JPH02288041A - 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用ジブラウン管逼像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、■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。

かかる構成の電子管用陰極において、基体ｌ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。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ｌ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化する
。その後、アルカリ土類金属の酸化物の一部を還元し半
導体的性質を有するように活性化を行い、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を得
る。

上記活性化工程においては、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。即ち、基体ｌ内のシリコ
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０例えば、アルカリ土類金
属酸化物が酸化バリウム（Ｂａｄ）であれば、次式（１
）、　（２）のように反応する。

ＢａＯ＋　′／２Ｓｉ＝Ｂａ＋３ｓｉｏ、　　　　　・
＋＋　・・−ｏ）ＢａＯ十Ｍｇ　　＝Ｂａ＋　　ＭｇＯ
−−（２）この反応により基体１上のアルカリ土類金属
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７００〜８００°Ｃの動作温度で０．５〜０．
８Ａ／ｃｄ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〜
０．８　Ａ／ｃ−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
Ｓｉｎ、、　ＭｇＯあるいはＢａＯ・ＳｉＯ□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１０−程度電子放射物質層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重量％の希土類金属を含有さ
せる手段が示されている。これは電子放射物質層を基体
に被着形成する際の上記活性化時にアルカリ土類金属の
炭酸塩が分解するとき、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ときの基体の酸化反応
を防止しようとするものである。そして又電子放射物質
層中への基体含有の還元性元素の拡散を適度に制御し、
該還元性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と
電子放射物質層界面近傍に集中的に形成されるごとを防
止し、中間層を電子放射物質層内に分散させようとして
いる。つまり、この第２の従来例の電子管用陰極は、上
記中間層の分散により１〜２＾／Ｃ−程度の高電流密度
動作でのエミッション劣化が少なくなるという優れた特
性を有するものである。しかし、この電子管用陰極にお
いても、２Ａ／ｃ＋１を超える例えば２．５Ａ／ｃＪ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。

次に特願昭６０−１６０８５１号の出願には、電子放射
物質層に０．１〜２０ＭＭ％の希土類金属酸化物を含有
させることにより、上述の第２の従来例と同様に基体酸
化を防止し中間層を分散させるという技術が示されてい
る。この場合上記と同様に２Ａ／ｃ−の高電流密度動作
でエミッションの劣化を少なくできる。しかしながら２
Ａ／ｃ＋ａ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
顕著になり、電子放射特性が劣化することがある。

この発明者等は上記のような問題点を解消するために、
先に主成分がニッケルからなる基体上に、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、こ
れにスカンジウムの化合物と、アルミニウム、シリコン
、チタン等の酸化物の１種とを含んだ電子放射物質層を
被着させた電子管陰極管を提案した。

そしてこれにより上述の２Ａ／ｃ＋ａを超える高電流密
度動作においても長期に安定したエミッション特性を示
す電子管用陰極を提供することができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記発明者等による先の提案の電子管用陰
極において、特に長時間の使用後の電子管陰極の基体と
電子放射物質層との被着界面に非常に稀ではあるが剥離
を生じ、これが該電子管陰極のエミッション特性を低下
させる重大な原因となり、製品の信幀性を低下させる問
題があった。

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
ものである。

〔課題を解決するための手段］ この発明は、主成分がニッケルからなる基体上に、スカ
ンジウム金属粉を被着させ、更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の電子放射物質層
を被着形成したことを特徴とする電子管用陰極である。

〔作　用〕

この発明においては、基体上に先づスカンジウム金属粉
が被着され、これがその面を粗面、具体的には多数の凹
凸を有するものとし、その上に電子放射物質層が被着形
成される。

従って上記凹凸間に該電子放射物質層がくい込んだ構成
となりそれら界面での耐剥離性を著しく増大させること
になる。

〔実施例〕

以下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ｌ中にはＳｔ、　Ｍｇなどの還元剤が含
有されている。

次に４は、上記基体ｌの底部上面に被着されたスカンジ
ウム金属粉層である。このスカンジウム金属粉の粒度と
しては、平均粒径２μ程度が望ましいが１〜５μの範囲
が良い。この下限以下ではこの発明の目的とする電子放
射物質層との界面被着強度が不充分となり、又上限を超
えると被膜強度を低下させることになりいづれも好まし
くない。

用いるバインダーとしては、特に限定はないが、例えば
ニトロセルローズを含む酢酸ブチルラッカー等が望まし
い。上記スカンジウム金属粉を約３重量％程度分散させ
スプレー法等により塗布し乾燥させる。乾燥膜厚として
は５〜２０．望ましくは１０ミクロン程度とするのが好
ましい。

そして更に水素雰囲気中、１０００°Ｃ，５分程度の焼
結を行う。

次に５は、上記スカンジウム金属粉層４上に被着された
電子放射物質層であり、具体的にはバリウム、ストロン
チウム、カルシウムの三元酸化物を主成分としたもので
ある。上記バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物は、
上述した如くはじめ炭酸塩で混合し、従来と同様に、常
法の如く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形成される。

第３図はこの発明の具体例として、主成分がニッケルか
らなる基体に、平均粒径２ミクロンのスカンジウム金属
粉を１０ミクロンの厚みで焼結した上にバリウム、スト
ロンチウム５カルシウムの酸化物を被着したもの（ａ）
、更に従来例としてバリウム５　ストロンチウム、カル
シウムの酸化物に酸化スカンジウムを４重量％含むもの
（ｂ）　、及び酸化スカンジウムを含有しないもの（Ｃ
）による電子放射物質層を、夫々上記の基体上に上記説
明の方法に準する手段で形成して電子管用陰極を作成し
、この電子管用陰極を用いて２極真空管を作成し、２．
５＾／ｃ４の電流Ｈ度で動作させて寿命試験を行った場
合のエミッション電流の変化を調べた結果を示した、も
のである。

第３図の結果によれば、電子放射物質層として酸化スカ
ンジウムを含有しないもの（Ｃ）に比べて、本発明の実
施調高（ａ）は経時的なエミッション劣化が著しく少な
く高い寿命を有するものであった。

そして又、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸
化物に酸化スカンジウムを含有させ、基体上に単独層と
して形成させたちの（ｂ）に比べても、特に６０００〜
８０００時間にも達する長時間使用でそれらのエミッシ
ョン劣化の差異が歴然としていた。

この発明の電子管用陰極が上記の如〈従来品に比べて高
い優れた特性を維持し得る理由は以下のように考えられ
る。

（１）基体上のスカンジウム金属がその表面に多数凹凸
を作り、その結果この層を介して被着される電子放射物
質層の被着強度を増し、かつ長時間の使用に耐えこれを
維持することになる。

（１１）基体と電子放射物質層との間にスカンジウム金
属層が介在していることにより電流密度が向上し、これ
も上記特性向上に寄与する。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明電子管用陰極は、主成分がニッケルか
らなる基体上にスカンジウム金属粉を被着させ、この上
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
被着形成してなるものてあり、上記スカンジウム金属粉
層の介在により基体と電子放射物質層との被着界面が安
定して維持され、かつ電流密度も向上し、その結果時に
２Ａ／ｃ＋Ｊ以上の高電流密度による動作の下での長寿
命を果実に実現でき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、第
３図は電子管用陰極を用いた２極真空管の寿命試験時間
とエミッション電流との関係を示す図である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分がニッケルからなる基体上に、スカンジウム金属
   粉を被着させ、更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の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。