JPH02304835A

JPH02304835A - 酸化物カソード

Info

Publication number: JPH02304835A
Application number: JP2115030A
Authority: JP
Inventors: Petrus J A M Derks; ペトルス　ヤコブス　アントニウス　マリア　デルクス; Carolus A Smets; カロル　アントニウス　スメッツ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1990-12-18
Also published as: DE69011571D1; KR900017067A; CN1041870C; CN1046812A; NL8901076A; CA2015399A1; US5075589A; DE69011571T2; EP0395157B1; KR0143555B1; EP0395157A1

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）本発明は、アルカリ土類金属酸化物を含み、少なくとも
バリウムと多くとも５重量％の酸化イツトリウム、酸化
スカンジウム若しくは希土類金属の酸化物を含む電子放
射物質の層で被覆され、ほぼニッケルからなる支持体を
有するカソードに関する。

（従来の技術）かかるカソードは、例えばヨーロッパ特許公開第０２１
０８０５号に開示されている。かかるカソードの放出（
ｅｍｉｓｓｉｏｎ）は、酸化バリウムからのバリウムの
離脱に基ずくものである。酸化バリウムに加えて、電子
放射物質には、通常酸化ストロンチウムが、しばしば酸
化カルシウムが含まれる。優れた電子放射特性は、酸化
イツトリウム又は酸化スカンジウムの添加により得るこ
とができる。

実際の放出は、実効電子仕事関数が最も低い狭いエリア
（いわゆるサイト）により主に行なわれ、該サイトは電
子放射物質上全体に広がっている。

実際には、わずかに高い仕事関数を有するサイトは、カ
ソードにより生じる電子流にほとんど寄与しない。

高い実効電子放出を得るために、サイトの全分布におい
て可能な限り最適であるように、仕事関数が可能な限り
小さい（ｍｉｍｉｍｕｍ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｗｏｒｋ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ）サイトの数を選定するのが好ましい
。

従って、本発明のカソードは、酸化イツトリウム若しく
は酸化スカンジウム又は希土類金属酸化物がパーティク
ルとして電子放出物質中に存在し、その大部分は直径が
多くて５μｍ、好ましくは多くて１μｍであることを特
徴とする。

放出物質は、０．０１重量％の酸化イツトリウム、酸化
スカンジウム若しくは希土類金属酸化物を含むことが好
ましい。

好適例においては、電子放出物質は０．１〜１重量％の
酸化イツトリウム若しくは酸化スカンジウムを含む。

他の好適例においては、電子放出物質は０．０２〜０．
５重量％の酸化ユウロピウムを含む。

本発明は、粒子の表面の大きさがサイトの数の形成に影
響を及ぼすという見解に基ずくものである。より小さい
粒子サイズに関しては、放出層中の酸化イツトリウム、
酸化スカンジウム若しくは希土類酸化物がより少ない量
で十分であることを見いだした。

本発明を、図面を参照しながら次の実施例により説明す
る。

第１図のカソード１は、キャップ７を備える円筒状ニク
ロムカソードシャフト３を有する。該キャップ７は、ほ
ぼニッケルからなり、例えばケイ素、マグネシウム、マ
ンガン、アルミニウム及びタングステンのような還元手
段材を含むことができる。該カソードシャフト３は、電
気的絶縁酸化アルミニウム層６及び金属螺旋状コア５を
含む螺旋フィラメント４を収容する。

約７０μｍの厚みの放出物質２の層を該キャップ７上に
位置させるが、該層は、例えばスプレ一手段により設け
られる。該層２は、バリウムストロンチウムカーボネー
ト又は、酸化バリウム、酸化ストロンチウム及び酸化カ
ルシウムの混合物を提供し次いで分解することにより得
られる酸化バリウム及び酸化ストロンチウムの混合物を
含むことができる。

更に、酸化イツトリウム又は酸化ストロンチウムの所定
量を該混合物に添加する。それぞれ０．６重量％、１．
３重量％、２．５重量％、５重量％及び１０重量％の酸
化イツトリウムを添加した酸化バリウム及び酸化ストロ
ンチウムの混合物を含む放出層を有するカソードを陰極
線管内に装着した。該混合物に添加した酸化イツトリウ
ムは粒子からなり、その半分は、直径４．５μｍ若しく
はそれ以下（ｄｓ。＝４．５μｍ）である。

該管内にカソードをこのように標準装着し、活性化した
の後に、該陰極線管を７■のフィラメント電圧で２００
０時間操作し、これを約１００００実動操作時間のもの
と比較した。かかる寿命試験の前と後に、放出測定を、
２．２Ａ／ｃｍ”のカソード負荷で、３０秒間電流を流
した後に、フィラメント電圧を７Ｖにして実施した（い
わゆるΔｉよ＋３６測定）。

放出電流における減少は、それぞれ５．１％、３．５％
、３．９％、１２．８％及び３５．７％であり、一方添
加剤が全くない場合には３８％でありだ。第２図の曲線
は、このようにして得られた点を結んでひいたものであ
り、酸化イツトリウム（粒子サイズｄ、。

＝４．５μｍ）の量と放出プロセスの間の粗い関係表示
が与えられている。更に第２図には、より小さい粒子サ
イズ（ａＳ。＝０．９μｍ）の酸化イツトリウムを０．
３重量％添加して、同一の条件の下での放出（０，７％
の減少）の変化を示す点αも示されている。

第３図には、放出プロセスの同様の依存関係が示されて
おり、粒子の半分が０．９μｍ若しくはそれ以下（ｄＳ
。＝０．９μｍ）の直径を有するものから成る酸化イツ
トリウム量が添加されている。酸化バリウム及び酸化ス
トロンチウムの混合物からなる放出層に、それぞれ０．
１重量％、０．３重量％、０．６重量％、１．３重量％
を添加したカソードを陰極線管内に装着し、次いで従来
の方法で活性化した後、それらに対して加速苛酷（ａｃ
ｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ａｎｄｈｅａｖｉｅｒ）寿命試験
を行った。カソードの負荷は４Ａ／ｃｍ２で、該負荷は
、放出測定の間にも保持されていた。１００時間後、放
出における減少はそれぞれ３．２４％、０．８２％、１
．４２％及び３．５６％であるが、添加してない場合は
８．０９％であった。０．３重量％の粗いイツトリウム
粉末（ａｓｏ＝４．ｓμｍ）を添加したカソードを備え
る管に関しては、同様の試験条件下での放出の減少は６
．４９％であった（第３図中の点ｂ）。

より小さい粒子サイズを有する酸化イツトリウムを、よ
り少ない添加量で使用する場合には、同様あるいはそれ
以上の結果が得られる事が第２図及び第３図から明白で
ある。

例えばロールオフ点（８，５Ｖのフィラメント電圧での
放出電流と比較して、フィラメント管のフィラメント電
圧が減少する際、陰極線管内の放出電流が１０％減少す
るポイント）のような陰極線管の特性である他の性質も
酸化イツトリウムの当該量で最適値を有し、この場合第
２図及び３図の曲線は最も少ない放出減少を示す。

添加されるべき酸化イツトリウムの量の減少（約ファク
ター５）は、酸化イツトリウム粒子の平均直径の減少に
ほぼ比例する。

同様の関係が、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２０３）をそれ
ぞれ２．５μｍ及び０．５μｍの直径で放出層に添加し
た試験で見いだされた。０．３重量％の粗粒酸化ユウロ
ピウム（ａＳ。＝２．５μｍ）の添加は、１００時間後
に約８．５％の放出減少を生じるが、約０．０５重量％
の細粒酸化ユウロピウム（ｄｓ。＝０．５μｍ）の添加
は、４．３％の減少のみを生ずる結果を呈することが、
第２図に関して記載された試験と同様の試験により証さ
れた。

更に、粗粒物質に関して最適な結果を達成するのに必要
とされる重量％と比較して、少ない重量％でおよそ２５
倍の細粒物質の粒子を用いるので、該細粒粒子はより均
質に分布し、これにより均一な放出挙動を導くものであ
る。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。例えば、酸化イツトリウムの代わり
に酸化スカンジウムを使用する場合には、少ない重量％
及び小さい粒子サイズでの優れた放出が同様の方法で見
いだすことができる。

酸化ユウロピウムに関すると同様に、他の希土類金属酸
化物に関して、最適な割合を小さい粒子サイズで見いだ
すことができる。カソードもまた様々な方法（円筒状、
凹状、凸状等）で設計することができ、電子放出層を設
ける種々の方法が存在する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のカソードの断面図、第２図は、第１
の値の粒子直径を有する酸化イツトリウム粉末について
の電子放出物質の層中に異なる割合の酸化イツトリウム
を有するカソードを備える陰極線管の寿命試験の結果を
示す線図、第３図は、異なる値の粒子直径を有する酸化
イツトリウム粉末に関する同様の結果を示す線図である
。１・・・カソード　　　　　　２・・・放出物質層３・
・・カソードシャフト　　４・・・９にフィラメント５
・・・金属螺旋状コア６・・・電気絶縁酸化アルミニウム層７・・・キャップ

Claims

【特許請求の範囲】１、アルカリ土類金属酸化物を含み、少なくともバリウ
ムと多くとも５重量％の酸化イットリウム、酸化スカン
ジウム若しくは希土類金属の酸化物を含む電子放出物質
の層で被覆され、ほぼニッケルからなる支持体を有する
カソードにおいて、酸化イットリウム若しくは酸化スカ
ンジウム若しくは希土類金属酸化物が粒子として電子放
出物質中に存在し、その大部分が多くて５μｍの直径で
あることを特徴とするカソード。２、粒子の大部分は、直径が多くとも１μｍであること
を特徴とする請求項１記載のカソード。３、該電子放出物質は、０．０２〜１重量％の酸化イッ
トリウム、酸化スカンンジウム若しくは希土類金属酸化
物を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のカソー
ド。４、該電子放出物質は、０．１〜１重量％の酸化イット
リウム若しくは酸化スカンンジウムを含むことを特徴と
する請求項３記載のカソード。５、該電子放出物質は、０．０２〜０．５重量％の酸化
ユウロピウムを含むことを特徴とする請求項１、２若し
くは３記載のカソード。６、該電子放出物質は、主に酸化バリウム及び酸化スト
ロンチウムを含むことを特徴とする請求項１、２、３、
４若しくは５記載のカソード。７、支持体は、還元手段材を含むことを特徴とする請求
項１〜６のいずれか１つの項記載のカソード。８、請求項１〜７のいずれか１つの項記載のカソードを
備えた電子ビーム管。