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JPH0864110A - Carbide film coating electron emitting material and manufacture thereof - Google Patents

Carbide film coating electron emitting material and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0864110A
JPH0864110A JP20095894A JP20095894A JPH0864110A JP H0864110 A JPH0864110 A JP H0864110A JP 20095894 A JP20095894 A JP 20095894A JP 20095894 A JP20095894 A JP 20095894A JP H0864110 A JPH0864110 A JP H0864110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitting material
film
electron emitting
carbide film
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20095894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Konosuke Inagawa
幸之助 稲川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP20095894A priority Critical patent/JPH0864110A/en
Publication of JPH0864110A publication Critical patent/JPH0864110A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a long-life electron emitting material which excels in heat resistance and provides a stable emission current even under a bad vacuum condition by applying a carbonized tantalum film comprising a predetermined composition ratio to the peripheral surface of a tungsten filament. CONSTITUTION: In a carbide film coating electron emitting material in which a carbide film is applied to the surface of an electron emitting material made of tungsten, a carbide coating is a carbonized tantalum film comprising a composition ratio of 1<C/Ta<1.2. The film thickness of the carbide film can be 1 to 50μm and the electron emitting material made of tungsten can be a tungsten filament 1. In a method of manufacturing the carbide film coating electron emitting material, a metal Ta is evaporated in a vacuum and at the same time a C2 H2 gas is introduced thereinto and the carbonized film comprising a composition ratio of 1<C/Ta<1.2 is applied to the surface of the electron emitting material made of tungsten by making both of them react to each other at the evaporation medium pressure/film formation speed of 6.0×10<-2> Pa.min/μm or above by a reactant type ion plating method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭化物膜被覆電子放射
材料およびその製造方法に関し、更に詳しくは、電子放
射材料ブラウン管、電子顕微鏡、オージェ電子分光等の
分析装置、超LSIの電子ビーム露光装置、金属溶解或
いは蒸着等に用いられる電子銃としての電子発生源等に
用いる炭化物膜被覆電子放射材料およびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emitting material coated with a carbide film and a method for producing the same, and more specifically, an electron emitting material cathode ray tube, an electron microscope, an Auger electron spectroscopy analyzer, and an electron beam exposure apparatus for a VLSI. The present invention relates to a carbide film-coated electron emitting material used for an electron source such as an electron gun used for metal dissolution or vapor deposition, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より電子放射材料としてタングステ
ン(W)が知られており、このタングステンは融点が高
いため、高温においても変形が少なく、また、蒸気圧が
低いので熱電子放射材料として古くから用いられてい
た。タングステンは強電界電子放射材料としても用いら
れている。
2. Description of the Related Art Tungsten (W) has been conventionally known as an electron emitting material. Since tungsten has a high melting point, it has little deformation even at a high temperature, and has a low vapor pressure. Was used. Tungsten is also used as a strong field electron emission material.

【0003】トリウム−タングステン線の表面(外周
面)に炭化層を被覆、形成したフィラメントが特開昭52
-147055号公報に開示されている。
A filament formed by coating the surface (outer peripheral surface) of a thorium-tungsten wire with a carbonized layer is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
-147055.

【0004】また、本出願人は先に特開昭61-250927号
公報で、金属細線の表面に良電子放射物質(例えばTi
C)を被覆したものを電子放射体として用いることを提
案した。
The applicant of the present invention has previously disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-250927 that a good electron emitting material (for example, Ti
It has been proposed to use the one coated with C) as an electron emitter.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来より熱電子放
射材料として用いられているタングステンは10- 6Pa以
上の真空中では二酸化炭素等の残留ガスが吸着して仕事
関数が大きくなり、そのため放射電流が急速に減少す
る。また、タングステンでは吸着した残留ガス分子の表
面移動やイオン衝撃があるため、放射電流が不安定であ
る。
It is used as THE INVENTION Problems to be Solved] The conventionally thermionic emission material Tungsten 10 - 6 adsorbed residual gases such as carbon dioxide increases the work function in a more vacuum Pa, therefore radiation The current decreases rapidly. Further, in tungsten, the emission current is unstable because of the surface migration of the adsorbed residual gas molecules and ion bombardment.

【0006】また、熱電子放射材料として高輝度の電子
電流を得るためには極めて高い温度に加熱する必要があ
り、それによる著しい蒸発のため寿命が短い、という問
題がある。
Further, in order to obtain a high-brightness electron current as a thermionic emission material, it is necessary to heat it to an extremely high temperature, and there is a problem that the life is short due to remarkable vaporization.

【0007】また、特開昭52-147055号公報に開示され
ている表面に炭化層を被覆、形成したフィラメントは外
部からの機械的振動、衝撃に対しても炭化層が破損しな
いようにフィラメント構造の固着保持に工夫を加えたも
のである。
Further, the filament disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-147055 is coated with a carbonized layer, and the formed filament has a filament structure so that the carbonized layer is not damaged even by external mechanical vibration or impact. It is a device that has been devised to retain and hold the.

【0008】また、特開昭61-250927号公報で提案の、
金属細線の表面に良電子放射物質(例えばTiC)を被
覆したものは比較的低温でも十分な電子放射を保証で
き、それにより消耗や損耗率を低減でき、しかも熱応力
や引張応力を補償出来るという効果がある。
Further, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-250927,
A thin metal wire coated with a good electron emitting material (for example, TiC) can guarantee sufficient electron emission even at a relatively low temperature, thereby reducing wear and wear rate and compensating for thermal stress and tensile stress. effective.

【0009】そこで、電子放射材料の小型化、多様化、
高効率化等に伴って耐熱性に優れ、高い放射電流、長寿
命の電子放射材料の出現が求められていた。
Therefore, miniaturization and diversification of electron emitting materials,
With the increase in efficiency and the like, the emergence of an electron emitting material having excellent heat resistance, high emission current and long life has been demanded.

【0010】本発明は耐熱性に優れ、悪い真空状態でも
安定に放射電流が得られ、かつ長寿命の炭化物膜被覆電
子放射材料と、その製造方法を提供することを目的とす
る。
It is an object of the present invention to provide a carbide film-coated electron emitting material which has excellent heat resistance, can stably obtain a radiation current even in a bad vacuum state, and has a long life, and a method for producing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は前記目的を達
成すべく鋭意研究した結果、従来電子放射材料として多
用されているタングステン(W)を始め、タンタル(Ta)や
モリブデン(Mo)の表面にチタン(Ti)、タンタル(Ta)等の
遷移金属の炭化物膜を被覆すると仕事関数が小さくな
り、また、二酸化炭素等の残留ガスに対しても吸着が少
なく、かつそれとの反応性に対して安定であるため比較
的高い圧力の真空中でも使用可能となる。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventor has found that tantalum (Ta) and molybdenum (Mo), including tungsten (W), which has been widely used as an electron emitting material in the past. When the surface is coated with a carbide film of a transition metal such as titanium (Ti) or tantalum (Ta), the work function becomes smaller, and the residual gas such as carbon dioxide is less adsorbed, and the reactivity with it is reduced. Since it is stable and stable, it can be used even in a vacuum of relatively high pressure.

【0012】また、表面に炭化物膜を被覆した電子放射
材料は次のような長所をもつ。遷移金属炭化物はタング
ステン、タンタル、モリブデンに比べて仕事関数が小さ
い(W:4.54eV、Ta:4.01eV、Mo:4.03eV、TiC:3.25eV、Zr
C:3.0eV、NbC:3.50eV、TaC:3.40eV、HfC:3.40eV)。そ
のため動作温度が低くてよいから放射効率がよい。更
に、前記遷移金属炭化物は前記金属よりも融点が高い
(W:3380℃、Ta:2998℃、Mo:2617℃、TiC:3450℃、ZrC:
3830℃、NbC:4170℃、TaC:4160℃、HfC:4180℃)。ま
た、蒸発速度も前記金属とほぼ同じかそれ以下である。
The electron emitting material having a surface coated with a carbide film has the following advantages. Transition metal carbides have a smaller work function than tungsten, tantalum, and molybdenum (W: 4.54eV, Ta: 4.01eV, Mo: 4.03eV, TiC: 3.25eV, Zr.
C: 3.0eV, NbC: 3.50eV, TaC: 3.40eV, HfC: 3.40eV). Therefore, radiation efficiency is good because the operating temperature may be low. Further, the transition metal carbide has a higher melting point than the metal (W: 3380 ℃, Ta: 2998 ℃, Mo: 2617 ℃, TiC: 3450 ℃, ZrC:
3830 ℃, NbC: 4170 ℃, TaC: 4160 ℃, HfC: 4180 ℃). Also, the evaporation rate is almost the same as or lower than that of the metal.

【0013】このように高温特性に優れている上に、か
つ低温動作が可能となるため、寿命時間が著しく延びる
ということを知見した。
As described above, it has been found that the life time is remarkably extended because the high temperature characteristics are excellent and the low temperature operation is possible.

【0014】本発明は前記知見に基づいてなされたもの
であり、炭化物膜被覆電子放射材料は、タングステン製
電子放射材料の表面に炭化物膜を被覆した炭化物膜被覆
電子放射材料において、該炭化物膜は組成比1<C/T
a<1.2から成る炭化タンタル膜であることを特徴とす
る。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings. A carbide film-coated electron emitting material is a carbide film-coated electron emitting material obtained by coating the surface of a tungsten electron emitting material with a carbide film. Composition ratio 1 <C / T
It is a tantalum carbide film having a <1.2.

【0015】また、前記炭化物膜の膜厚を1〜50μmとし
てもよい。また、タングステン製電子放射材料をタング
ステンフィラメントとしてもよい。
The thickness of the carbide film may be 1 to 50 μm. Further, the tungsten electron emitting material may be a tungsten filament.

【0016】本発明の炭化物膜被覆電子放射材料の製造
方法は、真空中で金属Taを蒸発させ、同時にC22
スを導入して、両者を反応性イオンプレーティング法に
より蒸着中圧力/成膜速度を6.0×10- 2Pa・min/μm以上
で反応させてタングステン製電子放射材料の表面に組成
比1<C/Ta<1.2から成る炭化タンタル膜を被覆する
ことを特徴とする。
In the method for producing a carbide film-coated electron emitting material according to the present invention, metal Ta is evaporated in a vacuum, C 2 H 2 gas is introduced at the same time, and both are pressured during deposition by reactive ion plating. characterized by coating the tantalum carbide layer consisting of 2 Pa · min / μm reacted at least with the composition ratio of 1 on the surface of the tungsten electron-emitting material <C / Ta <1.2 - the deposition rate 6.0 × 10.

【0017】また、タングステン製電子放射材料をタン
グステンフィラメントとしてもよい。
Further, the electron emitting material made of tungsten may be a tungsten filament.

【0018】[0018]

【作用】真空中でTaを蒸発させると共に、C22ガス
を導入し、反応性イオンプレーティング法で反応させる
とタングステン製電子放射材料の表面にTaCから成る
炭化物膜が被覆される。
When Ta is vaporized in vacuum and C 2 H 2 gas is introduced and reacted by the reactive ion plating method, the surface of the electron emitting material made of tungsten is coated with the carbide film made of TaC.

【0019】その際、蒸着中圧力/成膜速度を6.0×10-
2Pa・min/μm以上で反応性イオンプレーティング法によ
りTaとC22を反応させると、組成比1<C/Ta<
1.2の炭化タンタル膜がダングステン製電子放射材料の
表面に被覆される。
At this time, the pressure during deposition / film formation rate was 6.0 × 10
When Ta and C 2 H 2 are reacted by the reactive ion plating method at 2 Pa · min / μm or more, the composition ratio is 1 <C / Ta <
A tantalum carbide film of 1.2 is coated on the surface of the Dangsten electron emissive material.

【0020】この組成比1<C/Ta<1.2の炭化タンタ
ル膜は低温動作が可能となるため寿命時間が著しく延び
る。
This tantalum carbide film having a composition ratio of 1 <C / Ta <1.2 can be operated at a low temperature, so that the life time is significantly extended.

【0021】[0021]

【実施例】本発明において、タングステン製電子放射材
料の表面に被覆された炭化タンタル(TaC)膜の組成
比C/Taの範囲を1<C/Ta<1.2としたのは、組成
比C/Taが1以下の場合は作動高温度で劣化が生じる
不安定な膜となり、組成比C/Taが1.2以上の場合は
未結合の自由炭素により真空系の汚染の原因となるから
である。
EXAMPLE In the present invention, the range of the composition ratio C / Ta of the tantalum carbide (TaC) film coated on the surface of the electron emitting material made of tungsten is 1 <C / Ta <1.2 because the composition ratio C / Ta This is because when Ta is 1 or less, the film becomes an unstable film which is deteriorated at a high operating temperature, and when the composition ratio C / Ta is 1.2 or more, unbonded free carbon causes contamination of the vacuum system.

【0022】また、タングステン製電子放射材料の表面
に被覆された炭化タンタル膜の膜厚範囲を1〜50μmとし
たのは、膜厚が1μmに満たない場合は複雑形状の基材で
は被覆されない部分が生じる可能性があり、膜厚が50μ
mを超えた場合は被膜に亀裂が生じやすく、かつ剥離し
やすくなるからである。
Further, the thickness range of the tantalum carbide film coated on the surface of the electron emitting material made of tungsten is set to 1 to 50 μm, because when the film thickness is less than 1 μm, it is a portion which is not covered by the base material having a complicated shape. May occur and the film thickness is 50μ
This is because if it exceeds m, the coating is likely to crack and peel off easily.

【0023】本発明の製造方法において、真空中で金属
Taを蒸発させ、同時にC22ガスを導入して、反応性
イオンプレーティング法で反応させてタングステン製電
子放射材料の表面に組成比1<C/Ta<1.2から成る炭
化タンタル膜を被覆する際、蒸着中圧力/成膜速度を6.
0×10- 2Pa・min/μm以上としたのは、蒸着中圧力/成膜
速度が6.0×10- 2Pa・min/μmに満たない場合は単相のT
aC膜は得られず、Ta2Cを含む2相(TaC+Ta2
C)の膜となるからである。尚、蒸着中圧力/成膜速度
の上限値は組成比はこの値に比例しないことを考慮すれ
ば2×10- 1Pa・min/μm程度とすればよい。
In the manufacturing method of the present invention, metal Ta is evaporated in a vacuum, C 2 H 2 gas is introduced at the same time, and the reaction is performed by the reactive ion plating method to cause the composition ratio on the surface of the tungsten electron emitting material. When coating a tantalum carbide film consisting of 1 <C / Ta <1.2, the deposition pressure / deposition rate was set to 6.
0 × 10 - 2 was a Pa · min / [mu] m or more, evaporation in a pressure / film forming speed is 6.0 × 10 - 2 if less than Pa · min / [mu] m is a single-phase T
aC film can not be obtained, 2 phase containing Ta 2 C (TaC + Ta 2
This is because it becomes the film of C). The upper limit value of the deposition in a pressure / film formation rate 2 × 10 Considering that the composition ratio is not proportional to the value - may be set to 1 Pa · min / [mu] m approximately.

【0024】また、本発明において蒸着中圧力とはC2
2圧力と反応によって生じたH2圧力の和の全圧を示
す。
In the present invention, the pressure during vapor deposition means C 2
Shows the total pressure of H 2 pressure sum produced by the reaction with H 2 pressure.

【0025】先ず、本発明の基本的な考え方について述
べる。
First, the basic idea of the present invention will be described.

【0026】1.緒言 遷移金属(Ti、Zr、Hf、Ta、Nb等)炭化物は
高融点、高硬度並びに化学的安定性から、高温構造材料
や耐摩耗材料としての利用のみならず、電子放射材料と
しての利用も期待されている。熱陰極材料の評価の目安
としての良さの指数「Figure of Merit(φ/Te、た
だしφは仕事関数、Teは蒸気圧10- 5Torrとなる温
度)」はWは1.6×10- 3、ZrCは1.5×10- 3、TiC
は1.4×10- 3、TaCは1.2×10- 3であり、この値が小
さい程良好であるといえる。
1. Introduction Transition metal (Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, etc.) carbides can be used not only as high-temperature structural materials and wear-resistant materials but also as electron-emitting materials because of their high melting point, high hardness and chemical stability. Is expected. Goodness index "Figure of Merit (φ / Te, however phi work function, Te vapor pressure 10 - 5 Torr to become temperature)" as a measure of evaluation of the hot cathode material W is 1.6 × 10 - 3, ZrC is 1.5 × 10 - 3, TiC
It can be said that a 3 is better as this value is smaller - is 1.4 × 10 - 3, TaC is 1.2 × 10.

【0027】本発明では、炭化物膜の電子材料分野での
応用として、良さの指数の値が最も小さいTaC膜を取
り上げて、その生成条件を明らかにし、更にWフィラメ
ントにコートして熱電子放射特性について検討した。
In the present invention, as an application of the carbide film in the field of electronic materials, a TaC film having the smallest index of merit is taken up, the production conditions thereof are clarified, and the W filament is coated to obtain thermionic emission characteristics. Was examined.

【0028】2.実験方法 TaC膜の生成には活性化反応性蒸着を用いた。バルク
のTaを電子ビームにより溶融して蒸発させ、反応ガス
としてC22或いはC24ガスを導入した。基板にはSU
S304を使用した。生成膜の評価としては結晶構造、格子
定数、X線回折線の半値幅、結晶粒径、化学組成、硬
さ、色調を調べた。
2. Experimental Method Activated reactive vapor deposition was used to produce the TaC film. Bulk Ta was melted by an electron beam and evaporated, and C 2 H 2 or C 2 H 4 gas was introduced as a reaction gas. SU on the board
S304 was used. As the evaluation of the produced film, the crystal structure, the lattice constant, the half width of the X-ray diffraction line, the crystal grain size, the chemical composition, the hardness, and the color tone were examined.

【0029】3.実験結果および考察 3-1 C22ガスの場合 実験条件を表1に、また、生成膜の特性を表2に示す。3. Experimental Results and Discussion 3-1 In the case of C 2 H 2 gas Experimental conditions are shown in Table 1, and characteristics of the produced film are shown in Table 2.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】蒸着中の圧力と成膜速度から求めた入射頻
度比γ(C22)/γ(Ta)が2.6以上では全てTa
C相のみである。格子定数は4.453〜4.463で報告されて
いる値(4.455Å)と同程度であり、入射頻度比による
大きな変化はない。シェラー(Scherrer)の式から求め
た結晶粒径は入射頻度比の増加と共に減少する。
When the incident frequency ratio γ (C 2 H 2 ) / γ (Ta) obtained from the pressure during vapor deposition and the film formation rate is 2.6 or more, all Ta
Only phase C. The lattice constant is similar to the value reported for 4.453 to 4.463 (4.455Å), and there is no significant change due to the incidence frequency ratio. The crystal grain size obtained from Scherrer's equation decreases with increasing incidence frequency ratio.

【0033】オージェ電子分光分析のスペクトルのピー
クから求めた試料番号8-K-109の組成比C/Taは1.17
であった。また、同被膜(厚さ4μm)の微小ビッカース
硬さは2000kg/mm2であり、淡い金色を呈した。
The composition ratio C / Ta of the sample No. 8-K-109 determined from the peak of the spectrum of Auger electron spectroscopy was 1.17.
Met. The micro Vickers hardness of the coating (thickness: 4 μm) was 2000 kg / mm 2 , which was a light gold color.

【0034】3-2 C24ガスの場合 生成膜の特性を表3に示す。3-2 In the case of C 2 H 4 gas Table 3 shows the characteristics of the produced film.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】入射頻度比γ(C24)/γ(Ta)が4.
1以下ではTaC相のみであるが、4.9は非常にブロード
な(101)が観測されるTa2Cが主で、ほかに弱いTaC
がある。入射頻度比が6.9〜9.7ではTaCが主で、ほか
にTa2Cが混じっている。
The incidence frequency ratio γ (C 2 H 4 ) / γ (Ta) is 4.
Below 1 is the TaC phase only, but 4.9 is mainly Ta 2 C, where very broad (101) is observed, and other weak TaC.
There is. In the incident frequency ratio from 6.9 to 9.7 TaC is mainly, Ta 2 C is mixed in addition.

【0037】TaCの格子定数は入射頻度比に対してあ
まり変化せず、バルクの報告値に近い。結晶粒径は2相
状態を反映して複雑な変化をする。
The lattice constant of TaC does not change much with the incidence frequency ratio, and is close to the reported value of bulk. The crystal grain size changes in a complicated manner reflecting the two-phase state.

【0038】C22の場合には容易に単相のTaC膜が
得られるが、C24の場合は反応性が低いためTa2
を含む2相状態となる。
In the case of C 2 H 2 , a single-phase TaC film can be easily obtained, but in the case of C 2 H 4 , Ta 2 C has a low reactivity.
Is a two-phase state including

【0039】3-3 熱電子放射特性 WフィラメントにTaC膜をコートして熱電子放射特性
を調べ、コートしないものと比較した。TaCをコート
することにより熱電子放射電流は増大し、更に寿命が伸
びることが分かった。
3-3 Thermionic emission characteristics The W filament was coated with a TaC film to examine thermionic emission characteristics and compared with that without coating. It has been found that the TaC coating increases the thermionic emission current and further extends the life.

【0040】尚、本発明の製造方法において、金属タン
タル(Ta)とアセチレン(C22)ガスを反応性イオ
ンプレーティング法で反応させて、タングステン製電子
放射材料の表面にTaC膜を被覆する際、タングステン
製電子放射材料の温度は200〜800℃程度、成膜速度は0.
05〜5μm/min程度とするのが好ましい。
In the manufacturing method of the present invention, metal tantalum (Ta) and acetylene (C 2 H 2 ) gas are reacted by the reactive ion plating method to coat the surface of the tungsten electron emitting material with the TaC film. At that time, the temperature of the electron emitting material made of tungsten is about 200 to 800 ° C, and the film forming rate is 0.
It is preferably about 05 to 5 μm / min.

【0041】次に添付図面に従って本発明の具体的実施
例を比較例と共に説明する。
Next, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples according to the attached drawings.

【0042】実施例1 本実施例では電子放射材料として図1に示す太さ0.1mm
φ、コイル径1mmφ、コイルの巻数10、コイル部の長さ5
mm、電極部各4mmのタングステン(W)コイルフィラメ
ント1を用いた。コイルフィラメント1の表面に被覆す
る炭化物膜の蒸発物質として純度99%のタンタル(T
a)を用い、また、反応ガスとして純度99%のアセチ
レン(C22)ガスを用いた。
Example 1 In this example, as the electron emitting material, the thickness shown in FIG. 1 was 0.1 mm.
φ, coil diameter 1mmφ, coil winding number 10, coil length 5
A tungsten (W) coil filament 1 having a thickness of 4 mm and an electrode portion of 4 mm was used. As the evaporation material of the carbide film coating the surface of the coil filament 1, tantalum (T) having a purity of 99% (T
a) was used, and acetylene (C 2 H 2 ) gas having a purity of 99% was used as a reaction gas.

【0043】コイルフィラメントの外周面への炭化物膜
の被覆を反応性イオンプレーティング法により行った。
反応性イオンプレーティングの条件は、真空室内圧力を
1.3×10- 4Pa、コイルフィラメントの温度を500℃、T
aを加熱蒸発させる蒸発源の電子ビーム出力を4kW、蒸
着中圧力を4×10- 2Pa、プローブ電圧を50V、プローブ
電流を0.5A、成膜速度を0.3μm/minとした。この蒸着中
圧力4×10- 2Pa、成膜速度0.3μm/minは蒸着中圧力/成
膜速度=1.3×10- 1Pa・min/μmである。
The outer peripheral surface of the coil filament was coated with a carbide film by the reactive ion plating method.
The conditions for reactive ion plating are:
1.3 × 10 - 4 Pa, 500 ℃ the temperature of the coil filament, T
4kW electron beam output of the evaporation source for heating evaporate a, the pressure during the deposition 4 × 10 - 2 Pa, the probe voltage 50 V, the probe current was 0.5A, the deposition rate and 0.3 [mu] m / min. The deposition in a pressure 4 × 10 - 2 Pa, the deposition rate 0.3 [mu] m / min deposition in a pressure / deposition rate = 1.3 × 10 - is 1 Pa · min / μm.

【0044】尚、プローブとは電子ビーム蒸発源の近傍
に設置したリング状の電極である。
The probe is a ring-shaped electrode installed near the electron beam evaporation source.

【0045】そして、図2に示すようなタングステンコ
イルフィラメント1の外周面に膜厚3μmの炭化タンタル
(TaC)膜2を被覆した炭化物膜被覆電子放射材料3
を作製した。
Then, as shown in FIG. 2, a carbide film coated electron emitting material 3 in which a tantalum carbide (TaC) film 2 having a film thickness of 3 μm is coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament 1.
Was produced.

【0046】タングステンコイルフィラメント1の外周
面に被覆したTaC膜2の組成比C/Taをオージェ電
子分光分析のスペクトルのピーク比により調べたとこ
ろ、組成比C/Ta=1.17であった。
When the composition ratio C / Ta of the TaC film 2 coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament 1 was examined by the peak ratio of the spectrum of Auger electron spectroscopic analysis, the composition ratio C / Ta = 1.17.

【0047】前記方法でタングステンコイルフィラメン
トの外周面にTaC膜が被覆された炭化物膜被覆電子放
射材料の熱電子放射特性を二極タイプの装置を用い、圧
力1×10- 4Paの真空室内で調べた。
[0047] Using the apparatus of the bipolar type thermionic emission properties of the carbide film-coated electron emitting material TaC film is coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament in the method, pressure 1 × 10 - In 4 Pa vacuum chamber Examined.

【0048】熱電子放射特性として炭化物膜被覆電子材
料の温度(℃)、投入電力(W)、放射電流(μA)、
炭化物膜被覆電子材料のフィラメントが蒸発して切断す
るまでの寿命時間(時間)について調べた。尚、フィラ
メントの温度(℃)は光高温計で測定し、特性測定装置
の陽極電圧は10Vとした。調べたフィラメント温度
(℃)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)の結果を
表4に示す。
As the thermionic emission characteristics, the temperature (° C.) of the electronic material coated with the carbide film, the applied power (W), the emission current (μA),
The life time (hour) until the filament of the carbide film-covered electronic material evaporates and cut was examined. The temperature (° C.) of the filament was measured by an optical pyrometer, and the anode voltage of the characteristic measuring device was set to 10V. Table 4 shows the results of the examined filament temperature (° C.), emission current (μA), and life time (hour).

【0049】また、投入電力(W)と放射電流(μA)
との関係を図3に曲線Aとして示し、また、フィラメン
ト温度(℃)と放射電流(μA)との関係を図4に曲線
Bとして示した。
Further, input power (W) and radiation current (μA)
3 is shown as a curve A in FIG. 3, and the relationship between the filament temperature (° C.) and the radiation current (μA) is shown as a curve B in FIG.

【0050】実施例2 電子ビーム出力を4.5kW、蒸着中圧力を2×10- 2Pa、成
膜速度を0.4μm/minとした以外は前記実施例1と同様の
方法でタングステンコイルフィラメントの外周面に膜厚
3μmのTaC膜を被覆した炭化物膜被覆電子放射材料を
作製した。この蒸着中圧力2×10- 2Pa、成膜速度0.4μm
/minは蒸着中圧力/成膜速度=5×10- 2Pa・min/μmであ
る。
[0050] Example 2 the electron beam output 4.5 kW, the pressure during the deposition 2 × 10 - 2 Pa, the outer periphery of the tungsten coil filament in the same manner as in Example 1 except that the film formation rate was 0.4 .mu.m / min Film thickness on the surface
A carbide film coated electron emitting material coated with a 3 μm TaC film was prepared. The deposition in a pressure 2 × 10 - 2 Pa, deposition rate 0.4μm
/ min is deposited in a pressure / deposition rate = 5 × 10 - a 2 Pa · min / μm.

【0051】また、タングステンコイルフィラメントの
外周面に被覆したTaC膜の組成比C/Taをオージェ
電子分光分析のスペクトルのピーク比により調べたとこ
ろ、組成比C/Ta=1.01であった。
Further, when the composition ratio C / Ta of the TaC film coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament was examined by the peak ratio of the spectrum of Auger electron spectroscopy analysis, the composition ratio C / Ta = 1.01.

【0052】そして、前記実施例1と同様の方法で炭化
物膜被覆電子放射材料のフィラメントの温度(℃)、投
入電力(W)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)に
ついて調べた。調べたフィラメント温度(℃)、放射電
流(μA)、寿命時間(時間)の結果を表4に示す。
Then, the temperature (° C.), applied power (W), emission current (μA) and life time (hour) of the filament of the carbide film-coated electron emitting material were examined by the same method as in Example 1. Table 4 shows the results of the examined filament temperature (° C.), emission current (μA), and life time (hour).

【0053】また、投入電力(W)と放射電流(μA)
との関係を図3に曲線Cとして示し、また、フィラメン
ト温度(℃)と放射電流(μA)との関係を図4に曲線
Dとして示した。
Further, input power (W) and radiation current (μA)
3 is shown as a curve C in FIG. 3, and the relationship between the filament temperature (° C.) and the radiation current (μA) is shown as a curve D in FIG.

【0054】実施例3 蒸着中圧力を3×10- 2Paとした以外は前記実施例1と同
様の方法でタングステンコイルフィラメントの外周面に
膜厚3μmのTaC膜を被覆した炭化物膜被覆電子放 射
材料を作製した。この蒸着中圧力3×10- 2Pa、成膜速度
0.3μm/minは蒸着中圧力/成膜速度=1×10- 1Pa・min/
μmである。
[0054] Example 3 deposited in pressure 3 × 10 - 2 except that the Pa release carbide film-coated electronic coated with TaC film having a thickness of 3μm on the outer circumferential surface of the tungsten coil filament in the same manner as in Example 1 An injection material was prepared. The deposition in a pressure 3 × 10 - 2 Pa, deposition rate
0.3 [mu] m / min is deposited in a pressure / deposition rate = 1 × 10 - 1 Pa · min /
μm.

【0055】また、タングステンコイルフィラメントの
外周面に被覆したTaC膜の組成比C/Taをオージェ
電子分光分析のスペクトルのピーク比により調べたとこ
ろ、組成比C/Ta=1.10であった。
Further, when the composition ratio C / Ta of the TaC film coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament was examined by the peak ratio of the spectrum of Auger electron spectroscopic analysis, the composition ratio C / Ta = 1.10.

【0056】そして、前記実施例1と同様の方法で炭化
物膜被覆電子放射材料のフィラメントの温度(℃)、投
入電力(W)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)に
ついて調べた。調べたタングステンコイルフィラメント
温度(℃)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)の結
果を表4に示す。
Then, the temperature (° C.), applied power (W), emission current (μA) and life time (hour) of the filament of the carbide film-coated electron emitting material were examined by the same method as in Example 1. Table 4 shows the results of the investigated tungsten coil filament temperature (° C.), radiation current (μA), and life time (hours).

【0057】また、投入電力(W)と放射電流(μA)
との関係を図3に曲線Eとして示し、また、フィラメン
ト温度(℃)と放射電流(μA)との関係を図4に曲線
Fとして示した。
Further, input power (W) and radiation current (μA)
3 is shown as a curve E in FIG. 3, and the relationship between the filament temperature (° C.) and the radiation current (μA) is shown as a curve F in FIG.

【0058】比較例1 電子放射材料としてTaC膜を何ら被覆していない太さ
0.1mmφ、コイル径1mmφ、コイルの巻数10、コイル部の
長さ5mm、電極部各4mmのタングステンコイルフィラメン
トを用いた。
Comparative Example 1 Thickness without coating any TaC film as an electron emitting material
A tungsten coil filament having a diameter of 0.1 mm, a coil diameter of 1 mm, a coil winding number of 10, a coil portion length of 5 mm, and an electrode portion of 4 mm was used.

【0059】そして、前記実施例1と同様の方法でタン
グステンコイルフィラメントの温度(℃)、投入電力
(W)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)について
調べた。調べたフィラメント温度(℃)、放射電流(μ
A)、寿命時間(時間)の結果を表4に示す。
Then, the temperature (° C.) of the tungsten coil filament, the applied power (W), the emission current (μA), and the life time (hour) were examined by the same method as in Example 1. Filament temperature (° C), emission current (μ
Table 4 shows the results of A) and life time (hours).

【0060】また、投入電力(W)と放射電流(μA)
との関係を図3に曲線Gとして示し、また、フィラメン
ト温度(℃)と放射電流(μA)との関係を図4に曲線
Hとして示した。
Further, input power (W) and radiation current (μA)
3 is shown as a curve G in FIG. 3, and the relationship between the filament temperature (° C.) and the radiation current (μA) is shown as a curve H in FIG.

【0061】比較例2 電子ビーム出力を4.6kW、蒸着中圧力を2×10- 2Pa、成
膜速度を0.42μm/minとした以外は前記実施例1と同様
の方法でタングステンコイルフィラメントの外周面に膜
厚3μmのTaC膜を被覆した炭化物膜被覆電子放射材料
を作製した。この蒸着中圧力2×10- 2Pa、成膜速度0.42
μm/minは蒸着中圧力/成膜速度=4.8×10- 2Pa・min/μ
mである。
[0061] Comparative Example 2 the electron beam output 4.6KW, deposited in pressure 2 × 10 - 2 Pa, the outer periphery of the tungsten coil filament except that the deposition rate was 0.42 .mu.m / min is the same method as in Example 1 A carbide film-coated electron emitting material having a surface covered with a TaC film having a thickness of 3 μm was produced. The deposition in a pressure 2 × 10 - 2 Pa, deposition rate 0.42
[mu] m / min is deposited in a pressure / deposition rate = 4.8 × 10 - 2 Pa · min / μ
m.

【0062】また、タングステンコイルフィラメントの
外周面に被覆したTaC膜の組成比C/Taをオージェ
電子分光分析のスペクトルのピーク比により調べたとこ
ろ、組成比C/Ta=0.93であった。
When the composition ratio C / Ta of the TaC film coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament was examined by the peak ratio of the spectrum of Auger electron spectroscopy analysis, the composition ratio C / Ta = 0.93.

【0063】そして、前記実施例1と同様の方法で、炭
化物膜被覆電子放射材料のフィラメントの温度(℃)、
投入電力(W)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)
について調べた。調べたフィラメント温度(℃)、放射
電流(μA)、寿命時間(時間)の結果を表4に示す。
Then, in the same manner as in Example 1, the temperature (° C.) of the filament of the carbide film-coated electron emitting material,
Input power (W), radiation current (μA), life time (hours)
Was examined. Table 4 shows the results of the examined filament temperature (° C.), emission current (μA), and life time (hour).

【0064】比較例3 蒸着中圧力を1×10- 1Paとした以外は前記実施例1と同
様の方法でコイルフィラメントの外周面に膜厚3μmのT
aC膜を被覆した炭化物膜被覆電子放射材料を作製し
た。この蒸着中圧力1×10- 1Pa、成膜速度0.3μm/minは
蒸着中圧力/成膜速度=3.3×10- 1Pa・min/μmである。
[0064] Comparative Example 3 deposited in pressure 1 × 10 - 1 except that the Pa is T the thickness 3μm on the outer peripheral surface of the coil filament in the same manner as in Example 1
A carbide film-coated electron emitting material coated with an aC film was prepared. The deposition in a pressure 1 × 10 - 1 Pa, the deposition rate 0.3 [mu] m / min deposition in a pressure / deposition rate = 3.3 × 10 - is 1 Pa · min / μm.

【0065】また、タングステンコイルフィラメントの
外周面に被覆したTaC膜の組成比C/Taをオージェ
電子分光分析のスペクトルのピーク比により調べたとこ
ろ、組成比C/Ta=1.25であった。
When the composition ratio C / Ta of the TaC film coated on the outer peripheral surface of the tungsten coil filament was examined by the peak ratio of the spectrum of Auger electron spectroscopy analysis, the composition ratio C / Ta = 1.25.

【0066】そして、前記実施例1と同様の方法で炭化
物膜被覆電子放射材料のフィラメントの温度(℃)、投
入電力(W)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)に
ついて調べた。調べたフィラメント温度(℃)、放射電
流(μA)、寿命時間(時間)の結果を表4に示す。
Then, the temperature (° C.), input power (W), emission current (μA) and life time (hour) of the filament of the carbide film-coated electron emitting material were examined by the same method as in Example 1. Table 4 shows the results of the examined filament temperature (° C.), emission current (μA), and life time (hour).

【0067】[0067]

【表4】 [Table 4]

【0068】表4から明らかなように、同一投入電力に
対して本発明の実施例1、実施例2並びに実施例3はT
aC膜を何ら被覆していないWフィラメントのみの比較
例1に比してフィラメントの温度が低く、2倍以上の放
射電流が得ら、寿命は200倍以上に増加していることが
分かる。従って、本発明の実施例は電子放射特性が著し
く改善されたことが確認された。
As is clear from Table 4, in the first, second and third embodiments of the present invention, T is the same for the same input power.
It can be seen that the filament temperature is lower than that of Comparative Example 1 in which only the W filament is not coated with any aC film, the radiation current is twice or more, and the life is increased 200 times or more. Therefore, it was confirmed that the examples of the present invention had significantly improved electron emission characteristics.

【0069】また、各実施例は被覆されたTaC膜の組
成比C/Taが本発明の範囲以外の比較例2、比較例3
に比してフィラメントの温度が同一の場合、放射電流は
大きく、寿命は長いことが分かる。
Further, in each of the examples, Comparative Examples 2 and 3 in which the composition ratio C / Ta of the coated TaC film is outside the range of the present invention
It can be seen that when the filament temperature is the same, the radiation current is large and the life is long.

【0070】図3から明らかなように、同一投入電力に
対して実施例1、実施例2、実施例3では比較例1(W
フィラメントのみ)に比して2倍以上の放射電流が得ら
れる。従って、例えば20μAの放射電流を得るのに比較
例1では投入電力が20W必要であるが、実施例1、実施
例2、実施例3では投入電力は4Wでよく、効率が極めて
よいことが確認された。
As is apparent from FIG. 3, in Example 1, Example 2 and Example 3, the comparative example 1 (W
The radiation current is more than twice as high as that of the filament alone). Therefore, for example, in order to obtain a radiation current of 20 μA, 20 W of input power is required in Comparative Example 1, but in Example 1, Example 2, and Example 3, the input power is 4 W, and it is confirmed that the efficiency is extremely good. Was done.

【0071】図4から明らかなように、同一フィラメン
ト温度に対して実施例1、実施例2、実施例3では比較
例1(Wフィラメントのみ)に比して2倍以上の放射電
流が得られる。従って、例えば20μAの放射電流を得る
のに比較例1(Wフィラメントのみ)ではフィラメント
温度を2800℃とする必要があるが、実施例1、実施例
2、実施例3ではフィラメント温度を1800℃でよく、比
較例1(Wフィラメントのみ)の温度よりも1000℃低く
することが出来、それによって寿命を大幅に延ばし、電
子放射材料の長寿命化を図れることが確認された。
As is clear from FIG. 4, in the example 1, the example 2, and the example 3 with respect to the same filament temperature, the radiation current more than twice as much as the comparative example 1 (W filament only) can be obtained. . Therefore, for example, in order to obtain a radiation current of 20 μA, it is necessary to set the filament temperature to 2800 ° C. in Comparative Example 1 (W filament only), but in Example 1, Example 2 and Example 3, the filament temperature is 1800 ° C. It was confirmed that the temperature can be lowered by 1000 ° C. from the temperature of Comparative Example 1 (W filament only), whereby the life can be significantly extended and the life of the electron emitting material can be extended.

【0072】実施例4 本実施例ではタングステンコイルフィラメントの外周面
に被覆する炭化タンタル膜の膜厚を変えた場合における
電子放射特性を調べることとした。
Example 4 In this example, electron emission characteristics were examined when the thickness of the tantalum carbide film covering the outer peripheral surface of the tungsten coil filament was changed.

【0073】炭化タンタル膜の膜厚を1μm、10μ
m、15μm、30μm、50μmとした以外は、前記
実施例1と同様の方法で炭化タンタル(組成比C/Ta
=1.17)膜の膜厚が異なる各炭化物膜被覆電子放射材料
を作製した。
The thickness of the tantalum carbide film is 1 μm and 10 μm.
m, 15 μm, 30 μm, 50 μm, except that tantalum carbide (composition ratio C / Ta
= 1.17) Each carbide film-coated electron emitting material having a different film thickness was prepared.

【0074】そして、炭化タンタル膜の膜厚が異なる各
炭化物膜被覆電子放射材料の夫々について前記実施例1
と同様の方法で炭化物膜被覆電子放射材料のフィラメン
トの温度(℃)、投入電力(W)、放射電流(μA)、
寿命時間(時間)について調べた。調べたフィラメント
温度(℃)、放射電流(μA)、寿命時間(時間)の結
果を表5に示す。
Regarding each of the carbide film-coated electron emitting materials having different tantalum carbide film thicknesses, the above-mentioned Example 1 was applied.
In the same manner as in (3), the temperature of the filament of the electron emission material coated with a carbide film (° C.), input power (W), emission current (μA),
The life time (hour) was examined. Table 5 shows the results of the examined filament temperature (° C.), emission current (μA), and life time (hour).

【0075】[0075]

【表5】 [Table 5]

【0076】表5から明らかなように、タングステンコ
イルフィラメントの表面に被覆する炭化物(TaC)膜
の膜厚は1μm〜50μmの範囲において放射電流は膜
厚に対して大きな差はないが、寿命時間は膜厚と共に長
くなることが確認された。
As is clear from Table 5, when the film thickness of the carbide (TaC) film coating the surface of the tungsten coil filament is in the range of 1 μm to 50 μm, the emission current has no great difference with the film thickness, but the life time Was confirmed to increase with the film thickness.

【0077】バルクの遷移金属炭化物は高い硬度と脆さ
のため、所望形状に加工することは極めて困難である
が、電子放射材料の金属材を予めコイル状、ヘアピン
状、チップ状、円筒形状、平板状等に加工し、その加工
物の表面への炭化物膜を被覆することは容易であるか
ら、種々の形状を有する電子放射源の用途としての多様
性がある。
Since bulk transition metal carbides have high hardness and brittleness, it is extremely difficult to process them into a desired shape. However, a metal material of an electron emitting material is preliminarily coiled, hairpin-shaped, tip-shaped, cylindrical-shaped, Since it is easy to process into a flat plate shape and to cover the surface of the processed product with a carbide film, there are various uses as electron emission sources having various shapes.

【0078】また、タングステンフィラメントの表面に
炭化タンタルの薄膜を被覆することにより、仕事関数が
小さくなり、残留ガスの吸着もすくなく、かつ安定な電
子放射特性を示すこととなる。
Further, by coating the surface of the tungsten filament with a thin film of tantalum carbide, the work function becomes small, the residual gas is hardly adsorbed, and stable electron emission characteristics are exhibited.

【0079】前記実施例の炭化物膜被覆電子放射材料3
は図2に示すようにタングステンコイルフィラメント1
の外周面全面に亘ってTaC膜2を被覆したが、TaC
膜をタングステンコイルフィラメントの一部に被覆して
もよい。
Carbide Film-Coated Electron Emissive Material 3 of the Above Example
Is a tungsten coil filament 1 as shown in FIG.
The TaC film 2 was coated on the entire outer peripheral surface of the
The film may be coated on a portion of the tungsten coil filament.

【0080】また、前記実施例ではタングステンコイル
フィラメントを用いたが、タングステンを素材とし、ヘ
アピン状、チップ状、円筒形状、平板状等、用途に合わ
せた各種形状とし、その表面にTaC膜を被覆するよう
にしてもよい。
Further, although the tungsten coil filament is used in the above-mentioned embodiment, tungsten is used as a material, and various shapes such as a hairpin shape, a chip shape, a cylindrical shape and a flat plate shape are formed according to the purpose, and the surface thereof is coated with a TaC film. You may do it.

【0081】前記実施例では放射電流として数十μA程
度の微小電流について行ったが、金属融解や蒸着に用い
る電子ビーム源として数百A以上の大電流の電子発生源
としても使用可能である。
In the above-described embodiment, the emission current is a minute current of about several tens of μA, but it can be used as an electron beam source of several hundred A or more as an electron beam source used for metal melting or vapor deposition.

【0082】前記実施例では熱電子放射への適用を行っ
たが、強電界電子放射としても使用可能である。
In the above embodiment, the application to thermionic emission was carried out, but it can also be used as a strong field electron emission.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明の炭化物膜被覆電子放射材料によ
るときは、タングステン製電子放射材料の表面に組成比
1<C/Ta<1.2の炭化タンタル膜が被覆されているの
で、仕事関数を小さくすることが出来、また、残留ガス
の吸着を少なくすることが出来るため、比較的高い真空
中での電子放出が可能である。
When the carbide film-coated electron emitting material of the present invention is used, the composition ratio on the surface of the tungsten electron emitting material is reduced.
Since the tantalum carbide film with 1 <C / Ta <1.2 is coated, the work function can be made small and the adsorption of residual gas can be made small, so that electron emission in a relatively high vacuum is performed. Is possible.

【0084】また、小さな仕事関数により電子放射効率
が向上するため、低温での動作が可能となって、少ない
電力で効率よく、かつ長寿命化が可能となる等の効果が
ある。
Further, since the electron emission efficiency is improved by the small work function, it is possible to operate at a low temperature, efficiently use a small amount of electric power, and prolong the service life.

【0085】また、炭化物膜被覆電子放射材料の製造方
法によるときは、真空中で金属Taを蒸発させると同時
に、C22ガスを導入し、反応性イオンプレーティング
法により蒸着中圧力/成膜速度を6.0×10- 2Pa・min/μ
mとし、両者を反応させてタングステン製電子放射材料
の表面に組成比1<C/Ta<1.2の炭化タンタル膜を被
覆するようにしたので、仕事関数が小さく、残留ガスの
吸着が少なく、低温動作が可能で、寿命が著しく延びた
タングステン製の炭化物膜被覆電子放射材料を容易に製
造することが出来る効果がある。
Further, according to the method for producing the carbide film-covered electron emitting material, the metal Ta is evaporated in a vacuum and, at the same time, C 2 H 2 gas is introduced, and the pressure during deposition / composition is increased by the reactive ion plating method. film speed 6.0 × 10 - 2 Pa · min / μ
m, and both were reacted to coat the surface of the tungsten electron emitting material with a tantalum carbide film having a composition ratio of 1 <C / Ta <1.2, so that the work function is small, the residual gas is not adsorbed, and the temperature is low. There is an effect that it is possible to easily manufacture a tungsten carbide film-coated electron emitting material which is operable and has a significantly extended life.

【0086】本発明の製造方法を用いることによりタン
グステンを種々の形状に加工した後に炭化物膜を被覆す
ることが出来るので、種々の形状を有する電子放射源の
用途としての多様性がある。
Since the carbide film can be coated after processing tungsten into various shapes by using the manufacturing method of the present invention, there are various uses as electron emission sources having various shapes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の1実施例に用いたタングステンコイ
ルフィラメントの該略図、
FIG. 1 is a schematic view of a tungsten coil filament used in one embodiment of the present invention,

【図2】 本発明方法で製造された炭化物膜被覆放射材
料の截断面図、
FIG. 2 is a cross-sectional view of a carbide film-coated radiant material produced by the method of the present invention,

【図3】 本発明方法により製造された炭化物膜被覆放
射材料と、比較例の投入電力と放射電流との関係を示す
特性線図、
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the input power and the emission current of a comparative example and a carbide film-coated emission material produced by the method of the present invention;

【図4】 本発明方法により製造された炭化物膜被覆放
射材料と、比較例のフィラメント温度と放射電流との関
係を示す特性線図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a filament film-coated radiation material manufactured by the method of the present invention and a filament temperature and radiation current of a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タングステンコイルフィラメント、 2 炭
化物膜、3 炭化物膜被覆電子放射材料。
1. Tungsten coil filament, 2 carbide film, 3 carbide film coated electron emitting material.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タングステン製電子放射材料の表面に炭
化物膜を被覆した炭化物膜被覆電子放射材料において、
該炭化物膜は組成比1<C/Ta<1.2から成る炭化タン
タル膜であることを特徴とする炭化物膜被覆電子放射材
料。
1. A carbide film-coated electron-emitting material comprising a tungsten electron-emitting material whose surface is coated with a carbide film,
The carbide film-coated electron emitting material, wherein the carbide film is a tantalum carbide film having a composition ratio of 1 <C / Ta <1.2.
【請求項2】 前記炭化タンタル膜の膜厚は1〜50μmで
あることを特徴とする請求項第1項に記載の炭化物膜被
覆電子放射材料。
2. The carbide film-coated electron emitting material according to claim 1, wherein the tantalum carbide film has a thickness of 1 to 50 μm.
【請求項3】 前記タングステン製電子放射材料はタン
グステンフィラメントであることを特徴とする請求項第
1項または第2項に記載の炭化物膜被覆電子放射材料。
3. The carbide film-coated electron emitting material according to claim 1, wherein the tungsten electron emitting material is a tungsten filament.
【請求項4】 真空中で金属Taを蒸発させ、同時にC
22ガスを導入して、両者を反応性イオンプレーティン
グ法により蒸着中圧力/成膜速度を6.0×10- 2Pa・min/μ
m以上で反応させてタングステン製電子放射材料の表面
に組成比1<C/Ta<1.2から成る炭化タンタル膜を被
覆することを特徴とする炭化物膜被覆電子放射材料の製
造方法。
4. The metal Ta is vaporized in a vacuum, and at the same time C
2 by introducing H 2 gas, during the deposition of both the reactive ion plating method pressure / deposition rate 6.0 × 10 - 2 Pa · min / μ
A method for producing a carbide film-coated electron-emitting material, which comprises reacting at a temperature of m or more for coating a surface of a tungsten electron-emitting material with a tantalum carbide film having a composition ratio of 1 <C / Ta <1.2.
【請求項5】 前記タングステン製電子放射材料はタン
グステンフィラメントであることを特徴とする請求項第
4項に記載の炭化物膜被覆電子放射材料の製造方法。
5. The method for producing a carbide film-coated electron emitting material according to claim 4, wherein the tungsten electron emitting material is a tungsten filament.
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