体の場合について説
明したがこれはタングステン粉末単体１タングステン粉
末羊体よｐなる陰極基板上に数１０００人のＯｓ　＋　
Ｒｕ　＋　Ｒｅ　＋　Ｉｒなどの貴金属を被穏したもの
であっても効果は同じであるし、更に金属円板もＢｅ　
’ｒ２属のほか、Ｒｅ−Ｍｏ合金でも良好な特性が期待
できる。In the embodiment described above, the material of the cathode substrate was a mixture of scandium baride powder and tungsten powder, but in this case, several thousand Os +
The effect is the same even if noble metals such as Ru + Re + Ir are tempered, and metal discs also have Be
In addition to the 'r2 group, Re-Mo alloys can also be expected to have good properties.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明のディスペンサ陰極とその製造方法
（二よれば長寿命、速鯛型、高市流密波型であ夛、磁子
放射物質の異常蒸発が防げ取扱いが簡単であり、かつ排
気中のガス放出−が小さく、陰極基板が清伊でめるディ
スペンサ函直を提供できる。As mentioned above, the dispenser cathode of the present invention and its manufacturing method (2) have a long life, are available in a fast sea bream type, a high flow wave type, prevent abnormal evaporation of magneton emitting substances, are easy to handle, and It is possible to provide a straight dispenser box with small gas emissions during exhaust and a cathode substrate that can be easily removed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

弗１図は従来の含浸屋＠極を示す一１面図、第２図は従
来のＬ型陰他を示す一１１ｍ図、第３図は本発明のディ
スペンサ陰極の一実施例を示す断面図である。 ２１・・・陰極基板　滴・・・陰極円部２２２・・・ヒ
ータ円筒　乙・・・金属円板冴・・・埋込剤　５・・・
ヒータ あ・・・バリウムスカンデイト剤２９・・・俗接都代理
人　弁理士　井　上　−男Figure 1 is a 11-plane view showing a conventional impregnator @ electrode, Figure 2 is a 111m view showing a conventional L-type cathode, and Figure 3 is a sectional view showing an embodiment of the dispenser cathode of the present invention. It is. 21...Cathode substrate Droplet...Cathode circular part 222...Heater cylinder Otsu...Metal disc Sae...Embedding agent 5...
Heater... Barium scandate agent 29... Secular capital agent Patent attorney Inoue - Male

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　タングステン粉末単体もしくは前記タングステ
ン粉末と酸化スカンジウム粉末を圧縮成形後焼結してな
る多孔質の陰極基板と、前ｉ己陰極基板の周辺部）＝ろ
う・ＩＪけ固ｉＪされた陰極円部と、前記陰極基板と前
記１裏極円筒により構成される空間部に１区１１りされ
７”こバリウムスカンデイト剤と、前δ己バリウムスカ
ンデイト剤金密閉するようじ前ｉ己陰極円１語の端Ａ−
茨ｉｉ１！に固着された金、４円板と、＋」ｉＪ　ｒ尼
金属円板；ニ一方の端１１μが固着されたヒータを収納
するためのヒータ円面とよりなることを特徴とするディ
スペンサ陰極。(1) A porous cathode substrate made by compression molding and sintering tungsten powder alone or the above-mentioned tungsten powder and scandium oxide powder, and the peripheral part of the cathode substrate) = wax-solidified cathode circle A space formed by the cathode substrate and the back electrode cylinder is filled with a 7" barium scandate agent, and a toothpick sealed with barium scandate agent gold. word end A-
Thorn ii1! A dispenser cathode characterized in that it consists of four circular plates of gold fixed to the metal disk; and a circular heater circular surface for accommodating a heater to which one end 11μ is fixed. （２）　バリウムスカンデイト剤がＢａ２Ｓｃ２Ｏ５あ
るいはＢａ２Ｓｃ２Ｏ５必るいはＢａ３Ｓ’ｃ４０ｇと
Ｂａ２　ｂｃ２０＊の混合体を主成分としていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディスペンサ陰
極。(2) The dispenser cathode according to claim 1, wherein the barium scandate agent is mainly composed of Ba2Sc2O5, Ba2Sc2O5, or a mixture of 40 g of Ba3S'c and Ba2 bc20*. （３）金＾・４円板の材質がＲｅ輩属あるいはＲｅ−Ｍ
。 合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１ｊｊＪ
　ｆｉｅ載のディスペンサ陰極。(3) The material of the gold and 4 discs is Re or Re-M.
. Claim 1jjJ characterized in that it is an alloy.
Dispenser cathode mounted on fie. （４）　タングステン粉末単体もしくは前６．２タング
ステン粉末と筬化スカンジウム粉末を圧縮成形後焼結し
でなる陰極基板の周辺部に１ｖｌｏ製の１棋極円筒ｋ　
Ｍｏ　−Ｒｕろう材をぼ用して−Ａ密にろう付固着する
工程と、ＢａＣＯ５と５ｃ２０ｓ’　ｔ’　ｒＪＡ　８
し窒気中で１０００　’Ｃ乃至１４００　にで焼結して
１′ト成しｌこバリウムスカンデイト剤を前記陰極基板
と前記陰極円！旬によシ構成される空間に収納ｊ−る工
１呈と、１」ｕ記陰極円面と。 前記空間を密閉する佐属円板及びヒータを収納するヒー
タ円面とを同時に浴接方法ご固着することを特徴とする
ディスペンサは画の製造方法。 （ｉ、ｊＪ　ｊ＆接方法が、アーキング法あるいは電子
ビーム直接法あるいはレーザ溶接法でおることを特徴と
する特許ル肖求の範囲第４項、１己・哉のティスペンサ
陰極の５Ａ遺方法。(4) A 1vlo cylinder is attached to the periphery of the cathode substrate, which is made by compression molding and sintering tungsten powder alone or 6.2 tungsten powder and scandium refractide powder.
The process of tightly brazing and fixing -A by using Mo -Ru brazing material, and BaCO5 and 5c20s't' rJA 8
The barium scandate agent is then sintered at 1000 to 1400 C in nitrogen atmosphere to form a 1' barium scandate agent on the cathode substrate and the cathode circle. In the space that is constructed according to the season, there is a space for storage, and a cathode circular surface. A method of manufacturing a dispenser is characterized in that a retainer disk for sealing the space and a heater disk for accommodating a heater are fixed together by a bath contact method. (i, jJ j & 5A method of Tispensa cathode of 1st and 3rd person, Section 4 of the scope of patent application, characterized in that the contact method is an arcing method, an electron beam direct method, or a laser welding method.