专利名称:浸渍式阴极及其制造方法
本发明涉及一种在电子管中用作发射电流密度高的浸渍式阴极及其制造方法。
一种用作发射电流密度高的浸渍式阴极包括一个阴极基体，该阴极基体是由诸如钨(W)、钼(Mo)等的多孔耐熔金属制成的，后者浸渍有例如铝酸钡钙的电子发射材料;一个由诸如钽(Ta)、钼等的耐熔金属组成的杯状物;以及由诸如钽、钼等的耐熔金属组成的阴极套筒。在杯状物上装有阴极基体，而在所述阴极套筒的顶部中塞入该装有阴极基体的杯状物，它们被用激光束从侧面辐照，这样就使阴极套筒、杯状物和阴极基体焊接在一起。
该阴极基体是由具有熔点为3，370℃的钨组成的，而杯状物与阴极套筒是由具有熔点为2，940℃的钽或熔点2，617℃的钼组成的。所以，为了把它们焊接在一起，该焊接部份应加热到至少比这些金属中任一种的熔点都高的温度。然而，被浸渍在阴极基体上的电子发射材料具有熔点约为1，700℃。因此，在焊接过程中，该电子发射材料就熔化而蒸发，以致在焊接部份形成缺口。
曾经在该浸渍式阴极被装入电子管中的情况下测试其寿命时，截止电压变化很大。因此把该电子管拆开进行研究，于是发现即使用很小的力也可使阴极基体从杯状物和套筒上剥裂下来。
为了克服上述问题，第10823/1984号日本公开特许公开了一种把一个焊接件插入于阴极基体和杯状物之间的方法，而第111222/1984号日本公开特许公开了一种方法，其中在阴极基体各侧壁中形成一些凹口部份，并且用激光束照射相应于各凹口部份的阴极套筒和杯子部份，于是在杯状物和阴极套筒熔化时形成的各突起部份就被镶嵌到凹口部份中，从而牢固地夹持该阴极基体。
由于要把由浸渍有电子发射材料的多孔钨组成的阴极基体、阴极套筒和杯状物焊接在一起是困难的，所以这方法应该是可改进现有方法的。然而，即使使用这些方法也不能使这几个部件牢固地粘附在一起。
本发明的目的是要提供一种其中可将阴极基体、杯状物和套筒牢固地焊接在一起的浸渍式阴极，并且要提供一种易于制造该阴极的方法，以便消除上述先有技术中所涉及的难点。
根据本发明的浸渍式阴极，在由浸渍有电子发射材料的耐熔金属多孔烧结体组成的阴极基体上至少是所要实施焊接的那部份的表层上不存在电子发射材料。
制造本发明的浸渍式阴极的方法有一个步骤，为的是要在焊接阴极基体之前，通过把该阴极基体放入可溶解电子发射材料的溶剂中清洗，把电子发射材料从其表层上除去。
这种用于溶解电子发射材料的溶剂的例子包括纯水、含有醋酸的水溶液等。诸如清洗时间、清洗方法和溶剂温度等清洗条件是随着所用的溶剂种类而不同的。所以应当预先对每一种溶剂进行简单试验以确定各清洗条件，然后就应当按照这样的条件来进行清洗。
根据本发明，在阴极基体上所要实施焊接的部份上并不存在电子发射材料，并且在焊接过程中不会在那里发生电子发射材料的蒸发现象。此外，为了消除前述在传统工艺中所涉及的难点，就要把阴极基体、杯状物和阴极套筒直接而充分地焊接在一起。
图1a是本发明的一个实施例的浸渍式阴极的剖视图;
图1b是沿着图1a的A-A′剖面线的浸渍式阴极剖面图;
图2a是传统工艺制作的一种浸渍式阴极的剖视图;以及图2b是沿着图2a的A-A′剖面线的浸渍式阴极的剖面图。
现在将结合附图对本发明的一个实施例进行详细描述。
图1a是说明本发明的一个实施例的浸渍式阴极的垂直剖被图，而图1b是沿着图1a的A-A′线的剖面图。在图1a和1b中，标号1表示一个做成近于球状的阴极基体，它是由一种例如浸渍有电子发射材料的钨的耐熔金属的多孔烧结体组成的。在该阴极基体1的表层，除电子发射表面外，形成有一种未被浸渍电子发射材料的多孔钨部份1a;该部份1a是与阴极基体1的表层，特别是在套筒侧的侧面表层20至50微米深度范围内，形成为一个整体结构的。标号2示出一个由一种例如钽的耐熔金属组成的杯状物(下文称为杯子)以盛纳阴极基体1。标号3示出一个由钽组成的阴极套筒(下文称为套筒)，它可在其上部支承杯子2。4示出一个把阴极基体1、杯子2和套筒3焊接在一起而成为一个整体结构、并被激光5照射过的焊接部分，以及标号6示出一个被设置于套筒3内为对阴极基体1加热以便发射电子的加热丝。
当未被浸渍过电子发射材料的阴极基体表层的厚度小于10微米时，本发明的效果就有害地降低。
下面描述的是一种制造这样构成的浸渍式阴极的方法。
首先，把一种通过将钨粉模压而得的多孔基体在还原气氛中烧结，并将该多孔基体浸渍上一种众所周知的由钡化合物、钙化合物和铝酸盐组成的电子发射材料以得到一种具有某预定尺寸的起始基体。次之，将该起始基体浸入某容器所容的纯水中，然后通过在某预定温度(约20℃)下加上输出为300瓦的超声波持续某一预定时间(约10分钟)而将电子放射材料从所述基体上除去。然后，用有机溶剂，例如酒精，把水从该基体上去掉，并接着通过在大约200℃下的氢保护气氛中进行热处理。其次，就对诸如上部和下部的预定表面(侧面除外)进行抛光以形成一个阴极基体1。结果，除了阴极基体1的电子发射表面以外，就把电子发射材料从前面表层(约为20至50微米厚，在此实施例中，为35微米)上除去，并从而形成一个多孔钨部份1a如图1a和1b所示。再下一步，将这样形成的阴极基体1盛入安装在套筒3上的杯子2中。然后，用激光束5照射该焊接部份4，该激光束5是用具有静电电容量为500微法和灯管电压为870伏的激光焊接器来进行焊接的，从而就制成一个浸渍式阴极了。当然，套筒3是包含加热丝的。
经由扫描电子显微镜对该焊接部分4的观察表明，这样制成的浸渍式阴极，即使当用激光束5对它照射时也决不让电子发射材料急剧蒸发，并使它能够可靠地防止在焊接部份4中形成某种缺口，这是与图2a和2b所示的传统工艺情况不同的。此外，当从剖面看时，就可看出图1a和1b中所示的焊接部份4已被牢固而称心地焊住了。这种浸渍式阴极曾被装在阴极射线管中并测出其电子发射特性。可以肯定，根本不会产生不利效果。
此外，在上述实施例中，曾用超声波在纯水中辐照的方法将电子发射材料从阴极基体的表层上除去。但是，电子发射材料可在含有例如醋酸的溶液中除去;或者，如果肯定不会影响电子发射特性，也可用其它方法除去。
而且，在上述实施例中，阴极基体、杯子和套筒是作为一个整体结构而焊接在一起的。然而本发明决不仅仅局限于此。例如可以将阴极基体和杯子牢固地焊接在一起，或者可将阴极基体和套筒牢固地焊接在一起以组成可显出十分像上述那些效果的浸渍式阴极。
根据上面所描述的本发明，可使在阴极基体上所要实施焊接的那一部份的表层上不存在电子发射材料，该阴极基体是由浸渍有电子发射材料的耐熔金属多孔烧结体组成的。因此在焊接期间，该阴极基体的电子发射材料并不熔化或蒸发，并且不形成缺口。于是，该阴极基体就可牢固地附着在耐熔金属支架(杯子和/或阴极套筒)上，然后就可得到这种高质量的浸渍式阴极了。此外，在将阴极基体和耐熔金属支架焊接在一起之前，要把起始基体放入一种溶剂中进行清洗，该溶剂可使电子发射材料溶解掉。于是，就可顺利地得到那种在表层上没有电子发射材料的阴极基体，以便能够制造这种高质量的浸渍式阴极并保持高度生产率。
权利要求
1.在一种浸渍式阴极中包括有一个由一种浸渍有电子发射材料的耐熔金属多孔烧结体所组成的阴极基体以及用于牢固支承所述阴极基体的一个耐熔金属支架，其改进的特征在于其中所述阴极基体在除了至少是所述阴极基体将被焊接到所述耐熔金属支架上的那一部份的表层以外的区域内部被浸渍有所述电子发射材料。
2.根据权利要求
1的浸渍式阴极，其特征在于其中所述耐熔金属支架包括一个杯子和一个阴极套筒，而所述杯子和所述阴极套筒是同所述阴极基体焊接在一起的。
3.根据权利要求
1的浸渍式阴极，其特征在于其中所述阴极基体的表层厚度大于10微米。
4.根据权利要求
1的浸渍式阴极，其特征在于其中所述多孔烧结体是由钨组成的。
5.根据权利要求
1的浸渍式阴极，其特征在于其中所述耐熔金属支架是由钽或钼组成的。
6.根据权利要求
1的浸渍式阴极，其特征在于其中所述阴极基体在除所述耐熔金属支架侧的侧面表层以外的区域内均浸渍有所述电子发射材料。
7.制造浸渍式阴极的方法的特征在于，它包括以下步骤-形成一个阴极基体的步骤，它是通过把由耐熔金属组成的多孔烧结体浸渍上一种电子发射材料，接着再把所述多孔烧结体放在一种溶剂中清洗以便将所述电子发射材料溶解于其中而形成的;-把所述阴极基体同耐熔金属支架焊接在一起的步骤，以便牢固地支承所述阴极基体;以及-将加热丝装入阴极套筒的步骤。
8.根据权利要求
7制造浸渍式阴极的方法，其特征在于其中所述溶剂是纯水。
9.根据权利要求
7制造浸渍式阴极的方法，其特征在于其中所述耐熔金属支架包括有一个杯子和一个阴极套筒。
专利摘要
一种浸渍式阴极，在所被焊接的阴极基体表层上有一个不存在有电子发射材料的部分，目的在于可把浸渍有电子发射材料的阴极基体、杯子以及阴极套筒牢固地焊接在一起。在表层上没有电子发射材料的阴极基体可通过把阴极基体放在能够溶解电子发射材料的溶液中清洗的方法而取得。由于利用这种阴极基体，就可制出浸渍式阴极了。
文档编号H01J1/28GK87106151SQ87106151
公开日1988年3月16日 申请日期1987年9月2日
发明者铃木行男, 熊田政治 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan