JPH02215039A - Discharge electrode - Google Patents
Discharge electrodeInfo
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- JPH02215039A JPH02215039A JP3353389A JP3353389A JPH02215039A JP H02215039 A JPH02215039 A JP H02215039A JP 3353389 A JP3353389 A JP 3353389A JP 3353389 A JP3353389 A JP 3353389A JP H02215039 A JPH02215039 A JP H02215039A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は放電電極に関し、特にその電極の構造に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a discharge electrode, and particularly to the structure of the electrode.
(従来の技術)
蛍光燈などの放電燈、特に冷陰極放電灯と呼ばれるもの
の電極材料としては、従来、ニッケルなどの金属が用い
られている。しかし、この場合は、エミッションが少な
(管電圧が高いこと、再点弧電圧が高いことといった欠
点がある。(Prior Art) Conventionally, metals such as nickel have been used as electrode materials for discharge lamps such as fluorescent lamps, especially those called cold cathode discharge lamps. However, this case has disadvantages such as low emissions (high tube voltage, high restriking voltage).
一方、BaTiOsなどのセラミックスを還元処理によ
り半導体化したセラミックス放電電極も提案されている
が(例えばU S P 2686274)、従来のもの
は、熱衝撃に弱い、水銀粒子および希ガスイオンによる
イオンスパッタリングにより劣化しやすい、電流密度が
小さいといった欠点がある。On the other hand, ceramic discharge electrodes have been proposed in which ceramics such as BaTiOs are converted into semiconductors by reduction treatment (for example, USP 2686274), but conventional ones are weak against thermal shock and are made by ion sputtering using mercury particles and rare gas ions. It has drawbacks such as easy deterioration and low current density.
(発明が解決しようとする課題)
従って、本発明は従来の技術の上記欠点を改善し、予熱
の必要がなく、エミッションが良好で管電圧及び再点弧
電圧が低く、熱衝撃に強く、電流密度の大きな放電電極
を提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, the present invention improves the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, does not require preheating, has good emission, has low tube voltage and restriking voltage, is resistant to thermal shock, and has high current The purpose is to provide a discharge electrode with high density.
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するための本発明の特徴は、はぼ筒型の
半導体化セラミックスと、該セラミックスの表面に付着
されるスパッタリング防止層と、Hg、およびAr、
Ne、 Xe、 Kr等の希ガスイオンの飛来方向の背
面に該スパッタリング防止層の付着されない表面と、前
記セラミックスに結合するリード線とを有する放電電極
にある。(Means for Solving the Problems) The features of the present invention for achieving the above-mentioned objects include a semiconducting ceramic having a semiconducting shape, a sputtering prevention layer attached to the surface of the ceramic, Hg, Ar,
The discharge electrode has a surface on which the sputtering prevention layer is not attached on the back surface in the direction in which rare gas ions such as Ne, Xe, Kr, etc. fly, and a lead wire bonded to the ceramic.
(作用)
電極からの電子の放出はスパッタリング防止層の付着さ
れない表面から豊富に行なわれる。(Operation) Electrons are abundantly emitted from the electrode from the surface to which the sputtering prevention layer is not attached.
方、この表面はHgおよびAr、 Ne、 Xe、 K
r等の希ガスイオンのイオン衝撃に弱(、イオンの衝突
によりセラミックス母体がスパッタリングをおこして電
子放出特性が劣化するので、この表面を前記イオン飛来
方向の背面に配置すると共に、前記イオン飛来方向面に
はスパッタリング防止層をもうけることにより、電子放
出特性に優れかつイオン衝撃に対抗力のある放電電極が
得られる。On the other hand, this surface is composed of Hg, Ar, Ne, Xe, K
It is susceptible to ion bombardment of rare gas ions such as By providing a sputtering prevention layer on the surface, a discharge electrode with excellent electron emission characteristics and resistance to ion bombardment can be obtained.
(実施例)
第1図は本発明による放電電極の構造を示し、細長のガ
ラス管100の端部に、放電電極lOが、はぼU字形の
腕20を有する導体リード(例えばタングステン、モリ
ブデン、ニッケル)により保持される。13は導体リー
ド外周をコーティングしているセラミックス等の絶縁物
である。これは放電時に導体リードから電子放射するこ
とがあり、これによってHgイオン等のイオン衝撃によ
り導体金属がスパッタすることを防ぐものである。放電
電極lOは、はぼ円筒型のセラミックス母体12と、そ
の表面に付着されるスパッタリング防止層16と、円筒
の一面にもうけられる非貫通の孔部14とを有する。孔
部14の内部にはスパッタリング防止層16は設けられ
ないものとする。なお、好ましくは導体リード20によ
り保持するために、該リード20と結合する細長の溝1
6a、 16bを円筒の側面に円筒の軸方向にもうける
(第2図)。(Example) FIG. 1 shows the structure of a discharge electrode according to the present invention, in which a conductor lead (for example, tungsten, molybdenum, nickel). 13 is an insulating material such as ceramics coating the outer periphery of the conductor lead. This prevents the conductor metal from sputtering due to ion bombardment such as Hg ions, which may cause electrons to be emitted from the conductor leads during discharge. The discharge electrode IO has a ceramic matrix 12 having a hollow cylindrical shape, a sputtering prevention layer 16 attached to the surface thereof, and a non-penetrating hole 14 formed on one surface of the cylinder. It is assumed that the sputtering prevention layer 16 is not provided inside the hole 14 . Preferably, in order to hold the conductor by the conductor lead 20, the elongated groove 1 is connected to the conductor lead 20.
6a and 16b are provided on the side of the cylinder in the axial direction of the cylinder (Fig. 2).
上記構造において、セラミックス母体12は還元処理に
より半導体化されたセラミックスで、例えばBaTiO
sである。In the above structure, the ceramic matrix 12 is a ceramic made into a semiconductor by reduction treatment, such as BaTiO
It is s.
スバ☆タンリグ防止層16は真空蒸着等によりセラミッ
クス母体完成分に表面にコーティングしても良いが、望
ましくは還元処理の際表面に構成される表面析出層で、
それ自身のエミッション作用は小さいが、水銀イオンな
どのスパッタリングに強い性質を有する。The Suba☆tan rig prevention layer 16 may be coated on the surface of the completed ceramic matrix by vacuum deposition or the like, but it is preferably a surface precipitated layer formed on the surface during reduction treatment.
Although its own emission effect is small, it is resistant to sputtering of mercury ions.
孔部14はセラミックス母体12が露出し、この部分か
ら電子が放出される。The ceramic matrix 12 is exposed in the hole 14, and electrons are emitted from this portion.
電極は第1図に示すごとく、スパッタリング防止層16
がイオンの飛来方向(対向電極の方向)を向き、孔部1
4はイオンの飛来方向と反対側を向くように配置される
。As shown in FIG. 1, the electrode is coated with a sputtering prevention layer 16.
is facing the ion flying direction (the direction of the counter electrode), and the hole 1
4 is arranged so as to face the opposite side to the direction in which the ions fly.
図示の構造において、セラミックス母体12はエミッシ
ョン(電子放出)特性に優れ、孔部14から豊富な電子
を放出し、該電子は矢印Aにそって移動し公知の理論に
従って放電燈の放電に寄与する。一方、放電に判って発
生するガスイオン(例えばHgイオン)は図の矢印の方
向(対向電極の方向)から電極に飛来し、スパッタリン
グ防止層16に衝突する。このとき、孔部14はイオン
の方向Bからみて、陰に位置するので、孔部自体はイオ
ンスパッタリングにより容易に劣化するものであるが、
イオンが直接孔部14に衝突することはなく、従って、
孔部14の表面がイオンスパッタリングにより劣化する
ことはない。In the illustrated structure, the ceramic matrix 12 has excellent emission (electron emission) characteristics and emits abundant electrons from the holes 14, which move along arrow A and contribute to the discharge of the discharge lamp according to known theory. . On the other hand, gas ions (for example, Hg ions) generated due to the discharge fly to the electrode from the direction of the arrow in the figure (the direction of the counter electrode) and collide with the sputtering prevention layer 16. At this time, since the hole 14 is located in the shadow when viewed from the ion direction B, the hole itself is easily deteriorated by ion sputtering.
The ions do not directly collide with the hole 14, and therefore,
The surface of the hole 14 will not deteriorate due to ion sputtering.
以上のごとき構造により、豊富な電子放出と、イオンス
パッタリングに対する保護とを同時に実現することがで
きる。With the above structure, abundant electron emission and protection against ion sputtering can be simultaneously achieved.
次にセラミックス母体lOの組成及び製造方法について
述べる。セラミッスクス母体10の組成はXA(YyZ
x)assの構造のセラミックスで、Xの部分はBa、
Sr、 Caから選択される1種以上の元素が可能で
あり、Yの部分は、Zr、 Tiから選択される1種以
上の元素であり、Zの部分は、Ta、 V、 Mo、R
u、 Rh、 )If、 *、Re、Os、 Ir、
Nbから選択される1種以上の元素である。Zの部分の
代表的物質は5価の金属で融点が1800℃以上の物質
である。Next, the composition and manufacturing method of the ceramic matrix IO will be described. The composition of the ceramic matrix 10 is XA (YyZ
x) Ceramic with ass structure, X part is Ba,
One or more elements selected from Sr and Ca are possible, the Y part is one or more elements selected from Zr and Ti, and the Z part is Ta, V, Mo, R.
u, Rh, ) If, *, Re, Os, Ir,
It is one or more elements selected from Nb. A typical substance for the part Z is a pentavalent metal with a melting point of 1800° C. or higher.
好ましい実施例によると、X = Ba、 Y = Z
r、Z=Nbで、各々、Bad、 ZrOx、Nt)+
0@の形で提供され、BaOとZrOxとNbtosの
原料のモル比は(0,5〜1.5): (0,3〜0
.7): (0,3:〜0.7)である。上記モル比
の更に好ましい実施例は1 : 0.6 : 0.4ま
たは1 : 0.6 : 0.2である。According to a preferred embodiment, X = Ba, Y = Z
r, Z=Nb, respectively Bad, ZrOx, Nt)+
The molar ratio of the raw materials of BaO, ZrOx and Nbtos is (0.5~1.5): (0.3~0
.. 7): (0,3:~0.7). More preferred embodiments of the above molar ratio are 1:0.6:0.4 or 1:0.6:0.2.
第3図はセラミックス母体lOの製造方法を示し、工程
20で材料(Ba、 Sr、及びCaの酸化物(例えば
BaO)と、チタン又はジルコン酸塩(例えばZr0s
)と、Nb*Os)を混合する。工程22は通常のセラ
ミックスの製法工程と同じで、混合、仮焼き、微粉砕、
顆粒化、バインダを混合して成型の各工程をふくむ。工
程24では1300℃〜1800℃の空気中(より好ま
しくは約1500℃の酸素雰囲気中)で約2時間の焼成
を行なうが、この工程は後の還元処理工程26との関係
で省略することも可能である。FIG. 3 shows a method for manufacturing a ceramic matrix IO, in which in step 20 materials (oxides of Ba, Sr, and Ca (e.g., BaO) and titanium or zirconate (e.g., ZrOs) are
) and Nb*Os) are mixed. Step 22 is the same as the normal ceramic manufacturing process, including mixing, calcination, fine pulverization,
The process includes granulation, mixing with binder, and molding. In step 24, baking is performed in air at 1300° C. to 1800° C. (more preferably in an oxygen atmosphere of about 1500° C.) for about 2 hours, but this step may be omitted in relation to the subsequent reduction treatment step 26. It is possible.
還元処理26は本発明の重要な特徴で、1300℃〜1
600℃の水素(H8)雰囲気中で約2時間の還元処理
を行なう、還元処理の条件は温度が1300〜1600
℃でより好ましくは1450℃、雰囲気は水素をふくむ
窒素(アルゴンをふくんでもよい)で、好ましくは水素
と窒素の混合気を120ρ/hの割合で、水素が9.6
β/h (水素濃度8%)となるごとく調節する。Reduction treatment 26 is an important feature of the present invention, and is performed at 1300°C to 1
Reduction treatment is performed for about 2 hours in a hydrogen (H8) atmosphere at 600℃.The conditions for the reduction treatment are a temperature of 1300 to 1600℃.
℃, more preferably 1450℃, the atmosphere is nitrogen containing hydrogen (may also include argon), preferably a mixture of hydrogen and nitrogen at a rate of 120ρ/h, hydrogen is 9.6
Adjust so that β/h (hydrogen concentration 8%).
還元処理の結果、セラミックスは半導体化されると共に
、表面にスパッタリング防止層16として作用するNb
を生成分とする膜が2〜3μmの厚さで付着する。As a result of the reduction treatment, the ceramic becomes a semiconductor, and Nb is added to the surface to act as a sputtering prevention layer 16.
A film with a thickness of 2 to 3 μm is deposited.
なお、スパッタリング防止層の存在しない非貫通の孔部
14は還元処理の後、ドリルでもうけるか、又は孔部を
ふくめてスパッタリング防止層を付着させた後、孔部の
スパッタリング防止層を除去する。Note that the non-penetrating holes 14 where no sputtering prevention layer is present are formed by drilling after the reduction treatment, or after the sputtering prevention layer is attached to the holes, the sputtering prevention layer in the holes is removed.
次に本発明による電極の実験結果についてのべる。Next, the experimental results of the electrode according to the present invention will be described.
第4図は、管電圧及び再点弧電圧に関する実験結果で、
周波数50Hz、管電流l口OmA (RMS)の条件
で実験したもので、Aは本発明による電極、Bは従来の
セラミックス(BaTiOm)電極、Cは従来の金属(
Ni)電極、各図でほぼ矩形の曲線Aは管電圧を示し、
(A) ; (B)は100V/目盛、(C)は200
V/目盛である。はぼ正弦波状の曲線Bは管電流を示し
、各図共70mA/目盛で実効値が100mAとなって
いる。Figure 4 shows experimental results regarding tube voltage and restriking voltage.
The experiment was conducted under the conditions of a frequency of 50 Hz and a tube current of 1 OmA (RMS), where A is an electrode according to the present invention, B is a conventional ceramic (BaTiOm) electrode, and C is a conventional metal (BaTiOm) electrode.
Ni) electrode, the almost rectangular curve A in each figure shows the tube voltage,
(A) ; (B) is 100V/scale, (C) is 200
V/scale. Curve B in the form of a sinusoidal wave shows the tube current, and in each figure, the effective value is 100 mA at 70 mA/scale.
第4図(A)から本発明による電極は管電圧が約60v
、再点弧電圧が約150vで、これらの値は第4図(B
)の従来のセラミックス電極(管電圧60〜gov 、
再点弧電圧150V)に比べて見劣りしない。From FIG. 4(A), the tube voltage of the electrode according to the present invention is approximately 60V.
, the restriking voltage is about 150v, and these values are shown in Figure 4 (B
) conventional ceramic electrode (tube voltage 60~gov,
It is not inferior to the restriking voltage (150V).
つまり、本発明による電極の電子放出特性は従来のセラ
、ミックス電極と同等以上である。第4図(C)のニッ
ケル電極では管電圧250V、再点弧電圧440vであ
り、本発明の材料は従来のニッケル電極より電子放出特
性が優れている。In other words, the electron emission characteristics of the electrode according to the present invention are equal to or higher than those of conventional ceramic and mixed electrodes. The nickel electrode in FIG. 4(C) has a tube voltage of 250 V and a restriking voltage of 440 V, and the material of the present invention has better electron emission characteristics than the conventional nickel electrode.
第5図は本発明と従来のセラミックス電極の熱衝撃試験
の実験結果を示す図で、(A)は従来のセラミックス電
極で還元処理を行なわないもの、(B)は従来のセラミ
ックス電極で還元処理を行なったもの、(C)は本発明
による電極の特性を示す。Figure 5 shows the experimental results of thermal shock tests of the present invention and conventional ceramic electrodes, (A) is a conventional ceramic electrode without reduction treatment, and (B) is a conventional ceramic electrode without reduction treatment. (C) shows the characteristics of the electrode according to the present invention.
“各図で横軸は温度差(炉で加熱した温度と冷却水の温
度との差)であり、たて軸は抗折強度(3点曲げ試験)
を示す。図の(A)及び(B)では温度差が100℃付
近から特性が劣化するのに対し、図の(C)(本発明)
では温度差が250℃付近まで良好な特性が得られるこ
とがわかる。従って、本発明による電極材料は放電のO
N、 OFFによるヒートショックにも強いことが分か
る。“In each figure, the horizontal axis is the temperature difference (difference between the temperature heated in the furnace and the temperature of the cooling water), and the vertical axis is the bending strength (3-point bending test)
shows. In (A) and (B) of the figure, the characteristics deteriorate when the temperature difference is around 100°C, whereas in (C) of the figure (the present invention)
It can be seen that good characteristics can be obtained up to a temperature difference of around 250°C. Therefore, the electrode material according to the present invention
It can be seen that it is resistant to heat shock caused by N and OFF.
(発明の効果)
以上説明したごとく、本発明による電極は、従来の金属
電極と比較して、エミッションが良好で管電圧及び再点
弧電圧が低(、従って、予熱の不要な放電燈を得ること
ができる。又エミッションが良好なことから管径の細い
放電燈を得ることができる。又、従来のセラミックス電
極と比較して熱衝撃に強く、イオンスパッタリングで破
損しない電極を得ることができる。(Effects of the Invention) As explained above, the electrode according to the present invention has better emission and lower tube voltage and restriking voltage (therefore, a discharge lamp that does not require preheating can be obtained) compared to conventional metal electrodes. Also, since the emission is good, it is possible to obtain a discharge lamp with a small tube diameter.Also, it is possible to obtain an electrode that is more resistant to thermal shock than conventional ceramic electrodes and is not damaged by ion sputtering.
第1図は本発明による放電電極の構造例、第2図は本発
明によるセラミックス母体の拡大図、第3図は本発明に
よる電極の製造工程を示す図、第4図は本発明による電
極の実験結果を従来の電極の特性と共に示す図、第5図
は本発明による電極の熱衝撃試験の実験結果を従来の電
極の特性と共に示す図である。
lO:放電電極
13;絶縁物膜
16;スバッタリ
16a、 16b ;溝
100;ガラス管
12;セラミックス母体
14;孔部
ング防止層
20;導体リードFIG. 1 is a structural example of a discharge electrode according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a ceramic matrix according to the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of an electrode according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing the experimental results of the thermal shock test of the electrode according to the present invention together with the characteristics of the conventional electrode. lO: Discharge electrode 13; Insulator film 16; Splatter 16a, 16b; Groove 100; Glass tube 12; Ceramic matrix 14; Hole prevention layer 20; Conductor lead
Claims (2)
Zr、Tiから選択される第2の材料と、Nb、Ta、
V、Mo、Ru、Rh、Hf、W、Re、Os、Ir、
から選択される第3の材料をふくむ磁器組成物で表面に
第3の材料をふくむ導体または半導体化合物からなる表
面析出層を有する放電電極において、 前記磁器組成物が孔部を有し、 前記表面析出層は磁器組成物の表面のうち孔部の表面以
外の部分にもうけられることを特徴とする放電電極。(1) a first material selected from Ba, Sr, and Ca;
a second material selected from Zr, Ti, Nb, Ta,
V, Mo, Ru, Rh, Hf, W, Re, Os, Ir,
In a discharge electrode having a surface deposited layer made of a conductor or semiconductor compound containing the third material on the surface thereof, the ceramic composition includes a third material selected from the above, wherein the ceramic composition has a hole, and the surface A discharge electrode characterized in that the deposited layer is formed on a portion of the surface of the ceramic composition other than the surface of the hole.
成物からなることを特徴とする請求項(1)記載の放電
電極。(2) The discharge electrode according to claim (1), wherein the precipitated layer is made of a conductor or semiconductor composition mainly containing Nb.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3353389A JPH02215039A (en) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Discharge electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3353389A JPH02215039A (en) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Discharge electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02215039A true JPH02215039A (en) | 1990-08-28 |
Family
ID=12389193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3353389A Pending JPH02215039A (en) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Discharge electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02215039A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172453B1 (en) * | 1993-03-17 | 2001-01-09 | Tdk Corporation | Discharge lamp electrode |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02186527A (en) * | 1989-01-12 | 1990-07-20 | Tdk Corp | Manufacture of electrode material |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3353389A patent/JPH02215039A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02186527A (en) * | 1989-01-12 | 1990-07-20 | Tdk Corp | Manufacture of electrode material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6172453B1 (en) * | 1993-03-17 | 2001-01-09 | Tdk Corporation | Discharge lamp electrode |
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