JPH01315926A - 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
いる陰極を示す断面図で、図において、（１１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）は基体Ｉｌｌの底部上面に被着され、少なくとも
バリウム（Ｂａ）　ｅ含み、他にストロンチウム（Ｓｒ
）または／およびカルシウム（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。

このように構成された電子管用陰極において、基体ｉｌ
ｌへの電子放射物質層（２）の被着は次のようにして行
なわれる。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全基体（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ｆｌｓ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
一部は次のように反応する。つまり、基体ｆｉｌ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（］）の界ハｉ
ｊ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（Ｂａｄ
）であれば次式＋Ｉｌ　、　ｆ２）のように反応する。

ＢａＯ−１−１／２Ｓ　ｌ　−Ｂａ　＋ｌ／２５１０２
　　　　　−　ｆｌｌＢａＯ−１−Ｍｇ−Ｂａ　＋ｙｇ
ｏ　　　　　　　　　　、１２ｊ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°Ｃの動作温度で０．５〜０−８Ａ／ｃｍ
２の電子放射が得られることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の電子管用陰極では電子放射が帆５
〜０．８Ａ／ｃｍ２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（１１、［２）式からも明らかなよ
うに、基体ｔ１＋とアルカリ土類金属酸化物層との界面
に５１０２．　ＭｇＯまたはＢａＯ・５１０２などの複
合酸化物層（中間層）が形成され、この中間層が高抵抗
層となって″電流の流れを妨けること、および上記中間
層が基体ｔｌｌ中の還元性元素（Ｓ＋　。

Ｍｇ）が電子放射物質＠（２）の俵面側へ拡散するのを
妨げるため十分な僧のバリウム（Ｂａ）が生成されない
ためであると考えられている。つまり、電子管動作中に
基体ｆｌｌｌｌ子電子放射物質層）の界面近傍、特に基
体ｔ１１表向近傍のニッケル結晶粒界と上記界面より１
０／’ｍ程度電子放射物質層（２）内側の位置に」Ｌ記
中間層が偏析するため、′ｒ梶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。

この発明は上記従来の問題を解消するためになされたも
ので、高電流密度下において、長時間にわたって安定し
たエミッション（電子放出）特性を有し、かつ生産性・
信・頌性の高い電子管用陰極を得ること全目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段〕 この発明者らは鋭意研究の末、電子放射物質層に酸化ス
カンジウムを添加することにより、基体中の還元性元素
を含む複合酸化物層（中間層）が基体界面近傍に偏析す
るのを抑制できることに成功した。しかしながら、高電
流密度で動作して十分に寿命を保持するためには電子放
射物質層の導電性を良くするこ々が必要であるときがわ
かった。

この発明者らは引き続く研究により、上記中間層抑制効
果は酸化スカンジウムとともに、イツトリウム、ランタ
ン、セリウム、プラセオジウム。

ニオジム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロシウム
、ホルミウム、エルビウム、ツリウムなどの希土類金属
酸化物で同様な効果があること、また必ずしも酸化物で
添加する必要はなく金属９合金でも良く、要するに上記
希土類元素を含有していｔ’Ｌばよいことを見出した。

捷だ、上記希土類元素に加えて特定の添加物、すなわち
べＩＪ　ＩＪウム。

マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン
、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ホウ素、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、炭素、ケイ
素、ゲルマニウム、スズ、鉛。

イツトリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ル
テニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハ
フニウム、タンタル、タングステン。

レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金。

ビスマス、ルビジウム、セシウム、ランクメイド。

アクチノイドから選ばれた少なくとも１種の元素を含有
させることで、高電流密度でも長時間にわたって寿命を
確保できることを見出した。

なお、上記添加物は金属１合金、あるいは酸化物など化
合物の形は問わない。

Ｃ作用〕 この発明によれば、電子放射物質層に特定の希土類元素
を含有するようにしたので、基体の界面近傍の中間層の
形成を抑制し、また、さらに上記特定の元素を添加した
ことにより、電子放射物質層の導電性が良くなり、これ
により高電流密度動作での寿命を確保できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図にしたがって説明する。

９Ｊ１図において１．（２ｇ）は基体（１１の底部上面
に被着された電子放射物質層で、少なくともバリウム（
ａａ）ｅ含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）または／お
よびカルシウム（ｃａ）ｆｆｉ含むアルカリ土類金属酸
化物を主成分とし、５重量％の酸化スカンジウム（Ｓｃ
２０３）と０．３重量％のタングステン（Ｗ）とを含有
している。

つぎに、この実施例の゛セ子放射物質１！ｔ（２ｇ）の
被着形成方法について説明する。

まず、Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａの三元炭酸塩に、５ｃ２０
３粉末を５重量％、Ｗ粉末を０．３重量％（上記三元炭
酸塩が全て酸化物になるとしての重量％）添加混合し、
懸濁液を作成する。この懸濁液をニッケルを主成分とす
る基体（１）の底部上面にスプレィにより約８０ミクロ
ンの厚みで塗布し、その後従来き同様に、炭酸塩から酸
化物への分解過程および酸化物の一部全還元する活性化
過程を経て、電子放射物質層（２ａ）を基体（１）に被
着形成する。

上記電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、寿命
試験ケ行なった。従来のテレビ用陰極としての電流密度
０−６６Ａ／ｃ　ｍ　２の約４．５倍（３Ａ／ｃｍ”）
で動作させた時、従来のアルカリ土類酸化物のみη）ら
なる電子管用陰極の寿命は４．０００時間（エミッショ
ン電流が初期の５０％に低下した時点を寿命とした）で
あったのに対し、この実施例の陰極の寿命は１万時間以
上であった。なお、５Ｃ２０３ｋ上記量で添加し、Ｗ粉
末を含有しない陰極について同様な試験を行なったとこ
ろ、寿命ばｓ、ｏｏｏ時間であった。

また、５ｃ２０３５重量％添加し、これに０．３重量％
のレニウム粉末、あるいはオスミウム粉末、酸化クロム
、酸化タリウム、あるいは２種を組み合わせて０．３重
量％のニッケル粉末と酸化ニオブ、あるいはイリジウム
粉末と酸化マグネシウムなどを添加した結果、上記と同
様な結果が得られた。

また、５ｃ２０３　ＶＣ代えて、酸化イツ）　ＩＪウム
、酸化セリウム、酸化ランタンなど上記希土類金属酸化
物を使用したものでも同様な結果が得られた。

上記において、５ｃ２０３　ｋ予め添加することによっ
て、添加した５Ｃ２０３の一部は解離して第１図に示す
基体ｆｉｌ内に拡散し、基体（１）の界面近傍にＳ。

拡散層を形成する。一方、陰極を動作させると、基体ｔ
ｌｌ内の還元性元素ｓｉ、Ｍｇが基体ｔｌ＋の表面に移
動し、電子放射物質１１％　（２ａ）のアルカリ土類金
属酸化物（Ｂａ、　３ｒ、　Ｃａ）　Ｏと反応して、こ
の酸化物を還元する。その結果、Ｂａｎ　Ｓｒ＋　Ｃａ
の活性原子を生成し、電子放射を容易にする。このとき
、アルカリ土類金属酸化物と基体ｉｌｌ内の還元性元素
との反応の副産物として複合酸化物、たとえばＢｓ　２
Ｓ　ｔｏ４層を生成し、これが陰極の動作時間の経過と
ともに基体（１）の界面上に中間層として形成される。

ところが、基体ｔｌ＋の界面近傍には上記Ｓｃ拡散層が
形成されており、上記ＢＩ１２Ｓｉ０４が解離して再び
Ｓｉ原子を生成する。したがって、基体ｆｉｌ内の還元
性元素Ｓｉ＋Ｍｇの電子放射物質層（２ａ）内への継続
的な拡散が妨げられず、しかも、高絶縁層として作用す
る上記Ｂ、２Ｓ１０４　ｋ解離さぜることにより、エミ
ッション電流の流れも阻害されない。

これにより、再びアルカリ土類金属酸化物の還元反応が
生じ、エミッション電流の低下を防止できる。

一方、ベリリウム、マグネシウム、チタンなど上記特定
の元素の金属１合金、化合物を添加することにより、電
子放射物質層の導″醒性が向上し、高電流が流れやすく
なる。

上記実施例では５ｃ２０３などの希土類酸化物５重量％
と、Ｗなどの特定元素の金属、化合物などを０．３重量
％を添加した場合を示したが、５ｃ２０３を０．１〜２
０重量係とし、Ｗなどを０．０１〜５重量％とした範囲
でも同様な結果が得られることが確認された。

Ｓｃ　２０３などの希土類酸化物を０．１〜２０重量％
の範囲で添加するのは以下の理由による。すなわち、０
．１重ｉ％未尚の添加では基体ｆｉ＋の界面での中間層
形成全抑制する効果が不十分であり、捷だ、２０重量％
全超える添加では相対的にアルカリ土類金属酸化物の量
が少なくなり、電子放射■が低下するためである。

また、Ｗなど全０．０１〜５重量％の範囲で添加するの
に以下の理由による。すなわち、０．０１重量係未軸の
添加で（は電子放射物質、喘の導電性改善が不十分であ
り、また、５重量係を超える添加では電子放射ｍが低下
し、長時間の寿命特性が得られないためである。

この発明において、アルカリ土類金属酸化物に添加する
希土類元素、さらにベリリウム、マグネシウム、チタン
など上記特定の元素（仁上記実施例のように酸化物であ
ってもよく、また金属２合金など化合物形を問わない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、特定の希土類元素の添
加により基体界面近傍に偏析した高抵抗層である中間層
の形成を抑制できるので、高電流密度下の十分４Ｃエミ
ツシヨン特性を得ることができる。また、ベリリウム、
マグネシウム、チタンなど特定元素の添加により電子放
射物質層の導電性を向」二できるので従来よりも高電流
密度下、かつ、＠顕性の高い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″′ｆ電子管用陰極の
断面図、第２図は従来の電子管用陰極全示す断面図であ
る。 図において、（１）・・・基体、（２ａ）・・・電子放
射物質層。 なお、図中、同−祠号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケルを主成分とする基体上に、バリウムを含
   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
   層を被着形成してなる電子管用陰極において、上記電子
   放射物質層は、少なくとも１種の希土類元素を含み、さ
   らにベリリウム、マグネシウム、チタン、バナジウム、
   クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛
   、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリ
   ウム、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、イット
   リウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウ
   ム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウ
   ム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、
   イリジウム、白金、金、ビスマス、ルビジウム、セシウ
   ム、ランタノイド、アクチノイドから選ばれた少なくと
   も１種の元素を含有することを特徴とする電子管用陰極
   。