JPH0393127A - 含浸形カソード - 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
る含浸形カソードに係り、特に．低温で，長時間にわた
って良好かつ安定な電子放出特性を示す含浸形カソード
に関する。

〔従来の技術〕

従来の含浸形カソードの中で、電子放出材料を含浸させ
た耐熱性多孔質基体および該多孔質基体の電子放出面に
高融点金属とスカンジウム（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（特開昭第６１−１３５２６号）は，それまでのオス
ミウム（Ｏ　ｓ　）あるいはイリジウム（Ｉｒ）の薄膜
を有する含浸形カソードに比べて動作温度が１００℃以
上も低く、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
特性を有するものである． この場合，カソードとしての動作中に下地基体からバリ
ウム（Ｂａ）が供給され、それによって電子放出面にＢ
ａ，Ｓｃおよび酸素（０）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が与えられることに
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら，上記構成の含浸形カソードにおいて、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の中に劣化し
てしまう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．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，低動作温度で．長時間にわたって良
好な電子放出特性を安定して得ることのできる含浸形カ
ソード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，カソードの電子放出面に高融点金属と，Ｓ
ｃまたはＳｃの酸化物（Ｓｃ，Ｏ，）もしくはその両者
と、カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ），マ
グネシウム（Ｍｇ）の中から選ばれる少なくとも１種の
金属の酸化物とからなる薄膜を形成した含浸形カソード
とすることによって達成することができる。

〔作用〕

前記従来技術の含浸形カソードにおいて電子放出特性が
極端に低下する原因は、例えばＷとＳｃ，Ｏ，との混合
物からなる薄膜を形成した含浸形カソードの場合、薄膜
形威時にＷがＳｃ２０，の酸素あるいは膜形成雰囲気中
の酸素を取り込んで、薄膜中にＷの酸化物とＳｃ，０３
との化合物である？ｃ２Ｗ３０■２を形成し、下地基体
から供給されるＢａの一部がこれと反応することによっ
て、電子放出特性に有害なＢａＷＯ４を形成することに
よるものである． Ｓｃ２ｗ．ｏ．，＋３Ｂａ→３ＢａＷＯ．＋２Ｓｃ−（
１）上記薄膜中にＣａ，Ｓｒ，Ｍｇの中から選ばれる少
なくとも１種の酸化物（Ｃａｂ，ＳｒＯ，ＭｇＯ）を添
加することによって、上記Ｂ　ａ　Ｗ　Ｏ　，を電子放
出特性に無害な化合物に変化させることができ、これに
よって、上記電子放出特性低下の発生を回避することが
できる．ＣａＯを添加した場合の反応式は下記の通りで
ある． ＢａＷＯ４＋２ＣａＯ−＋Ｃａ，ＢａＷＯ，　　　・・
・・・・（２）〔実施例〕 以下，本発明の含浸形カソードについて実施例によって
具体的に説明する。

第１図は本発明含浸形カソードの一実施例の構戒を示す
断面図である。同図において１はカソード基体であり、
該カソード基体ｌは空孔率約２５％の高融点金属（Ｗ）
２からなる多孔質体から構成されており、その空孔３中
には電子放出物質であるバリウムーカルシウムーアルミ
ネート（ＢａＯ−ＣａＯ−ＡＱ２０３）が含浸してある
．該カソード基体１をモリブデン（　Ｍ　ｏ　）製カッ
プ４中に装着し、レーザ溶接あるいはろう付けにより固
着する．また、カソード基体１の表面に、約３％のＳｃ
，Ｏ，と約２％のＣａＯを含むＷ−Ｓｃ，Ｏ，ＣａＯ薄
膜５をスパッタ法によって形成する．さらに、上記Ｍｏ
カップ４の外周にタンタル（Ｔａ）製のスリーブ６を配
置し、レーザ溶接によって固定してカソード構体を完威
する．このようにして得られたカソード構体のスリーブ
中６にＷ芯Ｉｌ７にアルミナ層８を被覆してなるヒータ
９を挿入し，加熱することによって、カソード表面から
熱電子放出が得られることになる． 以上のような構成からなるカソードを用い，２極管方式
により、７ノードにパルス幅約５μｓ、周波数１００Ｈ
ｚ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，本実施例カソードの電子放出特性はカソ
ード表面に形成した薄膜中にＣａＯを添′加していない
従来構成のカソードの特性と同等であったが、従来構成
のカソードの場合７ロットに１ロットの割合で電子放出
特性が極端に低かったり、短時間で劣化したりするもの
がみられたのに対して、本実施例カソードの場合にはそ
のような特性の低いものの発生は皆無であった． なお、以上の例においては電子放出面にＷとＳｃ，Ｏ，
とＣａＯとからなる薄膜を形威した場合について説明し
たが、上記Ｗの代わりに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−　Ｉｒ，Ｗ−Ｒｅ，Ｗ−Ｒｕ等を用い、また，上記
ＣａＯの代わりにＳｒＯ，ＭｇＯを用いた場合にも同様
の結果が得られた。

また、Ｃａｂ，ＳｒＯ，ＭｇＯの添加量は、電子放出特
性を十分に向上させるためには０．１重量％以上である
ことが望ましく、また，保管中の吸湿等の影響を避ける
ためには２０重量％以下とすることが望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、含浸形カソードを本発明構成の
カソードとすることによって、従来技術の有していた課
題、すなわち極端に低い電子放射特性の発生、短時間動
作での劣化の発生、を解決して、低温動作で、長時間に
わたって良好かつ安定な電子放射特性を示す含浸形カソ
ードを提償することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明含浸形カソードの一実施例の構戊を示す
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−
Ｓｃ２０，−ＣａＯ薄膜 ６・・・Ｔａｉｌスリーブ　７・・・Ｗ芯線８・・・ア
ルミナ層　　　９・・・ヒータソ ！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高融点金属からなる多孔質基体に電子放出物質を含
   浸させてなる含浸形カソードにおいて、その電子放出面
   に高融点金属と、スカンジウム（Ｓｃ）またはＳｃの酸
   化物もしくはその両者と、カルシウム（Ｃａ）、ストロ
   ンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）の中から選ば
   れる少なくとも１種の金属の酸化物とからなる薄膜を形
   成したことを特徴とする含浸形カソード。