JPS6334832A - 含浸形カソ−ドの製造方法 - 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方法に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の含浸形カソードは、タングステン（Ｗ）、
モリブデン（ＭＯ）等の高融点金属からなる多孔質性の
基体に、Ｂ　ａ　−Ｃａアルミネート等の電子放出物質
を含浸させて構成されるが、さらに電子放出特性を向上
させるために、カソード表面に主として貴金属からなる
薄膜を付着させる場合があり、このような電子放出特性
の向上に有効な材料としてオスミウム（Ｏｓ）、イリジ
ウム（Ｉｒ）。

ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）などが知られて
いる（バキューム第３巻第７１８頁（Ｖａｃｕｕｍ。

Ｖｏｌ、　３　（１９８３）、　Ｐ　７１８））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの合金は、カソードの動作中に下地金属基体材料
と徐々に合金化して失われ、それに伴って電子放出特性
も劣化する。

したがって、良好な電子放出特性を長時間維持するため
には薄膜を十分厚く形成しておく必要がある。ところが
、このように薄膜の膜厚を大きくすると、一般にその゛
電子放出特性を向上させる効果が低下し、著しい場合に
はむしろ薄膜を形成しないものより低下することもある
。

これに対して、上記被膜にアルミナ、イツトリア、スカ
ンジウム・オキサイドなどを加えることにより、当該被
膜を、その電子放出特性向上の効果を落すことなく厚く
することができる。このため、良好な電子放出特性を長
時間にわたり安定して維持できる。

ところが、このような含浸形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が出てくるため、安
定性に乏しいという問題があった。

したがって本発明の目的は、長時間にわたって良好な電
子放出特性が得られる含浸形カソードを安定に供給でき
る製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このために本発明は、カソード材料表面に付着させる被
膜を、Ｏ８，Ｉ　ｒ、　Ｒｕｔ　Ｒｅ、　ｗｌ　Ｍｏの
少なくとも１種またはそれらを主体とする合金と、アル
ミナ（Ａ　ｆｌ　ｚＯａ）　ｐイツトリア（ＹｚＯａ）
＊スカンジウム・オキサイド（ＳａｘＯｓ）の少なくと
も１種またはそれらを主体とする化合物との混合物を主
成分として構成した後、これを水素あるいは水素を含む
雰囲気中で加熱処理を行うものである。

〔作用〕

すなわち、前記電子放出特性が極端に低い原因は１例え
ばＯ５とＡ　Ｑ　ｚＯ３との混合物からなる被膜を付着
させた含浸形カソードの場合、被膜付着時にＯ５がＡＱ
ｚＯｓの酸素を取り込むと、これが真空中で加熱された
ときにＯｓとカソード材料中の電子放出物質との反応が
起こり、この反応生成物が被膜中に形成されることによ
って電子放出特性の劣化が生じているものと推定された
。そこで。

被膜付着後に水素雰囲気中で加熱処理を行ったところ、
電子放出特性が極端に低いカソードは見られなくなり、
電子放出特性の良好なカソードが安定に製造できるよう
になった。これは、水素雰囲気中で加熱処理を行うこと
しこより、カソード材料中の電子放出物質との望ましく
ない反応が抑止され、付着被膜が安定化されるためと考
えられる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

同図において、１はカソード材料としての、ペレットで
ある。このペレット１は、空孔率２０−２５％の高融点
金属（例えばタングステン）からなる多孔質基体１１か
ら構成され、その空孔１２中には電子放出物質となるＢ
ａ−Ｃａアルミネートが含浸されている。そしてこのペ
レット１はモリブデン（Ｍｏ）製カップ２中に装着され
、レーザ溶接、あるいはろう付けにより固定配置されて
いる。

ここで、ペレット１の上には約４ｉ＋ｔ％のＡ　１２　
ｚＯ３を含む０ｓ−Ａμｚｏａｌ漠４が、スパッタリン
グにより約５ｏｏｏ人の厚さに形成されている。

そして、このＯｓ　−Ａ　Ｑ　ｚｏ　３Ｍ！１４４のス
パッタリング形成後に水素雰囲気中１２００℃で約１０
分間加熱処理が施されている。

さらに、モリブデンカップ２の外周にはタンタル（Ｔａ
）製のスリーブ３がレーザ溶接により固定配置されてい
る。そして、ペレット１は、スリーブ３中に設けられた
Ｗ芯ｆｉ５Ｌをアルミナ被膜５２で被覆してなるヒータ
５によって加熱されることにより熱電子を放射する。

このような構成を有するカソードを用い、カソード・ア
ノード２極管方式でアノードにパルス幅約５μｓ２周波
数１００　Ｈｚの高電圧パルスを印加して飽和電流密度
を測定した。

その結果、本実施例のカソードの電子放出特性はＯｓ　
−Ａ　Ｑ　ｘｏｓ被膜の付着後に水素雰囲気中で加熱処
理を施さなかったカソードのうちの特性の良いものと比
較してほぼ同等であったが、水素雰囲気中で加熱処理を
施さなかったカソードの場合。

７０ツトに１０ット程度の割合で電子放出特性が極端に
低いカソードが見られたのに対して、水素雰囲気中で熱
処理を施したカソードの場合はそのような特性の低いも
のは皆無であった。

以上、ＡＱｘＯｓを含むＯ５膜を付着した例について説
明したが、Ｏ８の代わりに従来同様の目的で使用されて
いるＩ　ｒ　ｔ　Ｒｕ　＋　Ｒｅを用いても良いし、あ
るいはこれらを主体とする合金、例えば０ｓ−Ｒｕ、　
Ｏｓ　−Ｉｒ、○ｓ−Ｗ等を用いてもよく、さらには上
記金属膜として程度は低いが、Ｗ、ＭＯを用いた場合に
も同様の効果が得られた。一方、Ａｌ２２０３１７）代
わｌＪにＹｚＯ３，５ｃｚｏｓ、Ａるいはこれらを主体
とする化合物を用いても同様の結果が得られる。なお、
金属、すなわちＡＱ、Ｙ、ＳＣの状態で膜を形成し、そ
の後酸化物としたものでもよい。また、これらは電子放
出特性を十分に向上させるために、０．１ｗｔ％以上入
れることが望ましく、また、抵抗値の上昇を抑えるため
に２０％ｉｔ％程度以下とすることが望ましい。

さらに、このような被膜の厚さは、必要な寿命によって
異なるが、厚すぎるとコストが上昇するとともに活性化
に長時間を要することもあり、２μｍ厚程度以下が望ま
しい。

水素雰囲気中での熱処理温度は７００℃以下では十分な
効果が得られる。１７００℃を超えると電子放射物質の
溶融が起こるので７００〜１７００℃が良く、より望ま
しくは１０００〜１４００℃がよい。また、熱処理の雰
囲気は水素単独に限らず水素と窒素との混合雰囲気など
、いわゆる水素を含んだ雰囲気であればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば長時間にわたって
良好な電子放出特性が得られる含浸形カソードを安定に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。 １・・・カソードペレット、４・・・０ｓ−ＡＱ２０８
膜、１１・・・多孔質Ｗ基体、１２・・・空孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高融点金属からなる多孔質性の基体に電子放出物質
   を含浸させた含浸形カソードにおいて、表面にオスミウ
   ム、イリジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン
   、モリブデンの少なくとも１種またはそれらを主体とす
   る合金と、アルミナ、イットリア、スカンジウム・オキ
   サイドの少なくとも１種またはそれらを主体とする化合
   物との混合物を主成分とする被膜を付着させ、しかる後
   水素または水素を含む雰囲気中で加熱処理することを特
   徴とする含浸形カソードの製造方法。