(57)【要約】【課題】速動性があり、かつ、長寿命で、電子放射特性がよく、しかも安価に得ることができる含浸型陰極およびその製造方法を提供する。【解決手段】高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線１の表面に、たとえばタングステンなどからなる多孔質高融点金属層３が付着形成されている。この多孔質高融点金属層３内に少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質４が含浸されることにより形成されている。その結果、直熱型の含浸型陰極または傍熱型でありながら熱容量が小さく速動型の含浸型陰極が得られる。【選択図】　　　　図１
2004103563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に付着形成される多孔質高融点金属層と、該多孔質高融点金属層内に含浸される少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質とを有する含浸型陰極。
【請求項２】
前記多孔質高融点金属層が、１．５〜５０μｍの粒径を有する高融点金属粉末が付着され、かつ、焼結されることにより形成され、前記電子放射物質が、該多孔質高融点金属層の少なくとも表面側に電子放射物質層を形成するように該多孔質高融点金属層の間隙部に含浸されてなる請求項１記載の含浸型陰極。
【請求項３】
高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に高融点金属粉末を堆積し、該高融点金属粉末を焼結することにより、多孔質高融点金属層を形成し、該高融点金属層表面に少なくともバリウムを含む電子放射物質を塗布して熱処理をすることにより、電子放射物質を前記多孔質高融点金属層に含浸させ、前記多孔質高融点金属層表面に残存する余剰の電子放射物質を除去することを特徴とする含浸型陰極の製造方法。
【請求項４】
高融点金属粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に前記陰極基体またはヒータ線を浸漬させて電着することにより、前記高融点金属粉末の堆積を行う請求項３記載の含浸型陰極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子管、蛍光灯のような放電管などに用いられ、電子放射が必要とされる含浸型陰極およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、長寿命で電子放射特性の優れた含浸型陰極を用いながら、直ちに動作を開始することができる含浸型陰極およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直熱型陰極は、陰極の温度を即時に上昇させることができ、直ちに動作させる陰極に用いられる。このような直熱型陰極は、たとえば図４に示されるように、コイル状に巻回したタングステンヒータ線１１をそのまま陰極として使用するものや、図５に示されるようなタングステンヒータ線１１にＢａＣＯ３を含む酸化物陰極用３元系炭酸塩１２を塗布して、炭酸塩を還元して酸化物にする直熱型酸化物陰極が知られている。
【０００３】
図４に示される直熱型タングステン陰極では、電子放射特性が低いため、実用上２０００℃以上に加熱する必要があり、寿命も短く、取り出す電子放射量も少ないという問題がある。また、図５に示される直熱型酸化物陰極では、低い温度で多量の電子放射を得ることができ、しかも容易に製造することができるため安価であるという長所をもっているが、この構造でも寿命が短く、とくに蛍光灯のグローランプのような放電管などに使用する場合には、短寿命であるという問題がある。
【０００４】
一方、電流密度が大きく、長寿命の陰極として含浸型陰極が一般的に知られているが、このような含浸型陰極は一般的には傍熱型で、たとえば図６〜７に示されるような構造のものが用いられている。すなわち、図６に示される構造は、含浸型陰極ペレット１５が、陰極スリーブ１７の上面側にロウ付などにより固着された陰極カップ１８内に嵌め込まれて溶接などにより固着され、陰極スリーブ１７内にヒータ１６が配置されたものである。また、図７に示される構造は、図６の陰極カップ１８に代えて、ロウ材で裏打ちをしたもので、含浸型陰極ペレット１５の裏側および陰極スリーブ１７との間に高融点ロウ材１９を流し、固定と裏打ちを行うものである。
【０００５】
すなわち、含浸型陰極ペレット１５は、多孔質体に電子放射物質が含浸されたもので、電子放射面のみならず、その反対面である裏面側も多孔質体の空隙部に埋め込まれた電子放射物質が露出する構造であるため、陰極ペレット１５の裏面にも電子放射物質が染み出し、裏面（ヒータ側の陰極ペレット面）から蒸発したバリウムなどがヒータに付着すると、ヒータ表面に施してある絶縁膜の耐圧を破壊するという問題が発生する。そのため、陰極カップ１８内に含浸型陰極ペレット１５を嵌め込んだり、含浸型陰極ペレット１５の裏面にロウ材を裏打ちして陰極ペレット１５の裏面側の孔を潰すことにより、ヒータ側へのバリウムなどの蒸発を防止している。
【０００６】
また、含浸型陰極で直熱型の陰極とするものに、図８に示されるような構造のものは考えられている。すなわち、図８に示されるように、多孔質タングステン層を生成する段階もしくは多孔質タングステン層を生成した後にヒータ形状に機械加工してからＢａＯを含む酸化物を含浸させたヒータ形状の含浸型陰極２０に形成されている。
【０００７】
これらの含浸型陰極（ペレット）１５、２０を製造するには、たとえば図９にフロー図が示されるように、タングステン（Ｗ）粉末をプレス（２００００ｐｓｉ）して焼成する（２５００℃）ことにより多孔質体を形成し、Ｃｕまたはプラスチックを多孔質体に充填し、陰極（ペレット）の形状に加工する。そして、Ｃｕまたはプラスチックを除去し、陰極スリーブにＭｏ−Ｒｕロウ材などによりロウ付する。一方、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３などの電子放射物質の材料を調合し、焼成する（１１００〜１２００℃）ことにより含浸剤を準備し、陰極ペレットに塗布して水素炉または真空炉で熱処理（１７００〜１８００℃）をすることにより多孔質体内に電子放射物質を含浸する。そして、余剰の含浸剤を除去し、表面仕上げをすることにより製造される（たとえば非特許文献１参照）。なお、タングステン粉末を所望の陰極形状に直接成形して焼結することにより、加工のための銅やプラスチックを含浸させる工程を省略する方法も用いられている。
【０００８】
【非特許文献１】
電気学会技術報告（ＩＩ部）第１４７号、最近の電子放出材料の研究動向（社団法人電気学会発行昭和５８年４月、８頁、１．５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の直熱型陰極は、直ちに動作させるという点では優れているが、電子放射特性が低いとか、寿命が短いという問題がある。また、含浸型陰極は、電流密度も大きく、寿命も一般的には長いという利点があるが、製造工程が複雑で、一般的に製造コストが大幅に上昇するという問題がある。さらに、多孔質体は非常に脆いため、陰極ペレットの厚さは、最低でも０．５ｍｍ以上の厚さを必要とし、さらには、前述のように、陰極ペレットの裏面側も被覆する必要があることから、陰極カップによる被覆や高温ロウ材などの裏打ちなどが行われるため、陰極ペレットの熱容量が大きくなり、ヒータのスイッチを入れてから電子放出に至るまでの時間である立上りが遅くなり、速動性に劣るという問題がある。
【００１０】
また、図８に示される直熱型の含浸型陰極では、多孔質タングステンの機械的強度が小さく、非常に脆いため、線径の細いものを製造することができず、必然的に低電圧、大電流のヒータになり、通常の電子管用の陰極としては利用できない。また、製法も困難であるため、コスト高になるという問題もある。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、速動性があり、かつ、長寿命で、電子放射特性がよく、しかも安価に得ることができる含浸型陰極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による含浸型陰極は、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に付着形成される多孔質高融点金属層と、該多孔質高融点金属層内に含浸される少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質とからなっている。なお、高融点金属としては、Ｗ、Ｍｏまたはこれらを含む合金などのヒータ材料の他、陰極基体や多孔質高融点金属層には、タンタル（Ｔａ）などの材料も用いることができる。
【００１３】
この構成にすることにより、陰極基体またはヒータ線に付着した多孔質高融点金属層内に電子放射物質が含浸された含浸型陰極層が薄い層でほぼ陰極基体またはヒータ線と一体に形成され、陰極基体も陰極スリーブのように、非常に薄い金属板からなっているため、ヒータの通電による温度上昇と共に、殆ど同時に含浸型陰極層も昇温し、電子放射を行う。一方、多孔質高融点金属層内には、電子放射物質が含浸されており、電子放射物質の酸化物から仕事関数を下げるバリウム（Ｂａ）などが陰極表面に拡散するため、多量の電子放射に寄与する。すなわち、直熱型、または直熱型と同様に速動型の含浸型陰極となり、電流密度が大きく、長寿命の陰極が得られる。
【００１４】
前記多孔質高融点金属層は、たとえば１．５〜５０μｍの粒径を有する高融点金属粉末が付着され、かつ、焼結されることにより形成され、前記電子放射物質が、該多孔質高融点金属層の少なくとも表面側に電子放射物質層を形成するように該多孔質高融点金属層の間隙部に含浸されることにより形成される。その結果、従来の陰極ペレットを単独で製造して取り付ける方法では、陰極ペレットが脆くて破損しやすいため、厚くしたり、大きくしなければならないという問題があるが、本発明の構成にすることにより、陰極基体またはヒータ線に直接多孔質高融点金属層が形成されるため、薄い陰極層を陰極基体またはヒータの表面に確実に形成することができ、直熱型または直熱型と同様に速動型の陰極とすることができる。
【００１５】
本発明による含浸型陰極の製造方法は、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線の表面に高融点金属粉末を堆積し、該高融点金属粉末を焼結することにより、多孔質高融点金属層を形成し、該高融点金属層表面に少なくともバリウムを含む電子放射物質を塗布して熱処理をすることにより、電子放射物質を前記多孔質高融点金属層に含浸させ、前記多孔質高融点金属層表面に残存する余剰の電子放射物質を除去することを特徴とする。
【００１６】
この方法を用いることにより、陰極基体またはヒータ線の表面に直接含浸型陰極層を形成することができるため、非常に薄い層でも、小さな形状の陰極層でも、破損させることなく形成することができる。その結果、非常に熱容量の小さい陰極ペレットを有する含浸型陰極を製造することができる。
【００１７】
高融点金属粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に前記陰極基体またはヒータ線を浸漬させて電着することにより、前記高融点金属粉末の堆積を行えば、所望の範囲に均一の厚さで多孔質高融点金属層を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の含浸型陰極およびその製造方法について説明をする。本発明による含浸型陰極は、図１にその一実施形態の構成例が示されるように、高融点金属からなる陰極基体またはヒータ線１の表面に、たとえばタングステンなどからなる多孔質高融点金属層３が付着形成されている。この多孔質高融点金属層３内に少なくともバリウムを含む酸化物からなる電子放射物質４が含浸されることにより形成されている。
【００１９】
図１に示される例は、ヒータ線１に直接陰極層を被膜した直熱型の陰極の例である。ヒータ線１は、たとえば直径が５０μｍ〜２ｍｍ程度のタングステン線、またはレニウムをタングステンに合金化したレニウムタングステン線、酸化トリウムを合金化したトリアタングステン線などを用いることができる。
【００２０】
多孔質高融点金属層３は、たとえばタングステンやモリブデンなどの高融点金属の粉末を５μｍ〜１ｍｍ程度の厚さに被膜化することにより形成される。粉末としては、粒径が１．５〜５０μｍφ程度のものが好ましい。１．５μｍφより小さいと、粉末間の間隙部が殆どなくなり、電子放射物質を間隙部に充分に含浸させることができなくなり、また、５０μｍφより大きくなると、ヒータ線１や粉末間同士の密着力が弱くなって剥れやすくなると共に、電子放射物質が直接表面に露出して、電子などのバックボンバードや高温により蒸発しやすく消耗が激しくなるからである。なお、この多孔質高融点金属層３とヒータ線１との密着力を向上させるため、ヒータ線１の表面にタングステンなどの微粉末、または酸化タングステン粉末などを予めコーティングしておくことが好ましい。
【００２１】
多孔質高融点金属層３を被膜化するには、たとえばタングステンなどの粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させ、電着によりヒータ線１に付着させることにより、粉末状で被膜化し、粉末間に間隙部が形成されて多孔質化させることができる。また、たとえばニトロセルロースなどからなるバインダーにタングステンなどの粉末を分散させ、バインダーと共にヒータ線１に塗布し、真空加熱分解することによりバインダーを蒸発させてもよい。このような粉末を維持しながら成膜することができる方法であればこれらの方法に限定されないが、スパッタ法や気相成長法では、粒形を保持することができず、多孔質に形成されないので好ましくない。これらの方法で被膜化したヒータ線１を２０００℃以上の水素雰囲気中または真空中にて５〜３０分程度加熱し、焼結することにより、ヒータ線１の表面に被膜化された多孔質高融点金属層３が前述の厚さで形成される。
【００２２】
電子放射物質４は、たとえば原料である炭酸バリウムＢａＣＯ３、炭酸カルシウムＣａＣＯ３、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した含浸剤を前述の多孔質高融点金属層３表面に塗布し、水素雰囲気中で１５００〜１８００℃程度にて保持することにより、３元系酸化化合物からなる電子放射物質として、粉末の間隙部に含浸される。なお、含浸されないで、表面に付着した含浸剤は、湿度５０％から７０％に保持された雰囲気に１〜８時間放置することにより、粉末の隙間外にある含浸剤のみが脆化されるため、振動を与えることにより、簡単に除去することができる。
【００２３】
この直熱型陰極を製造するには、たとえば０．１ｍｍφ程度の太さのタングステン線を図１に示されるようなコイル状に成形して、ヒータ線１を形成する。つぎに、たとえば粒径が１．５〜５０μｍ程度のタングステン粉末を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に浸漬し、Ａｌ板を陽極としてヒータ線１と電着液間に３０Ｖ程度の電圧を印加し、１００μｍ程度の厚さ付着させる。つぎに、このヒータ線１を水素雰囲気中で、２０００℃程度、１５分程度の熱処理を行い焼結を行うことにより、ヒータ線１の外周に多孔質タングステン層３を形成する。
【００２４】
その後、たとえばＢａＣＯ３とＣａＣＯ３とＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した電子放射物質を多孔質タングステン層３の表面に塗布し、水素雰囲気中で、１５００〜１８００℃程度、５分程度の熱処理を行い、３元系酸化化合物にして多孔質タングステン層３の間隙部に含浸させる。その後、多孔質タングステン層３の表面に付着する残余の含浸剤を湿度５０〜７０％の雰囲気で、数時間放置することにより脆化させて除去することにより、図１に示される直熱型含浸型陰極が得られる。
【００２５】
本実施の形態の陰極によれば、タングステンなどからなるヒータ線の周囲に薄い層で被膜化した多孔質高融点金属層が形成され、その間隙部に電子放射物質が含浸されているため、ヒータの通電による昇温と殆ど同時に多孔質高融点金属層およびその内部に含浸されている電子放射物質もヒータ温度近くまで昇温する。その結果、ヒータの点火と殆ど同時に電子放射を行うことができ、直熱型陰極として動作する。一方、高融点金属粉末間の間隙部に電子放射物質が含浸されているため、そのバリウムの酸化物などが高融点金属であるタングステンなどにより還元されて遊離したバリウムなどがその表面に染み出し、高融点金属層表面の仕事関数を下げ、電子放射を行いやすくする。
【００２６】
しかも、この電子放射物質は高融点金属粉末の間隙部に保持されているため、長時間に亘って少しづつバリウムなどを表面に染み出させ、長寿命化に寄与する。すなわち、通常の含浸型陰極と同様に優れた電子放射特性で長時間に亘ってその特性を維持する。その結果、直熱型で、高い電子放射が得られ、長寿命の陰極が得られる。
【００２７】
この構造の直熱型の含浸型陰極であれば、蛍光管のグローランプのような放電管にも用いることができる。すなわち、従来のグロー放電管用陰極は、含浸型陰極にしようとすると、その熱容量が大きくなって、自己加熱（ヒータによる加熱ではなく、イオン衝撃などによる加熱）だけでは充分に温度を動作温度に維持することができないため、放電を持続させられず、直熱型の放電管用陰極としては、含浸型陰極は実用化されていない。そのため、ヒータコイルにオキサイド粉末を塗布した前述の図５に示される構造のものが用いられていたが、酸化物陰極では、自己加熱により放電を持続させようとするとイオン衝撃が大きく、酸化物が剥れて寿命を短くしていた。そのため、自己加熱を抑えて常にヒータに電流を流して陰極温度を高くしておく必要があり、入力が大きくなり、効率が悪いという問題があった。
【００２８】
しかし、本発明のヒータ線の周囲に含浸型陰極層が形成されることにより、陰極の熱容量が小さく、直ちに温度を上昇させることができると共に、自己加熱のみで放電を持続させることができ、通常動作時でのヒータ通電が必要でなくなり、また、電子放射物質は多孔質高融点金属層により保護されているため、イオン衝撃によって損傷する割合が小さく、寿命が格段に延びるというメリットがある。なお、グロー放電用含浸型陰極は、たとえば図１に示されるようなコイルが１〜５０ターン程度巻回されたヒータ１の両端をコイルの軸と直角方向で同じ方向に折り曲げた形状にヒータ１が形成され、そのコイル部分に前述の含浸型の陰極層が設けられることにより形成される。
【００２９】
図２は、本発明による含浸型陰極の他の実施形態を示す断面説明図である。すなわち、この例は、傍熱型であるが、陰極の容量が小さく速動型の例で、陰極基体７に容量の小さい陰極ペレット（陰極層）５が直接形成され、陰極基体７の内部にヒータ６が設けられる構造である。すなわち、陰極基体７は、たとえばモリブデンカップといわれるもので、陰極スリーブの上面を閉塞した形状で、たとえば０．０５ｍｍ厚程度のモリブデン板から絞り加工などによりカップ状に形成されている。この陰極基体７は、電気伝導性金属で、後述する高融点金属粉末を焼結する温度に耐えられる金属、たとえば１８００℃以上の融点を有する高融点金属の必要があるが、これらの要件を満たせば、モリブデンでなくても構わない。また、カップ状に形成されていなくても、要はヒータにより加熱され、かつ、一面に陰極ペレットを形成し得る構造であればよい。
【００３０】
この陰極基体７の上面に多孔質高融点金属層とその間隙部に含浸された電子放射物質とからなる陰極ペレット（陰極層）５が形成されている。この陰極ペレット５は、前述の図１に示される例で、ヒータ線１の表面に形成された陰極層と同様に、たとえば粒径が１．５〜５０μｍ程度の高融点金属粉末を、陰極基体７の上面のみに、０．０５〜５ｍｍ程度の厚さ（使用条件、必要な使用時間（寿命）などを考慮して陰極として必要な厚さ）に付着し、焼結することにより形成された多孔質高融点金属層と、その多孔質高融点金属層の孔内に含浸された電子放射物質とにより形成されている。すなわち、陰極ペレット５は、別途形成された多孔質高融点金属層からなるペレットまたは電子放射物質が内部に含浸された陰極ペレットを陰極基体に取り付けて形成されたものではなく、陰極基体７に直接作り付けられたものであることに特徴がある。そのため、従来のペレットを形成する加工が必要ではなく、非常に薄くても、小さくても自在に形成することができる。
【００３１】
この陰極ペレット５を陰極基体７に直接作り付ける方法、すなわち本実施形態の陰極の製造方法は、前述の図１に示される例のヒータ線の周囲に多孔質高融点金属層を付着形成し、その多孔質内に含浸剤を含浸させる方法と同じである。すなわち、高融点金属からなる陰極基体７の表面（上面）に、たとえばＷ粉末のような高融点金属粉末を堆積し、その高融点金属粉末を焼結することにより、多孔質高融点金属層を形成する。そして、その高融点金属層の表面に少なくともバリウムを含む電子放射物質を塗布して熱処理をすることにより、電子放射物質を多孔質高融点金属層内に含浸させる。その後、多孔質高融点金属層表面に残存する余剰の電子放射物質を除去することにより、高融点金属粉末が直接陰極基体７に付着した陰極ペレット５を形成することができる。
【００３２】
具体的には、たとえば前述の粒径のタングステン粉末（Ｗ粉末）を硝酸イットリウムとエチレングリコールの混合液に分散させた電着液に陰極基体７を浸漬させ、Ａｌ板を陽極として陰極基体７との間に３０Ｖ程度の電圧を印加し、１０分程度放置することにより、０．１ｍｍ程度の厚さにＷ粉末が陰極基体７に電着する。そして２０００℃以上の水素雰囲気または真空雰囲気中で、５〜３０分の熱処理をすることにより付着した粉末が焼結し、陰極基体７の所望の場所に、所望の厚さで多孔質高融点金属層を作り付けることができる。なお、陰極基体７の陰極ペレットを設けない部分には、予めレジストなどを塗布しておいて、Ｗ粉末が付着しないようにする。
【００３３】
その後、前述の図１に示される例と同様に、たとえばＢａＣＯ３とＣａＣＯ３とＡｌ２Ｏ３の粉末をモル比で４：１：１に配合した電子放射物質を多孔質タングステン層の表面に塗布し、陰極基体７を水素雰囲気中で１５００〜１８００℃程度に保持し、５分程度の熱処理を行い、３元系酸化化合物にして多孔質タングステン層の間隙部に含浸させ、余剰の含浸剤を除去することにより形成される。
【００３４】
なお、この例では、陰極基体７が単純な形状であるため、余剰の含浸剤の除去を、表面粗さが７μｍ〜５３μｍである♯６００〜♯１０００のアルミナ製研磨紙により研磨することにより除去することができる。しかし、前述の図１に示される例と同様の湿度の高い雰囲気に放置することにより脆化させて除去してもよい。また、Ｗ粉末を付着させる方法も、前述の例と同様に、電着法以外に、バインダーと共に塗布する方法など他の方法を用いることもできる。
【００３５】
本実施の形態によれば、陰極基体に直接多孔質高融点金属層が付着形成されているため、多孔質高融点金属層が非常に薄くても、取り扱い中の破損という問題を生じることなく、陰極基体に形成することができる。その結果、非常に熱容量の小さい陰極を含浸型陰極で形成することができ、ヒータと陰極とを異なる電位にし得る傍熱型の陰極でありながら、ヒータの点火から殆どタイムラグなく電子放出を行うことができる非常に速動性の陰極が得られる。しかも含浸型陰極であるため、バリウムの酸化物などが高融点金属であるタングステンなどにより還元されて遊離したバリウムなどをその表面に染み出させ、高融点金属層表面の仕事関数を下げ、電子放射を行いやすくする。そのため、前述と同様の含浸型陰極としての高性能を発揮し、電流密度が大きく、優れた電子放射特性で長時間に亘ってその特性を維持する長寿命の陰極が得られる。
【００３６】
また、本発明の製造方法によれば、陰極基体に直接高融点金属粉末を付着させながら、多孔質高融点金属層を形成しているため、小さな陰極でも、また薄い陰極でも、自由に所望の大きさで、所望の形状に形成することができる。しかも、予め陰極形状に合せたペレットを形成する必要もなく、また、陰極基体に接合する工程も必要がなく、非常に簡単に製造することができる。その結果、製造コストを下げることができ、速動型の含浸型陰極を非常に安価に得ることができる。
【００３７】
図３は、本発明のさらに他の実施形態である、アーク放電用の放電管用陰極の例である。すなわち、直径が２ｍｍφ程度の太さのモリブデン棒８の先端を尖らせ、その尖った表面部分に、前述の方法と同様に、タングステン粉末などの多孔質高融点金属層を０．１〜０．５ｍｍ程度形成し、前述と同様の含浸剤を含浸させることにより、陰極層９を形成したものである。このように形成することにより、モリブデン棒８などの先端に、先端を尖らせた含浸型陰極を接続する構造よりも、含浸型陰極を形成するのに、銅などを含浸させて加工したり、高融点金属粉末を直接所望の形状に成形したりする必要がなく、直接モリブデン棒８の先端に付着形成することができるため、非常に簡単に製造することができる。さらに、所望の陰極形状に加工したモリブデン棒の先端に薄い層で形成することができるため、あらゆる形状に対応することができ、また、含浸型陰極をモリブデン棒と接合する工程も必要なくなる。
【００３８】
なお、陰極層９は、１００〜５００μｍ程度の厚さがあれば、寿命的には問題なく、無駄な材料を使用することなく、機能的に劣ることはない。すなわち、従来の放電管用の含浸型陰極でも、寿命になった陰極の断面を調べると、含浸剤が使用されている深さは、１００〜５００μｍ程度であり、それより内部は使用されていないが、含浸型陰極単独で取扱う必要があるため、機械的強度の点から、１〜３ｍｍ程度の厚さは必要であったものを、必要な厚さだけで製造することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ヒータ線の外周、または陰極基体の必要な領域にほぼ一体的に含浸型陰極が形成されているため、機械的強度が強く、細いヒータ線の直熱型陰極、または薄い陰極の傍熱型陰極も含浸型陰極で容易に得られる。その結果、電圧および電流の設計上の自由度が非常に向上し、所望の特性で速動型陰極を得ることができる。また、本発明のヒータの周囲に陰極層を被膜化した直熱型でも、含浸型陰極と同一の性能を示すため、電子放射能力が高く、実働上ヒータの加熱温度を低く抑えられるため、寿命を長くすることができる。さらに、直熱型酸化物陰極と比べて、含浸型陰極の特徴である長寿命、高電流密度放出および大気中への繰返し暴露使用が可能となる。また、放電管においては、酸化物陰極では行うことができなかったコールドスタートも可能となる直熱型陰極が得られる。
【００４０】
さらに、本発明の傍熱型陰極では、陰極ペレットを別途製造して陰極基体に接合する必要がないため、非常に簡単に製造することができ、非常に安価に得ることができると共に、熱容量の小さい陰極ペレットを形成することができ、直熱型陰極と同様に立上りが早い速動型であると共に、ヒータ入力を低減させることができながら、含浸型陰極の高特性を維持した陰極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の含浸型陰極の一実施形態を説明する図である。
【図２】本発明による含浸型陰極の他の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明による含浸型陰極のさらに他の実施形態を説明する図である。
【図４】従来のタングステン直熱型陰極の一例を示す説明図である。
【図５】従来の直熱型酸化物陰極の一例を示す説明図である。
【図６】従来の含浸型陰極を用いた傍熱型陰極の一例を示す断面説明図である。
【図７】従来の含浸型陰極を用いた傍熱型陰極の他の例を示す断面説明図である。
【図８】従来の含浸型陰極を用いた直熱型陰極の一例を示す説明図である。
【図９】従来の含浸型陰極を製造するフローの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　ヒータ線
３　　高融点金属層
４　　電子放射物質
５　　陰極ペレット（陰極層）
６　　ヒータ
７　　陰極基体
８　　モリブデン棒
９　　陰極層
【図１】
2004103563.tif 000003
【図２】
2004103563.tif 000004
【図３】
2004103563.tif 000005
【図４】
2004103563.tif 000006
【図５】
2004103563.tif 000007
【図６】
2004103563.tif 000008
【図７】
2004103563.tif 000009
【図８】
2004103563.tif 000010
【図９】
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