JPH0145697B2

JPH0145697B2 -

Info

Publication number: JPH0145697B2
Application number: JP16351680A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Ueno; Tetsuhiko Makino; Masataka Mitsunori
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1989-10-04
Also published as: JPS5787043A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、含浸型陰極の製造装置に係わる。

従来一般の陰極線管における陰極は一般に、
（Ba、Sr、Ca−）Ｏの三元素酸化物が、Mg等の還
元剤を含んだ基体金属上に被着されたアルカリ土
類金属酸化物型陰極が用いられる。ところがこの
種の陰極は、陰極から大きな電子流をとり出した
場合、表面に露出して酸化物が管体内の残留ガス
イオンや、電極表面からスパツタされたイオン等
によつて表面が逆にスパツタされたり溶融した
り、飛散したりして損傷を受け短時間でエミツシ
ヨン能力が低下するしその寿命は比較的短い。

これに比し、含浸型陰極は、熱電子放射源すな
わちエミツタ材としてのBaCO₃、CaCO₃、Al₂O₃
を予め水素雰囲気中で溶融し、BaO−CaO−
Al₂O₃の安定な化合物の形に変えた後、このエミ
ツタ材を基体金属としてのタングステンＷ多孔質
焼結体中に溶融含浸させたものであるので、上述
したようなイオン衝撃や、ガス被毒にも強く、Ｗ
との還元反応で生成した自由Baが、電気抵抗の
小さなＷ焼結体の細孔を陰極表面に向つて移動す
るので安定した電子流で、且つ高い電子放射密度
を得ることができる。

このような含浸型陰極を得る方法としては、例
えば第１図に示すように、例えばモリブデンMo
より成るボード１内に、含浸物としてのエミツタ
材２をのせたタングステンＷ多孔質焼結体より成
る陰極基体３を配し、このボード１を、高周波誘
導加熱手段、すなわち高周波コイル或いはヒータ
ー等の加熱手段５を具備する加熱炉４中に配置
し、エミツタ材２を溶融させ、基体３に含浸吸収
させる方法がある。この場合、量産性を考慮する
と基体３として、最終的に得る陰極の複数個分に
相当する大径のものを用いて、これに上述したエ
ミツタ材の含浸を行い、後に、この基体３を、所
望の形状の複数個の陰極に切り出す方法が採られ
る。ところがこの場合、この基体３を夫々所望の
形状の例えば円板状に切り出す作業は著しく面倒
であり、また、不良品の発生率を高める原因とな
る。一方、予め最終的に得る個々の陰極を形成す
る形状、大きさの複数個の基体３を用意し、これ
らをボード１上に配置する場合は、実際上、加熱
炉４中の温度分布及びボード１内の各部の温度分
布が一様でないため、各基体３に関して一様の加
熱をすることが難しく、例えば一部の基体３に関
してはエミツタ材の含浸処理が不十分となつて例
えば基体３中のエミツタ材の分散が不均一となつ
たり、更に他の一部の基体３に関しては、エミツ
タ材を蒸発させてしまつて均一で、十分な含浸を
行い難いという欠点を招来する。

また、他の含浸方法としては、例えば、第２図
に示すように、同様に高周波コイル、或いはヒー
タ等より成る加熱手段５′を有する縦型の加熱炉
４′内に、エミツタ材２が収容され、このエミツ
タ材２中に、基体３を浸漬させた加熱容器１′を
配して、エミツタ材２を加熱溶融させて、これを
基体３に含浸させる方法も知られている。ところ
が、この場合基体３の表面に過剰のエミツタ材が
付着されるので、これを除去する面倒な作業を必
要とするという欠点が生じる。

本発明は、上述した諸欠点を回避し、陰極基体
として、最終的に得る陰極個々の形状、大きさに
成型された基体を用い、これにエミツタ材を過不
足なく適量をもつて均一に含浸させることのでき
る含浸型陰極の製造装置を提供するものである。

以下本発明による含浸型陰極の製造装置を詳細
に説明する。

本発明においては、第３図に示すように、高周
波コイル１０を具備する例えば石英容器より成る
縦型の加熱炉１１を設ける。そしてこの加熱炉１
１中に、耐熱性を有し且つ所要の電気伝導度を有
する例えばモリブデンMoより成る車輪状の加熱
担体１２を配置する。

この加熱担体１２は、第４図及び第５図に示す
ように、円形リング状の外輪部１３と、この外輪
部１３の中心軸上に配される中心部１４と、これ
ら外輪部１３と中心部１４とを機械的に連結す
る、いわゆる車輪の“や”に相当して、中心部１
４から外輪部１３に亘つて放射状に設けられた複
数の輻部１５とが、全体として一体に設けられて
成る。そして、この加熱担体１２の外輪部１３の
上面には、その円周方向に所要の間隔を保持して
複数の凹部１６が配列して設けられる。これら各
凹部１６には、第６図に示すように、最終的に得
る個々の陰極に対応する陰極基体３が、これの上
に圧縮エミツタ酸化物２が載せられて収容配置さ
れる。各凹部１６は、これに収容される基体３の
外形状に対応した内形状の例えば円形をなし、そ
の内径Ｄと深さｄとは、基体３の直径Doと、基
体３及び圧縮エミツタ材２の厚さの和に応じて選
ばれる。この場合凹部１６内において、基体３が
あまり自由に移動することによつてエミツタ材２
が、基体３上より脱落することがないように、そ
の内径Ｄは基体３の径Doの２倍以下の1.1Do〜
1.3Doに選定される。例えば基体３は、その外径
Doが1.5mmに、厚さt_pが0.5〜0.9mmに選ばれると
き、凹部１６の内径Ｄは1.7mm、深さｄも1.7mmに
選び得る。

加熱担体１２の支持は、例えば第５図に示すよ
うに、良熱伝導性を有する例えば銅Cuより成る
第１の支持パイプ１７の上端に、同様に熱遮断性
を有するセラミツク、例えばAl₂O₃より成る第２
の支持パイプ１８が嵌挿支持された支持体１９を
設け、パイプ１８上に担体１２をその中心部１４
が当接するように載せ、この状態で、中心部１４
に穿設された中心孔２０とパイプ１８の中心孔と
に差し渡つて、頭部２１ａを有するピン２１を中
心部１４上より挿入することによつて行い得る。

そして、ここに加熱担体１２は、後述するよう
に高周波誘導電流によつてその加熱がなされる
が、この場合これが、適度に加熱され、且つ急冷
されるように各部の寸法が選定される。すなわち
外輪部１３の幅W₁は、各部における熱が均一化
されるためにある程度大なる幅を必要とするがパ
ワーの問題を考慮して、基体３の径Doの２倍以
上の３倍前後、例えば４〜５mmに選定し得る。ま
た、輻部１５の幅W₂は、外輪部１３の各部の均
熱化の上からW₂＜W₁とするが、機械的強度の上
から１mm以上、例えば１〜２mmとする。また外輪
部１３の厚さｔは、均熱と、熱効率と、強度とを
考慮して基体３の厚さt_pの1.5〜２倍の例えば２mm
に選定する。

このような構成による本発明装置によつて基体
３中にエミツタ材２を含浸させるには、前述した
ように、加熱担体１２の外輪部１３の凹部１６内
に、プレスされたエミツタ材２を載置した基体３
を収容し、高周波コイル１０に、例えば400〜
500kHzの高周波電流を通ずる。このようにする
と、加熱担体１２の主としてリング状の外輪部２
１に誘導電流が生じ、これが発熱する。この熱に
よつて基体３及びエミツタ材２が加熱され、これ
がその融点例えば1550℃以上に加熱されて溶融す
ると、これが多孔質基体３中に毛細管現象によつ
て含浸吸収される。この加熱は、1600〜1900℃、
望ましくは1800〜1850℃で30秒間行い、その後
は、コイル１０への通電を断つ。この時担体１
２、したがつて基体３は急冷され、エミツタ材が
過不足なく含浸された含浸型陰極が得られること
になる。

このようにして得られた複数個の含浸型陰極
は、全陰極に関して均一の特性を有し、且つ各基
体３に関してその厚さ方向に関するエミツタ材の
含浸濃度が均一に行われる。これは加熱担体１２
の、特に基体３が配置される部分が閉じた形状、
すなわちリング状をなす外輪部１３であること、
そしてこの閉じた形状の外輪部１３の全域に亘つ
て共通に流れる誘導電流によつて、その加熱がな
されるので、前述したようにその輻部１５を含め
た寸法、形状等を適当に選定することによつて各
部一様の温度で、しかも所要の温度に加熱でき、
その後は急冷できることによつて均一の濃度をも
つてその含浸を行うことができるものと思われ
る。

尚、基体３へのエミツタ材２の含浸のための温
度プログラミングは、第７図に示すようにエミツ
タ材２の溶融温度以上の高温の含浸温度Tsに所
要の時間a₁〜a₂（以下これをキープ時間という）
に保持して後、急冷する態様をとる。第８図は、
含浸条件、すなわち含浸温度Ts、及びキープ時
間と、含浸態様との関係を示すもので、第８図中
各線２２及び２３を含みこれらに挟まれる領域Ｂ
において適正の含浸がなされ、第８図において直
線２３より下方の領域Ａでは、エミツタ材２の残
留が生じ、直線２２より上方の領域Ｃでは、エミ
ツタ材２の蒸発が大となることを確めた。第９図
は、本発明装置によつて含浸処理を行つた場合の
Ｘ線マイクロアナライザーによつて、多孔質タン
グステン基体３中におけるBaの分布を測定した
結果を示し、横軸に、タングステン基体のエミツ
タ材が載置される側の面（表面）から、これとは
反対側の裏面迄の厚さ方向の距離をとつたもので
ある。同図中、各線２４，２５及び２６は夫々第
８図に示した各領域Ａ、Ｂ及びＣの条件でその含
浸を行つた場合を示している。曲線２５から明ら
かなように、含浸条件を第８図の領域Ｂの適正領
域に選ぶときは、高く且つ平担なBa濃度分布が
得られる。

尚、第１０図は多孔質タングステン基体３に対
するエミツタ材の実用上望ましい含浸量を、空孔
率に対応して示したもので、この実用上望ましい
範囲は、各線２７及び２８上を含め、これら間に
相当することが確かめられた。

尚同図中曲線２９は、最も適正な状態を得る場
合の含浸量−空孔率の関係を示し、曲線３０は比
較的良好な状態を得る場合の含浸量−空孔率の関
係を示す。すなわち、エミツタ材の含浸量は、こ
れが基体３の空孔を埋込むほど多量であること
も、また余り少量であることも良好なエミツタ特
性を得る上で望ましくない。

上述の方法により製造したカソードを陰極線管
に組み込み活性化させるためのベーキングないし
はエージング時間は従来のものに比べ、大幅に短
縮化できた。これは次のような現象によるものと
思われる。すなわち、上述の製法においては、エ
ミツタ材の基体３への炉中における含浸作業は、
炉中を真空排気しつつ行うものであるので真空排
気に伴つて、エミツタ材料中の蒸発し易い物質、
例えばBaは、これが排除され易く、これがため、
実際に含浸されるもののうち蒸発し易いものの割
合がエミツシヨン特性を低下させない程度に少く
なるからと思われる。因みに、従来方法において
その含浸作業を真空中で行つたとしても、従来方
法による場合、過剰のエミツタ物質が存在してい
ることによつてこのような蒸発し易い物質の排除
の効果は生じてこない。また、上述の方法による
陰極は、そのカソード物質、すなわちエミツタ材
料が多孔質基体３に、必要且つ十分な量だけ均一
に含浸され、基体３の熱電子放出側の表面から裏
面側にかけて実質的に貫通する孔が残存する程度
の空孔ができているので、実質的表面積が大とな
りエミツシヨン効率の向上となる。また、この実
質的な貫通空孔の存在により、蒸発し易い物質の
含浸量が小とされていることと相俟つて、ベーキ
ングないしエージングの時間と手間の省略をはか
ることができる。すなわち、従来方法による場
合、含浸後に基体表面に残つた過剰のエミツタ物
質を研摩して削り去るものであるが、この場合、
その手間もさることながらこの場合、Ｗ多孔質基
体の表面の孔がその研摩によつてつぶされて閉塞
ないしは小孔となり、蒸発し易い物質の蒸発を阻
害するために、その活性化処理時間、すなわち、
エージングは、１日〜１週間にも及ぶ大幅な長時
間を要していた。ところが、上述の方法によれ
ば、この処理時間は２時間程度で、そのエミツシ
ヨン特性は、これの最高値の80〜90％のものとす
ることができた。また、このようにして得た陰極
は従来の長時間活性条件と比較して何らの遜色も
なかつた。

また、陰極中に蒸発し易い物質が多く残存する
場合、活性化処理によつて蒸発したこの物質が陰
極線管において、この陰極と対向して配置される
例えば第１グリツド電極に付着し、この第１グリ
ツド電極のビーム透過孔の寸法に狂いを生じさせ
たり、陰極−グリツド間の短絡や、さらに、この
付着物質からのいわゆるストレージエミツシヨン
の発生などの不都合を招来する。ところが本発明
によれば、上述したように蒸発し易い物質の含浸
量を少量とすることができるのでこのような不都
合を回避できるのである。

上述したように本発明装置を用いて、含浸型陰
極を得る場合、個々の陰極基体に対してエミツタ
材の含浸を行うので、冒頭に述べたように基体を
複数に切り出す手間がなく、そして、複数の基体
に関して同時に、しかも均一にそのエミツタ材の
含浸を行うことができるので、量産性良く、歩留
り良く含浸型陰極の製造ができるので、実用に供
してその工業的利益は大である。

尚、上述した本発明装置において、更にその含
浸処理を行うために、例えば第１１図及び第１２
図に示すように、加熱担体１２における凹部１６
のみが設けられていない車輪状の蓋体１２′を設
け、これを加熱担体１２上に凹部１６を閉塞する
ように載せることもできる。この蓋体１２′の各
部の加熱担体１２の各部に対応する部分には同一
符号にダツシユ記号“１”を符して重複説明を省
略する。そして、この場合、特に蓋体１２′はそ
の輻部１５′が、丁度加熱担体１２の輻部１５間
の中央に位置するように、図示の例では加熱担体
１２に対し45゜回転させて配置する。このように
するときは、加熱担体１２の特に外輪部１３の加
熱がその全周に亘つて、より均一化され、凹部１
６が閉塞されたことと相俟つて、より安定、均一
な含浸処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来の含浸型陰極の製
造装置の略線的断面図、第３図は本発明装置の一
例の略線的断面図、第４図はその加熱担体の一例
の平面図、第５図はそのＡ−Ａ線上の断面図、第
６図は第４図のＢ−Ｂ線上の要部の断面図、第７
図は加熱プログラミング図、第８図は含浸条件の
説明図、第９図は濃度分布図、第１０図は空孔率
と含浸率の関係を示す図、第１１図は本発明装置
の一例の蓋体を載せた状態の平面図、第１２図は
その断面図である。２はエミツタ材、３は陰極基板、１２は加熱担
体、１３はその外輪部、１４は中心部、１５は輻
部である。

Claims

【特許請求の範囲】

１外輪部と、該外輪部の中心軸上に配される中
心部と、上記外輪部と上記中心部とを連結する輻
部とを有する車輪状加熱担体と、該加熱担体に対
し同心円状に配置され、前記加熱担体を高周波誘
導加熱する手段とを具備し、上記加熱担体の上記
外輪部の上面には、夫々陰極基体と該陰極基体上
に配されるエミツタ材を収容配置する複数の凹部
が上記外輪部の円周方向に沿つて配列され、上記
基体中に上記エミツタ材を溶融含浸させることを
特徴とする含浸型陰極の製造装置。