[发明专利]电子管的两层式阴极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子管，特指一种电子管的两层式阴极及其制造方法。

背景技术

传统的电子管的氧化物阴极如图1所示，是将基材1组装在阴极套筒3上，将悬浮液电子发射层4吹附在基材1上，加热元件2组装于套筒3内，常用的基材1的主要成分为镍中含有少量还原剂镁和硅，常用的电子发射层4是将钡、锶和钙的碳酸盐连同粘结剂和溶剂用球磨机研磨混合成所需的粒径和粘度，通过加热元件加热位于基材1上方的电子发射层4，使其碱土碳酸盐转变成碱土氧化物，反应式为：

…………(1)

生成的碱土氧化物BaO、SrO、CaO，在真空及1000℃高温下与基材1中的金属镁和硅反应，形成氧缺乏型半导体电子发射源“自由钡”，反应式为：

………………(2)

…………………(3)

其主要缺陷在于，上述反应式(2)和(3)中的生成物SiO₂和MgO可与电子发射层4中的分解产物(Ba、Sr、Ca)O发生反应，生产Ba₂SiO₄等盐，形成扩散障碍层，减缓基材1中还原剂Mg和Si向外扩散的速率，降低“自由钡”的生成速率，且障碍层的厚度随着时间和温度的增加而变厚，其属于高电阻层，将阻止电流的流通，故上述传统的氧化物电子管阴极仅能在低电流密度和低温下使用，适用于电流密度0.5-0.8A/cm²，温度700-800℃。

日本Mitsubishi公司提出了氧化钪散布性阴极及其制造方法，先将含有少量还原剂Si和Mg的镍基材1焊在阴极套筒3上，在10^-5-10^-8torr的高真空下，用热蒸镀或溅镀方式，将厚度不超过2.0μm的含少量钨或钼的金属膜镀在基材1的表面，再于800-1100℃进行热处理，移去残留在金属膜表面或内部的杂质，并使金属膜进行烧结或再结晶，使金属膜向基材1的内部扩散，与其中的镍生成少量的Ni₄W的细晶结构，令生成的界面层Ba₂SiO₄为不连续型，增加扩散路径，再于金属膜之上吸附一层含有0.01-9％wtSc₂O₃的碱土金属氧化物作为金属发射层，由于散布性氧化钪的加入和含钨或钼的金属镀膜的形成，能在高电流下使用，主要缺陷在于其制造方法复杂，成本较高，不适合大批量生产，其镀膜与电子发射层或基材之间易因热膨胀系数的差异造成剥离，降低使用寿命或电压不稳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子管的两层式阴极及其制造方法，在镍基材上喷附两层多孔性的电子发射层，其成型方式是将预先调配的不同成份的电子发射悬浮液依次喷附在事先预热的阴极基材上，形成两层多性的电子发射层，克服现有技术的弊端，达到制造方法简单，提高电流密度和使用寿命的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种电子管的两层式阴极，包括主要成份为镍中含有少量还原剂的基材组装于阴极套筒上，在阴极套筒内设有加热元件，在基材上设有电子发射层，其特征在于该电子发射层为喷附在基材上的两层多孔性的电子发射层，该第一层多孔性的电子发射层的主要成份为碱土金属氧化物及1-30％重量的钨粉，该第二层多孔性的电子发射层位于该第一层电子发射层的上方，其主要成份为碱土金属氧化物。

该碱土金属氧化物包括氧化钡、氧化锶或氧化钙。

该钨粉为经过氢化热处理的钨粉。

该碱土金属氧化物至少为氧化钡。

该第一层多孔性的电子发射层中还添加0.1-5％重量的稀土金属氧化物。

该第二层多孔性的电子发射层中还添加0.1-5％重量的稀土金属氧化物。

该稀土金属氧化物包括氧化钪。

该基材中的还原剂包括镁和硅。

该第一层多孔性的电子发射层的厚度为2-90μm。

该两层多孔性的电子发射层厚度合计为35-100μm。

该第一层中的钨粉为20％(wt)。

该第一层中的氧化钪为1.5％(wt)。