专利名称：电子管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子管，该电子管具有一个阴极、一个阳极和至少一个独立的介于阴极与阳极之间的第一栅极。
上述那种电子管早已众所周知，且在市面上可以买到。这种电子管的阴极全都覆盖着锇，以便可以获得较高的电流密度。这种装置中锇的作用是降低电子的逸出功。
从专利EP-0，156，454或从美国加利福尼亚州CA 95076，华特森威勒(Watsonville)，1240大道1号Spectra-Mat公司第116期《技术通报》的一篇文章“涂锇的分布阴极-M型”(Osmium coated dispenser cathode-‘M’type)，举例说，可以了解到涂锇分布阴极的情况。
其它有关高发射率阴极层的论述有-S.Yamamoto、S.Taguchi、I.Watanabe、S.Sasaki等人在《日本应用物理杂志1的定期短评》(Japan J.Appl.Phys.l，Regul.Paper short Notes)(日本)1988年第27卷，第8期，第1411-14页写的一篇文章。为了提高覆有WSc2O3的浸渍式阴极的电子发射能力，淀渍上了由Ba、SC和O组成的单原子表面层。
-M.Feinleib、M.C.Green在《IEDM 84》第314-317页写的题为“高电流密度阴极-最新资料”的文章。为了削弱相互扩散的干扰作用，并稳定发射过程，在钨基体阴极上覆上了两层涂覆层，第一层是Os层或Os/Ru层，第二层是W/Os合金层。
-J.L.Cronin在电气工程师学会会报(I EE Proc.)1981年2月第128卷，第1部分，第1期，第19-31页写的一篇题为“现代分布阴极”(Modern dispenser cathode)的文章。该文章特别介绍了一种涂以Os/Ru或Os/Ir薄层的M型分布阴极(由用铝酸钡钙浸渍过的多孔钨组成)。
-Ioshiaki Ouchi、Sakae Kimura、Toshiharu Higuchi、Kasou Kobayashi等人在1987年春的《东芝评论》第157期第25-29页写的题为“寿命长、可靠性高的涂铱M型分布阴极”的一篇文章。涂Os、Os/Ru合金或Ir的浸渍式分布阴极(所谓M型阴极)，由于其工作温度大致下降了100°，因而使用寿命比未经表面金属化的S型阴极长。
-B.Latini、P.Cristini、I.Fragala、G.Marletta等人在1984年10月《微波管在系统及其存在问题和前景的国际会议》(会议第241号出版物)第22-23期，第35-41页写的题为“三种不同的M型分布阴极的性能分析”的一篇文章。该文章就电子的发射率对各种M型阴极进行了研究，并与S型阴极进行比较。在1300°K下，涂层为Os(80%)/Ru(20%)时，发射率提高3.2倍;涂层为Os(50%)/W(50%)时，发射率能力提高2倍;涂层为Ir(100%)时，电子发射能力提高0.6倍。
-L.R.Falce在《IEDM-83》第448-451页写的一篇题为“分布阴极其技术现状”的文章。该文综述了各类已定型阴极。
在已知的高电流密度的电子管中，因电子轰击而南使栅极负荷的现象是个问题。这种现象会导致栅极产生不希望有的热电子发射，这是由于在工作期间，阴极材料因栅极蒸发而沉积下来所致，从而降低了电子的逸出功。
因此，本发明的一个目的是提供本发明书开端所述的那种新型电子管，这种电子管即使在高电流强度的情况下，也具有低的栅极负荷。
按照本发明，解决上述问题的方法主要在于使阴极有一个强发射区或一个最弱发射区，强发射区配置在第一栅极孔后面，最弱发射区相当于毗邻阴极的第一栅极在阴极上所投下的阴影。
本发明这种配置方式的优点在于，带电粒子流只有在其传送的地方才产生。因此该粒子流实际上都集中到栅极的各孔上。阴极最好呈圆柱形，这样可以保证在第一栅极与阴极之间的距离通常是非常小的情况下达到所要求的稳定性和精确性。
栅极结构特别细薄时，最好采用金属片栅极。这样的栅极比金属丝栅极能制造得更好，而且在机械方面没有象金属丝栅极那么敏感。
石墨栅极特别有好处，因为它们即使在电流负荷较大的情况下，温度引起的机械变形也非常轻微。问题在于，即使电子管的阴极是按本发明构制的，仍然会有栅极电流产生，从而使温度上升。这时，如果栅极非常细，且极其靠近阴极，栅极的变形会大大影响其在电子管中几何方面的排列。
特别要优选采用的石墨栅极有焦性石墨栅极和人工石墨栅极。
但本发明也适用于常规的金属丝栅极。
在一简单的实施例中，栅极孔呈钻石形或矩形。这就是说，强发射区的形状也和正常的栅极一样。
阴极按本发明构制的四极管能切换大电流而不致象现有技术那样使控制栅极的负荷大。
为进一步降低最弱发射区的发射，可将阴极加以钝化，例如最好是用MO/Ru层进行钝化。
在强发射区中，阴极最好涂以下列材料组中的一种材料Sc2O3/W，Os/Ir，Os/Ru，Os/W，Ir，Os，Os+W/Os，Os/Ru+W/O。特别要优选采用的是Os，Os/Ru，Os/W，因为它们会大大提高电子的发射率。此外，O+W/Os和Os/Ru+W/Os组成的双涂敷层具有防止互相扩散的性能，所以是特殊群。
按照本发明的一个实施例，阴极采用了所谓多孔性或分布阴极，这种阴极以其截流量而闻名。
其它的一些有益的实施例是按照本说明书和专利权利要求书得出的。
结合附图参看下面所作的详细说明，可以更全面地理解本发明及其有关的优点。附图中
图1为本发明四极管的纵剖面图;
图2为本发明四极管的横剖面图;
图3为本发明四极管的顶视图。
现在参看附图，图中相同的数目字表示各视图中同一个或相当的部件，图1为本发明一个最佳实施例的四极管的纵剖面。
筒形阴极1、毗邻阴极1的第一栅极2、第二栅极3和筒形阳极4与公共轴线5共轴线配置。第一栅极2是例如金属片栅极，具有多个孔6。第二栅极的结构与第一栅极相当。
根据一最佳实施例，该阴极系制成例如从欧洲专利0，157，454得知的那种矩阵式阴极。在该配置方式中，用含钡的材料浸渍多孔钨基体。
为了按照本发明减小栅极的负荷，于是使阴极有选择地覆盖以强发射层。关于这方面，该强发射层最好是含锇的即锇化了的薄层问题。按照本发明，强发射区7.1，7.2，7.3位于第一栅极2中的孔后面。它们之间设有一个或一个以上的最弱发射区8。最弱发射区相当于栅极投射到阴极1上的虚线阴影。
上述情况示于图2中。图中示出了图1的四极管的横截面。该配置方式中投下来的(虚线)阴影是来自第一栅极2在径向上(相对于轴线5)的投影。最弱发射区8将强发射区7.1、7.4、7.7隔开。
最后，图3为栅极2的诸孔是矩形时阴极1的顶视图。在此情况下，强发射区7.1、7.2、……7.9在两相互垂直方向上形成正规图形的矩形。最弱发射区8和栅极2将孔8隔开的情况一样将强发射区7.1、7.2……7.9隔开。
原则上，孔的形状是次要的。但在实践中，大多数采用分别具钻石形或矩形孔的普通栅极。
本发明的好处在于，大大抑制了我们不希望有的撞击着第一栅极2的带电粒子流。相反，所发射的电子都逐一地通过栅极孔6被引导出去。因此，栅极也就再不会强烈发热，再也不能以寄生阴极的形式对电子管产生干扰影响。
一般地说，涂锇区的电子发射率为不涂锇区的两倍至三倍。如果想进一步加大这个比值，最好进一步用发射抑制层钝化不涂锇区。主要由Mo和Ru组成的涂层(Mo/Ru层)特别适合这种用途。在这种情况下，第一栅极的投影区不仅只微弱地发射，而且实质上完全没有发射电子。
本发明的阴极可用周知的方法制造。特别是，在分布阴极的情况下，该分布阴极在例如上述最后一道工序中是经过全面锇化了的，其唯一小小的变化是在进行锇化之前用适当的掩模盖住阴极，由此得出按本发明构制的锇层。
另一方面，还可以在一附加式序中给成品阴极涂上本发明的钝化层，这种钝化层，如上面谈过的那样，实质上相当于第一栅极所投下的阴影。
上面谈到的与Os有关的情况当然同样也适用于优选采用由Sc2O3/w、Os/Ir、Os/Ru、Os/W、Ir、Os、Os+W/Os、Os/Ru+W/Os制成的涂层。但事实上，上述这些材料层都是适宜降低电子的逸出功的。
栅极也可以制成石墨(例如焦性石墨，人工石墨)栅极。这类栅极能承受较大的电流负荷，因而使电子管可以在整个较高的电流密度范围内工作。
本发明决不局限于四极管。只要阴极前面至少有一个独立栅极，本发明都适用。因此本发明既可用于三极管，也可用五极管，基至可用于更复杂的电子管。
此外，显然筒形对称并不是强制性的先决条件，它仅仅是本发明优选采用的一个特点而已。本发明同样相应地适用于平面结构。
总的说来，本发明将一个大电流、低栅极负荷的电子管付诸实施。
显然，根据上述教导是可以对本发明进行种种修改和更改的。因此，不言而喻，在所附权利要求书的范围内，本发明是可以按与本说明书所述不同的方式付诸实施的。
权利要求
1.一种电子管，具有a)一阴极；b)一阳极；c)至少一个介于阴极和阳极之间的独立第一栅极；其特征在于，d)阴极具有强发射区和最弱发射区，强发射区配置在第一栅极孔后面，最弱发射区相当于毗邻阴极的第一栅极投射到阴极上的阴影。
2.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，阴极在强发射区中有一个由下列材料组Sc2O3/W，Os/Ir，Os/Ru，Ir，O，W/Os，Os+W/Os，Os/Ru+W/Os中的一种材料制成的材料层。
3.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，阴极呈筒形，且阴极、栅极和阳极按筒形对称的形式排列。
4.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，所述独立栅极是个金属片栅极。
5.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，所述独立栅极是个金属丝栅极。
6.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，所述独立栅极是个石墨栅极。
7.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，所述第一栅极中的孔呈钻石形或矩形。
8.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，在阴极和阳极之间设两个栅极以制成真正的四极管。
9.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，最弱发射区中的阴极用钝化层覆盖着。
10.如权利要求1所述的电子管，其特征在于，所述阴极是个敷氧化物阴极，特别是矩阵式阴极。
全文摘要
在一种具有一强发射阴极(1)、一阳极(4)和至少一个介于阴极(1)与阳极(4)之间的独立第一栅极(2)的电子管中，该阴极(1)具有强发射区和最弱发射区(分别为7.1，7.2，7.3和8)。强发射区(7.1，7.2，7.3)配置在第一栅极孔后面，最弱发射区(8)相当于毗邻阴极(1)的第一栅极(2)在阴极(1)上投下的阴影。
文档编号H01J1/14GK1050946SQ9010841
公开日1991年4月24日 申请日期1990年10月10日 优先权日1989年10月10日
发明者乔治·阿戈斯蒂, 汉斯-冈特·马修斯, 沃纳·罗尔巴赫 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司