JPS6019097B2 - 熱電子放射材料の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱電子放射材料の製造法、特に六棚化カルシ
ウム型構造を有する材料を主材料とする熱電子放射材料
の製造法に関するものである。

六棚化ランタン（山Ｂ６）に代表される六棚化カルシウ
ム型構造を有する材料は、仕事関数が４・さく、熱電子
放射陰極としてはロッド状のものが一股的に使用されて
いる。しかし、この熱電子放射材料を高温下で作動させ
た場合、通常の支持金属であるタングステン、タンタル
などど化学反応を起こし、熱電子放射材が風化、支持金
属が腕化するなど長時間安定に作動させることが困難で
あった。

この困難を解決するために、加熱用機体を熱電子放射材
と接触せずに、熱電子放射材の支持は冷却器を備えた機
体によって実現し、もって化学反応を阻止する提案（袴
公昭４５−４０５７６）があるが、このような提案では
、構造が複雑であり、しかも熱電子放射陰極が通常使用
される個所、例えば電子顕微鏡陰極、鰭子管陰極などで
は加熱時の電力は小さく１０ヮト以下が普通である。従
って上記のような構造では加熱電力が大きすぎるという
欠点があった。本発明はこれらの欠点を解決したすぐれ
た熱電子放射陰極材料を提供しようとするものである。

本発明は、六棚化カルシウム型構造を有する無機物質に
、これと反応し難い物質をスパッタ‐蒸着した後、さら
にその上に支持金属と、前記の無機物質と反応し難い物
質とも混合しスパッタ‐蒸着を行ない、徐々に支持金属
の割合を増加して、最終的には支持金属だけをスパッタ
‐蒸着することを特徴とする熱電子放射陰極材料の製造
法である。以下本発明について、さらに説明する。本発
明は前記したように六棚化カルシウム構造を有する無機
物質に、これと反応し難い物質（以下障壁材料という）
と支持金属との間に、これら混合物からなる蒸着層を設
けたことを特徴とするものである。これを図面に従って
説明すると、第１図は、六棚化カルシウム構造を有する
無機物質に障壁層、支持金属層を蒸着した熱電子放射材
料の断面図である。

１は、六棚化カルシウム型構造を有する無機物質、２は
障壁層、３は障壁材料と支持金属材との混合層、４は支
持金属層、である。

また第２図は本発明品の使用例を示した説明図であって
、スパッタ−蒸着後、支持台に熱電子放射材料を取付け
たものである。

５はセラミック支持台を示し、６は電極、７は支持金属
線である。

第１図に示したような熱子放射材料を、第２図のような
電子放射陰極として使用することができる。障壁材料の
スパッタ一物質としては、熱電子放射材および支持金属
と反応し難く、１９００℃上の融点を持ち、かつ１６０
ぴＣにおける片衡蒸気圧が１０‐５Ｔｏｒｒ以下のもの
であれば、全て使用可能であるが、棚化物では、棚化ニ
オブ（Ｎｂ＆）、棚化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、棚化
ハフニウム（ＨｆＢ２）、棚化タンタル（ＴａＢ２）、
炭化物では、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ジルコニウ
ム（ＺｒＣ）、窒化物では、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ
）、窒化タンタル（ＴａＮ）などが特に好ましい。又、
支持金属のスパッタ一物質としては、タンタル（Ｔａ）
、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（
Ｍｏ）などが特に好しし、。 ３本発明品
は、小電力で作動し、長寿命であり、かつ電子放射特性
に優れ、冷却、加熱にし、熱電子放射陰極を得ることが
できる。スパッタ−葵着では、通常の真空蒸着と比較し
て基村への密着性が極めて良好で繊密な膜が形成可能で
ある。又、蒸３着と同時にガスが基材表面をスパッタ−
する効果があるので、基材の表面がクリーニングされ、
これも密着性を良くする理由の一つである。さらに障壁
層と支持金属との間に生ずる熱堀彰張率の差による歪応
力は、中間に障壁材料と支持金属を同時子にスパッタ‐
蒸着することにより緩和できる。本実施例では、ＬａＢ
６単結晶について説明するが、この方法は、他の六棚化
カルシウム構造を有する熱電子放射材料、例えば棚化バ
リウム、棚化イットリウム、棚化ユーロピウム、棚化ガ
ドリニウムなどの六棚化物単結晶熱電子材料も適用でき
る。更に、ホットプレス法等により成型した多結晶嬢結
体も適用できる。タ 以下実施例によって本発明を説明
する。

実施例 １ＴａＮおよびＴａをスパッターターゲツトと
し、３×１０‐３Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気中、加速電
圧弧Ｖの条件で、スパッタ‐蒸着を行なった。被ス０バ
ッター物質はＬａ＆単結晶チップであり「該チップの先
端は熱電子放射材料として使用するため黍着物が付着し
ないようにアルミ箔で覆った。まず最初にＴａＮを３０
分間スパッタ‐蒸着し、次の３０分間ではＴａとＴａＮ
を共にスパッタ‐蒸着した夕が、この間にＴａＮの蒸着
量を徐々に少なくし、逆にＴａの蒸着量を徐々に増加さ
せ、最終的にはＴａだけのスパッタ−蒸着をさらに３の
分間行なった。得られた陰極をスポット溶接によりＷ線
と結合し、５×１０‐５Ｔｍｒの真空下でＬａＢ６単結
晶チップ先端の温度が１６００ｏｏ、５０畑時間加熱し
たがＬａＢ６単結晶部分には何の変化も見られなかった
。実施例 ２ スパッターターゲットとして、ＴａＢとＷを使用し、実
施例１と同じ条件で、ＬａＢ単結晶上にスパッタ‐蒸着
を行なった。

すわち、仏Ｂ６単結晶に直接Ｔａ＆を３０分間スパッタ
葵着し、次に３０分階ｍａ＆とＷを同時に蒸着しながら
徐々にＴａＢ２の量を減少させ、逆にＷの量を増加させ
、最終的にはＷだけのスパッタ‐蒸着を３０分間実施し
た。こうして得られた陰極をスポット溶接によりＴａ線
と結合し、３×１０‐５Ｔｏｒｒの真空下で、ＬａＢ単
結晶チップ先端温度が１７００ｑｏになるように３の砂
間加熱た後、急冷し、すぐに又加熱するサイクルを１０
０の司繰り返したが、仏Ｂ６単結晶部分には何の変化も
なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の熱電子放射材料の断面図：
第２図は、本発明品の使用例の説明図である。 符号１・・・六棚化カルシウム型構造を有する無機物質
、２・・・障壁層、３・・・障壁材料と支持金属材との
混合層、４・・・支持金属層、５・・・セラミック支持
台、６・・・電極、７・・・支持金属線。 ※１図 茅２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 六硼化カルシウム型構造をする無機物質に、これと
   反応し難い物質をスパツター蒸着した後、その上に支持
   金属と前記の反応し難い物質とを混合してスパツター蒸
   着を行ない、徐々に支持金属との割合を増加して最終的
   には支持金属だけをスパツター蒸着することを特徴とす
   る熱電子放射材料の製造法。 ２ 反応し難い物質が硼化ニオブ、硼化ジルコニウム、
   硼化ハフニウム、硼化タンタルから撰ばれた硼化物、炭
   化タンタル、炭化ジルコニウム、から撰ばれた炭化物、
   窒化ジルコニウム、窒化タンタルから撰ばれた窒化物で
   ある特許請求の範囲第１項記載の熱電子放射材料の製造
   法。 ３ 支持金属がタンタル、タングステン、ニオブ、モリ
   ブデンから撰ばれた１種以上の金属である特許請求の範
   囲第１項記載の熱電子放射材料の製造法。