JPH01213935A - 電子管用陰極 - Google Patents
電子管用陰極Info
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- JPH01213935A JPH01213935A JP63040317A JP4031788A JPH01213935A JP H01213935 A JPH01213935 A JP H01213935A JP 63040317 A JP63040317 A JP 63040317A JP 4031788 A JP4031788 A JP 4031788A JP H01213935 A JPH01213935 A JP H01213935A
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- oxidated
- oxide
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ＴＶ用ジブラウン管どに用いられる電子管
用陰極に関するものである。
用陰極に関するものである。
第２図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、１はシリコン
（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を微
量含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、２は
この基体１の底部上面に被着され、少なくともバリウム
（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるいは
／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化
物からなる電子放射物質層、３は上記基体１内に配設さ
れたヒータであり、加熱により上記電子放射物質層２か
ら熱電子を放出させるためのものである。
いる陰極を示すものであり、図において、１はシリコン
（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を微
量含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、２は
この基体１の底部上面に被着され、少なくともバリウム
（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるいは
／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化
物からなる電子放射物質層、３は上記基体１内に配設さ
れたヒータであり、加熱により上記電子放射物質層２か
ら熱電子を放出させるためのものである。
このように構成された電子管用陰極において、基体１へ
の電子放射物質層２の被着は次のようにして行われる。
の電子放射物質層２の被着は次のようにして行われる。
まず、アルカリ土類金属（Ｂａ。
Ｓｒ、Ｃａ）の三元炭酸塩からなる懸濁液を基体１の底
部上面に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によって加
熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩はアルカリ
土類金属の酸化物に変わる。
部上面に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によって加
熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩はアルカリ
土類金属の酸化物に変わる。
その後、アルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半
導体的性質を有するように活性化を行うことにより、基
体１上にアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射物
ｔ［２を被着形成している。
導体的性質を有するように活性化を行うことにより、基
体１上にアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射物
ｔ［２を被着形成している。
この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次のように反応する。つまり、基体１内に含有さ
れたシリコン、マグネシウム等の還元性元素は拡散によ
りアルカリ土類金属の酸化物と基体１との界面に移動し
、アルカリ土類金属酸化物と反応する。例えば、アルカ
リ土類金属酸化物が酸化バリウム（Ｂ ａ Ｏ）であれ
ば、次式（１）。
一部は次のように反応する。つまり、基体１内に含有さ
れたシリコン、マグネシウム等の還元性元素は拡散によ
りアルカリ土類金属の酸化物と基体１との界面に移動し
、アルカリ土類金属酸化物と反応する。例えば、アルカ
リ土類金属酸化物が酸化バリウム（Ｂ ａ Ｏ）であれ
ば、次式（１）。
（２）のように反応する。
ＢａＯ＋ｖ２Ｓｌ＝Ｂａ＋％５ｉＯ１・（ｔｌＢａＯ＋
Ｍｇ ＝Ｂａ＋ＭｇＯ・・・（２）この反応の結果、
基体１上に被着形成されたアルカリ土類金属酸化物の一
部が還元され、酸素欠乏型の半導体となり、陰極温度７
００〜８００℃の動作温度で０．５〜０．８Ａ／ｃ−の
電子放射が得られることになる。
Ｍｇ ＝Ｂａ＋ＭｇＯ・・・（２）この反応の結果、
基体１上に被着形成されたアルカリ土類金属酸化物の一
部が還元され、酸素欠乏型の半導体となり、陰極温度７
００〜８００℃の動作温度で０．５〜０．８Ａ／ｃ−の
電子放射が得られることになる。
ところが、上記電子管用陰極では、電子放射が０．５〜
０．８Ａ／ｃｎｉ以上の電流密度は取り出せない。
０．８Ａ／ｃｎｉ以上の電流密度は取り出せない。
その理由として、アルカリ土類金属酸化物の一部を還元
反応させた場合、上記（１）、 （２）式からも明らか
なように、基体１とアルカリ土類金属酸化物層との界面
にＳ ｉ Ｏ２，Ｍ ｇ ＯあるいはＢ−ａｏ・ＳｉＯ
□などの複合酸化物層（中間１ＩＩ）が形成され、この
中間層が高抵抗層となって電流の流れを妨げること、及
び上記中間層が基体１中の還元性元素（Ｓｉ、Ｍｇ）が
電子放射物質層２の表面側へ拡散するのを妨げるため十
分な量のバリウム（Ｂａ）が生成されないことが考えら
れている。つまり、電子管動作中に基体１と電子放射物
質層２との界面近傍、特に基体１表面近傍のニッケル結
晶粒界と上記界面より１０μｍ程度電子放射物賞層２内
側の位置に上記中間層が偏析するため、電流の流れ及び
電子放射物質層２表面側への還元性元素の拡散が妨げら
れ、高電流密度下の十分な電子放出特性が得られないと
いう問題があった。
反応させた場合、上記（１）、 （２）式からも明らか
なように、基体１とアルカリ土類金属酸化物層との界面
にＳ ｉ Ｏ２，Ｍ ｇ ＯあるいはＢ−ａｏ・ＳｉＯ
□などの複合酸化物層（中間１ＩＩ）が形成され、この
中間層が高抵抗層となって電流の流れを妨げること、及
び上記中間層が基体１中の還元性元素（Ｓｉ、Ｍｇ）が
電子放射物質層２の表面側へ拡散するのを妨げるため十
分な量のバリウム（Ｂａ）が生成されないことが考えら
れている。つまり、電子管動作中に基体１と電子放射物
質層２との界面近傍、特に基体１表面近傍のニッケル結
晶粒界と上記界面より１０μｍ程度電子放射物賞層２内
側の位置に上記中間層が偏析するため、電流の流れ及び
電子放射物質層２表面側への還元性元素の拡散が妨げら
れ、高電流密度下の十分な電子放出特性が得られないと
いう問題があった。
これに対して、特願昭６０−２２９３０３号の出願には
、基体に０．０１〜０．５重世％の希土類金属を含有さ
せることによって、電子放射物質層を基体に被着形成す
る際の活性化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が分解する
際、あるいは陰極としての動作中に酸化バリウムが解離
反応を起こす際に基体が酸化する反応を防止するととも
に、電子放射物質層中への基体に含有された還元性元素
の拡散を適度に制御し、還元性元素による複合酸化物か
らなる中間層が基体と電子放射物質層との界面近傍に集
中的に形成されることを防止し、中間層を電子放射物質
層内に分散させるという技術が示されている。
、基体に０．０１〜０．５重世％の希土類金属を含有さ
せることによって、電子放射物質層を基体に被着形成す
る際の活性化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が分解する
際、あるいは陰極としての動作中に酸化バリウムが解離
反応を起こす際に基体が酸化する反応を防止するととも
に、電子放射物質層中への基体に含有された還元性元素
の拡散を適度に制御し、還元性元素による複合酸化物か
らなる中間層が基体と電子放射物質層との界面近傍に集
中的に形成されることを防止し、中間層を電子放射物質
層内に分散させるという技術が示されている。
つまり、この第２の従来例の電子管用陰極は、中間層が
分散されるために、１〜３Ａ／−程度の高電流密度動作
でのエミッション劣化が少ないという優れた特性を有す
るものである。ところが、このものにおいても、３＾／
ｃＩＩｔを越える、例えば４Ａ／ｃｄの高電流密度動作
ではエミッション劣化が大きいという問題がある。さら
に、特願昭６０−１６０８５１号の出願には、電子放射
物質層に０．１〜２０重量％の希土類金属酸化物を含有
させることにより、第２の従来例と同様、基体の酸化を
防止するとともに中間層を分散させるという技術が示さ
れている。
分散されるために、１〜３Ａ／−程度の高電流密度動作
でのエミッション劣化が少ないという優れた特性を有す
るものである。ところが、このものにおいても、３＾／
ｃＩＩｔを越える、例えば４Ａ／ｃｄの高電流密度動作
ではエミッション劣化が大きいという問題がある。さら
に、特願昭６０−１６０８５１号の出願には、電子放射
物質層に０．１〜２０重量％の希土類金属酸化物を含有
させることにより、第２の従来例と同様、基体の酸化を
防止するとともに中間層を分散させるという技術が示さ
れている。
この場合においては、４Ａ／ｃＩＩ１以上の高電流密度
動作でもエミッションの劣化を少なくできる。この理由
は、後に詳述するように、４Ａ／ｅｔａ以上の高電流密
度動作においては電子放射物質層を流れる電流によるジ
ュール熱でバリウムの蒸発が顕著になるが、電子放射物
質層に希土類酸化物が所定量台まれるとバリウムの蒸発
が抑えられることであるとｔ考えられる。
動作でもエミッションの劣化を少なくできる。この理由
は、後に詳述するように、４Ａ／ｅｔａ以上の高電流密
度動作においては電子放射物質層を流れる電流によるジ
ュール熱でバリウムの蒸発が顕著になるが、電子放射物
質層に希土類酸化物が所定量台まれるとバリウムの蒸発
が抑えられることであるとｔ考えられる。
しかしながら、このような従来の電子管用陰極において
は、通常の活性化工程を経た後４Ａ／−以上の高電流密
度動作をさせると、バリウムの蒸発を抑える効果が十分
でないことがあり、このためエミッションの劣化が大き
い場合があり、活性化の時間を長くしなければならない
という問題点があった。
は、通常の活性化工程を経た後４Ａ／−以上の高電流密
度動作をさせると、バリウムの蒸発を抑える効果が十分
でないことがあり、このためエミッションの劣化が大き
い場合があり、活性化の時間を長くしなければならない
という問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、通常の活性化工程のままでも４Ａ／ｃｄ以上
の高電流密度動作において、バリウムの蒸発を抑える効
果が常にあり、長時間にわたって安定したエミッション
特性を有する電子管用陰極を得ることを目的とする。
たもので、通常の活性化工程のままでも４Ａ／ｃｄ以上
の高電流密度動作において、バリウムの蒸発を抑える効
果が常にあり、長時間にわたって安定したエミッション
特性を有する電子管用陰極を得ることを目的とする。
この発明に係る電子管用陰極は、主成分がニッケルから
なる基体上に、アルカリ土類金属酸化物と希土類金属酸
化物との複合酸化物層を被着形成し、さらにその上に少
なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を含ん
だ電子放射物質層を被着形成させたものである。
なる基体上に、アルカリ土類金属酸化物と希土類金属酸
化物との複合酸化物層を被着形成し、さらにその上に少
なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を含ん
だ電子放射物質層を被着形成させたものである。
この発明においては、基体上に被着形成したアルカリ土
類金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層によ
り、バリウムの蒸発が抑制され、さらに基体中の還元性
元素による中間層の界面近傍での形成が防止される。
類金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層によ
り、バリウムの蒸発が抑制され、さらに基体中の還元性
元素による中間層の界面近傍での形成が防止される。
以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。この図において、１は主成分がニッケルからなる基
体であり、この基体１中にはＳｉ。
る。この図において、１は主成分がニッケルからなる基
体であり、この基体１中にはＳｉ。
Ｍｇなどの還元性元素が含有されている。２は、基体１
の底部上面に被着され、少なくともバリウムを含み、他
にストロンチウムあるいは／及びカルシウムを含むアル
カリ土類金属酸化物を主成分とした電子放射物質層であ
る。４は酸化ストロンチウムと酸化スカンジウムとの複
合酸化物（例えば５ｒＳＣ２０４）層であり、約２０ｊ
ｍ程度の厚みで基体１上に被着形成しである。
の底部上面に被着され、少なくともバリウムを含み、他
にストロンチウムあるいは／及びカルシウムを含むアル
カリ土類金属酸化物を主成分とした電子放射物質層であ
る。４は酸化ストロンチウムと酸化スカンジウムとの複
合酸化物（例えば５ｒＳＣ２０４）層であり、約２０ｊ
ｍ程度の厚みで基体１上に被着形成しである。
この電子管用陰極では、まず、複合酸化物（ＳｒＳｃｔ
０４）を、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化スカ
ンジウム（ＳＣｚＯｓ）粉末をあらかじめ混合し、加熱
して合成する。これを粉末状にして懸濁液を作成し、ス
プレィによって塗布して複合酸化物層４を形成する。又
、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩
も同様に懸濁液を作成し、この懸濁液を複合酸化物層４
の上にスプレィにより約８０趨の厚みで塗布し、その後
、従来のものと同様に、炭酸塩から酸化物への分解過程
及び酸化物の一部を還元する活性化過程を経て、電子放
射物質層２を作成する。
０４）を、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化スカ
ンジウム（ＳＣｚＯｓ）粉末をあらかじめ混合し、加熱
して合成する。これを粉末状にして懸濁液を作成し、ス
プレィによって塗布して複合酸化物層４を形成する。又
、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩
も同様に懸濁液を作成し、この懸濁液を複合酸化物層４
の上にスプレィにより約８０趨の厚みで塗布し、その後
、従来のものと同様に、炭酸塩から酸化物への分解過程
及び酸化物の一部を還元する活性化過程を経て、電子放
射物質層２を作成する。
以下に、その具体的な例を、従来例と比較して示す。
従来例
バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩に
酸化スカンジウムを４重量％添加して懸濁液を作成し、
これをニッケルを主成分とする基体１に塗布した。この
電子管用陰極を用いて２掻真空管を作成し、４．３Ａ／
ａａの電流密度で動作させて寿命試験を行った。６００
０時間を経過したエミッション電流値は初期（０時間）
の５５％に低下した。
酸化スカンジウムを４重量％添加して懸濁液を作成し、
これをニッケルを主成分とする基体１に塗布した。この
電子管用陰極を用いて２掻真空管を作成し、４．３Ａ／
ａａの電流密度で動作させて寿命試験を行った。６００
０時間を経過したエミッション電流値は初期（０時間）
の５５％に低下した。
具体例１
基体１上に酸化ストロンチウムと酸化スカンジウムとの
複合酸化物（Ｓｒ３ｃ、Ｑ４）の粉末の懸濁液をスプレ
ィによって約２０μｍの厚みで塗布し、さらにこの上に
バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩の
懸濁液を約８０趨の厚みで塗布した。この電子管用陰極
を用いて２極真空管を作成し、上記従来例と同様に寿命
試験を行ったところ、６０００時間でのエミッション電
流値は初期の７０％であった。
複合酸化物（Ｓｒ３ｃ、Ｑ４）の粉末の懸濁液をスプレ
ィによって約２０μｍの厚みで塗布し、さらにこの上に
バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩の
懸濁液を約８０趨の厚みで塗布した。この電子管用陰極
を用いて２極真空管を作成し、上記従来例と同様に寿命
試験を行ったところ、６０００時間でのエミッション電
流値は初期の７０％であった。
具体例２
基体１上に酸化ストロンチウムと酸化イツトリウムとの
複合酸化物（Ｓ ｒ Ｙｚ ０４ ）の粉末の懸濁液を
塗布し、以下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿
命試験を行ったところ６０００時間でのエミッション電
流値は初期の６２％であった。
複合酸化物（Ｓ ｒ Ｙｚ ０４ ）の粉末の懸濁液を
塗布し、以下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿
命試験を行ったところ６０００時間でのエミッション電
流値は初期の６２％であった。
具体例３
基体１上に酸化ストロンチウムと酸化ランタンとの複合
酸化物（ＳｒＬａｔ０４）の粉末の懸濁液を塗布し、以
下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行
ったところ６０００時間でのエミッション電流値は初期
の６３％であった。
酸化物（ＳｒＬａｔ０４）の粉末の懸濁液を塗布し、以
下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行
ったところ６０００時間でのエミッション電流値は初期
の６３％であった。
具体例４
基体１上に酸化バリウムと酸化スカンジウムとの複合酸
化物（ＢａＳｃｘ０４）の粉末の懸濁液を塗布し、以下
具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行っ
たところ６０００時間でのエミッション電流値は初期の
６８％であった。
化物（ＢａＳｃｘ０４）の粉末の懸濁液を塗布し、以下
具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行っ
たところ６０００時間でのエミッション電流値は初期の
６８％であった。
具体例５
基体１上に酸化カルシウムと酸化スカンジウムとの複合
酸化物（ＣａＳｃ、Ｏｌ）の粉末の懸濁液を塗布し、以
下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行
ったところ６０００時間でのエミッション電流値は初期
の６５％であった。
酸化物（ＣａＳｃ、Ｏｌ）の粉末の懸濁液を塗布し、以
下具体例１と同様にして真空管を作成し、寿命試験を行
ったところ６０００時間でのエミッション電流値は初期
の６５％であった。
上記のように本実施例による電子管用陰極が従来のもの
に比較して優れているのは、以下の理由によると考えら
れる。基体１上に塗布したアルカリ土類金属酸化物と希
土類金属酸化物との複合酸化物（例えば５ｒＳＣ！０４
）は、活性化工程あるいは動作中の加熱によって一部解
離し、希土類金属は原子（Ｓｃ原子）状態となって遊離
する。
に比較して優れているのは、以下の理由によると考えら
れる。基体１上に塗布したアルカリ土類金属酸化物と希
土類金属酸化物との複合酸化物（例えば５ｒＳＣ！０４
）は、活性化工程あるいは動作中の加熱によって一部解
離し、希土類金属は原子（Ｓｃ原子）状態となって遊離
する。
一方、ニッケル基体１中の還元性元素３１．Ｍｇは基体
１表面に拡散し、電子放射物質層２の酸化バリウムと反
応してＢａ原子を生成するとともに、いわゆる中間層Ｂ
ａ５ＩＯｉを形成するが、上記希土類金属原子（Ｓｃ原
子）が存在するために、この中間層は分解されてしまう
。また電子管用陰極を高電流密度動作すると、ジュール
熱でＢａの蒸発が増加する傾向が見られるが、本実施例
では上記複合酸化物（ＳｒＳｃｚＯ４）にＢａ原子が付
着し、Ｂａの蒸発が抑制される効果がある。従って、本
実施例では従来に比べて中間層の生成が少な（かつＢａ
の蒸発も少ないので、高電流動作でもエミッション電流
の低下の少ない電子管用陰極を提供することができる。
１表面に拡散し、電子放射物質層２の酸化バリウムと反
応してＢａ原子を生成するとともに、いわゆる中間層Ｂ
ａ５ＩＯｉを形成するが、上記希土類金属原子（Ｓｃ原
子）が存在するために、この中間層は分解されてしまう
。また電子管用陰極を高電流密度動作すると、ジュール
熱でＢａの蒸発が増加する傾向が見られるが、本実施例
では上記複合酸化物（ＳｒＳｃｚＯ４）にＢａ原子が付
着し、Ｂａの蒸発が抑制される効果がある。従って、本
実施例では従来に比べて中間層の生成が少な（かつＢａ
の蒸発も少ないので、高電流動作でもエミッション電流
の低下の少ない電子管用陰極を提供することができる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、この発明に係る電子管用陰極は、
基体上にアルカリ土類金属酸化物と希土類金属酸化物と
の複合酸化物を塗布し、さらにその上に少なくともバリ
ウムを含むアルカリ土類金属酸化物を含む電子放射物質
層を被着形成させるようにしたので、バリウムの蒸発が
抑制され、４Ａ／ｃｄ以上の高電流密度による動作の下
での長寿命を確実に実現できるという効果を有する。
基体上にアルカリ土類金属酸化物と希土類金属酸化物と
の複合酸化物を塗布し、さらにその上に少なくともバリ
ウムを含むアルカリ土類金属酸化物を含む電子放射物質
層を被着形成させるようにしたので、バリウムの蒸発が
抑制され、４Ａ／ｃｄ以上の高電流密度による動作の下
での長寿命を確実に実現できるという効果を有する。
第１図はこの発明の一実施例による電子管用陰極を示す
断面図、第２図は従来の電子管用陰極を示す断面図であ
る。 図においてｌは基体、２は電子放射物質層、４はアルカ
リ土類金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層
である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
断面図、第２図は従来の電子管用陰極を示す断面図であ
る。 図においてｌは基体、２は電子放射物質層、４はアルカ
リ土類金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層
である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）主成分がニッケルからなる基体上に、アルカリ土
類金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層を被
着形成し、さらにその上に少なくともバリウムを含むア
ルカリ土類金属酸化物を含んだ電子放射物質層を被着形
成したことを特徴とする電子管用陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040317A JPH01213935A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 電子管用陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040317A JPH01213935A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 電子管用陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01213935A true JPH01213935A (ja) | 1989-08-28 |
Family
ID=12577234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63040317A Pending JPH01213935A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 電子管用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01213935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100257779B1 (ko) * | 1995-12-27 | 2000-06-01 | 다니구찌 이찌로오 | 전자관용 음극 |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63040317A patent/JPH01213935A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100257779B1 (ko) * | 1995-12-27 | 2000-06-01 | 다니구찌 이찌로오 | 전자관용 음극 |
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