JPH01264129A - 電子管用陰極 - Google Patents

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。

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。

〔従来の技術〕

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１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−と面に
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）および／またはカルシウム（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（３
）で。

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。

この様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Ｉ！　（２）の被着は次の様にして行
なわれる。まず、アルカリ土類金属（Ｈａ、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。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性質を有するように活性
化を行なうことにより、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質層（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
一部は次の様に反応する。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）の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえば、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂａｏ）であ
れば次式（１）、（２）の様に反応する。

ＢｎＯ＋　１／２Ｓ　ｉ　＝　Ｂａ　＋　１／２Ｓ　ｉ
０２　　　−−−　　（１）ＢａＯ＋Ｍｇ　＝　Ｂａ＋
ＭｇＯ”曲”　　（２）この反応の結果、基体（υ、ヒ
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ｆＩＩｉｉ温度７
００〜８ｏｏ℃の動作温度で０．５〜０８Ａ／（−ＩＡ
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１ｗｉ子放耐放射５〜
０．８　Ａ／ｉ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Ｑ）、　（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ニＳ
　ｉ０２　、　ＭｇＯまたはＢａｄ、　５ｉ０２　　ｆ
（どの複合酸化物＠（中ｆ！］Ｆｌ）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、お
よび上記中間層が基体（１）中の還元性元素（Ｓｔ、Ｍ
ｇ）が電子放射物質層（２）の表面側へ拡散するのを妨
げるため十分な飯のバリウム（Ｂａ）が生成されないた
めであると考えられている。つまり、電子管の動作中に
基体（１）と電子放射物質層（２）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すＩ
Ｏμｍ程度電子放射物質＠（２）内側の位置に上記中間
層が偏析するため、電流の流れおよび電子放射物質層（
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。

これに対して発明者等は特願昭６０−２２９３０３号（
特開昭６２−８８２４１　　号）の出願にて次の様なも
のを提案した。この公報には、基体に０．０１〜０．５
重量％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七時に、アルカ
リ土類金属の炭酸塩が分解する際に、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正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たこと
を防止し、中間層を電子放射物質層内に分散させるとい
の技術が示されている。つまり、この公報と示された電
子管用陰極においては、中間層が分散されるために、１
〜３Ａ／ｒＡ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記公報に示された電子管用陰極において
は初期に求定なエミッションを得るために時間を要し、
エージング時間を長くする必要があり、製造に要する時
間が長くなるという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、容易な製造により初期に安定なエミツシ：Ｍ’ｎ性
を有する電子管用陰極を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電子管用陰極は、基体のニッケルの結晶
粒界に希土類金属あるいは希土類金属酸化物を形成させ
たものである。

〔作用〕

この発明においては、動作させる前からニッケル結晶粒
界に希土類金属が存在しているために、動作初期におい
てもニッケル結晶粒界に複合酸化物層が偏析するのを防
止でき、エージング時間を短縮できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例をＮ１図に基づいて説明する
０図において（１）は主成分がニッケルからなる基体で
、このニッケル結晶粒界には希土類金属の１種であるス
カンジウム（８６）と酸化スカンジウム（Ｓｎ２０３　
）が形成されている。（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、他にストロング
チウムおよび／またはカルシウムを含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とする電子放射物質１台である。

この電子管用陰極は次のように製造する。まず。

ニッケル主成分として予め、Ｓｉ、Ｍｇ等の還元性金属
（各々０．０３〜０．１重量％）を含有させた基体（１
）上゛　　に、　Ｓｏ扮末とバインダー及び溶剤を添加
混合した懸濁液をスプレィにより塗布する。次にこの基
体を真空中、約１０００℃　で１時間加熱する。次に。

基体表面のＳｏをはけで機械的に落し、さらに、酸酢ブ
チル中で超音波洗浄させることにより、Ｓａを落す１以
上の工程によって、基体のニッケルの結晶粒界は成長し
１表面近傍のニッケル結晶粒界中にはＳｏが形成される
。その後、従来のものと同様にバリウム、ストロンチウ
ム、カルシウムの三元炭酸塩とバインダー及び溶剤を添
加混合した懸濁液を、基体（１）上にスプレィにより約
８０ミクロンの厚みで塗布する。次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、ＩＩ！子放射物質＠（２）を基体（１）に被着せ
しめる。

なお、上記分解過程で発生する酸素などによって粒界中
に形成されたＳｏの一部特に表面に近いＳｅは酸化され
、　Ｓ６！０３になる。

さらに、この電子管用陰極を１時間エージングすると所
定のエミッション電流をとることが可能になる。またこ
の電子管用陰極を用いて２働管真空管を作成し、寿命試
験を行ったところ、ｔ４２の従来例と同様、１〜３Ａ／
ｉの高電流密度動作でのエミッション劣化が少ないとい
う優れた特性を有していることが確認された。

一方上記した公報に示されたものにおいては１時間のエ
ージングではエミッション電流が安定しないものが約４
０％あり、長い場合、エミッション電流を安定させるた
めに約４時間必要なものもあった。

この公報に示されたものにおいて、エミッション電流が
安定しない理由を調べたところ次のことが判明した。基
体中の希土類金属は基体（１）と電子放射物質Ｎ（２）
の界面および、基体のニッケル結晶の粒界で複合酸化物
の生成を抑える効果があるが、活性化工程直後、特に粒
界部分で複合酸化物が生成することが判明した。さらに
、この粒界部分には、活性化工程直後、希土類金属は少
なく、その後のエージング時間および動作時間に希土類
金属が析出してくることが判明した。このことから活性
化工程直後は、粒界部分で希土類金属が少ないため複合
酸化物ができ、−時的に（１）、　（２）の反応が抑え
られ、十分なエミッション電流が得られまで時間を要す
ることが考えられる。

一方上記実施例においては活性化工程直後に。

すでに粒界部分に希土類金属が十分存在し、複合酸化物
の生成が少ないことが観測された。

この実施例において、エージンン工程直後で基体の表面
から５ミクロン程度以内の粒界においては、Ｓｏと酸素
（０）が原子数比で２対３で存在し８ＭｇとＳｔも存在
するが、Ｓａよりは少ない。従って。

エージング工程直後においては、基体の表面近傍のニッ
ケル結晶粒界中にはＳｏが主成分として存在し、主に酸
化物となっていることがわかる。このＳａが、どの程度
酸化するかは１分解工程の条件によって決まり、温度上
昇速度を従来より低下させることによって酸化の度合い
を減少させることができ、はとんど酸化させないもとも
可能である１゜乙のようにして、ニッケル粒界中のＳｏ
を金属のまま存在させた場合も同様な効果が見られ、特
に初期のエミッションの劣化は、前記実施例よりも良い
。

上記実施例では希土類金属としてＳｏを例に説明したが
これは他の希土類金属でも効果がある。

また、電子放射物質層に希土類金属酸化物を０．１〜２
０重麗％含有させるとエミッションの劣化ハさらに小さ
くなり、基体のニッケル粒界中の希土類金属の効果も大
きくなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、基体のニッケ
ル結晶粒界中に希土類金属あるいは希土類金属酸化物の
少なくとも一方を形成させることにより、基体の粒界へ
の複合酸化物の偏析を活性化工程直後から抑えることが
できるので、長いエージング時間が不必要で、かつ高電
流密度の十分なエミッション特性を得ることができ、従
来より長寿命で、かつ安価で製造できる電子管用陰極が
得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２囚は従
来の電子管用陰穐を示す断面図である。 図において（１）は基体、（２）は電子放射物質層を示
す。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分がニッケルからなる審体上に、少なくともバリウ
   ムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とした電子放
   射物質層を被着形成した電子管用陰極において、上記基
   体のニッケル結晶粒界中に希土類金属あるいは希土類金
   属酸化物の少なくとも一方を形成させたことを特徴とす
   る電子管用陰極。