JPH0337932A - 積層陰極 - 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］ この発明は各種電子管のカソード、例えばＴＶ用陽陰極
線管どに用いられる積層陰極に関する。

［従来の技術］ 第３図は例えば特公昭６１−７８９６号公報に示された
従来の積層陰極を示す上面図であり、第４図はそのＩＴ
−ＩＶ線矢視断面図である。図において、（１）はアル
ミナよりなる絶縁基板、（２）は発熱体で、タングステ
ンペーストを印刷法により、絶縁性基板（１）の上面（
１ａ）に所定のパターンに被着形成されている。（３）
は発熱体（２）の上に形成されたアル主す等の絶縁層、
（４）はタングステン（Ｗ）を主体とし、必要に応じて
マグネシウム（Ｍｇ）等を微量添加した還元剤層で、絶
縁層（３）を介して発熱体層（２）の上に形成される。

（５）は還元剤層（４）の上に形成されたニッケルメッ
キ層、（６）はニッケルメッキ層（５）の上に形成され
た酸化バリウムのような電子放射物質層である。

次に動作について説明する。上述のような構成による積
層陰極においては、発熱体（２）による加熱によって還
元剤層（４）に含まれているマグネシウムなどの還元剤
が電子放射物質層（６）定拡散し、この還元剤が酸化バ
リウムを原子状のバリウムに還元して、熱電子放出を行
うものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の積層陰極は以上のように構成されているので、動
作時に発熱体（２）のタングステンと、絶縁基板（１）
の酸化アルくニウムおよび発熱体（２）の近傍の残存不
純ガスとが反応して発熱体（２）の消耗が大きく、また
発熱体（２）と電子放射物質層（６）の温度差が大きく
なるために発熱体（２）の消費電力が大きいなどの問題
点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、動作時の発熱体（２）の消耗が少なく、かつ
消費電力の少ない積層陰極を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る積層陰極は、発熱体をホウ化ジルコニウ
ム（Ｚ、８２）、またはホウ化チタン（ＴｉＢ２）で構
成した点を特徴とする。

［作用］ この発明におけるホウ化ジルコニウムまたはホウ化チタ
ンで形成した発熱体は、高温においてタングステンから
形成された絶縁基板に対し安定であるから、動作中の発
熱体の消耗が少ないので、長時間にわたって、特性の変
化の少ない積層陰極が得られる。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。第
１図はこの実施例の上面図、第２図はそのＨ−ＩＩ線矢
視断面図である。図において、（１）はサファイア（Ａ
ｆ　２０３）からなる絶縁基板、（１２）はホウ化シル
コウム（Ｚ−８２）で形成された発熱体で、絶縁基板（
１）の下面（１ｂ）に形成されている。（４）は絶縁基
板（１）の上面（ｌａ）の発熱体（１２）に対向する位
置に形成された還元剤層、（６）は還元剤層（４）の上
に形成された電子放射物質層である。

この実施例では、発熱体（１２）に通電することにより
、発熱体（１２）から絶縁基板（１）　　還元剤層（４
）および電子放射物質層（５）への熱伝導、ならびに発
熱体（１２）から絶縁基板（１）を透過する熱輻射によ
り、還元剤層（４）および電子放射物質層（６）が所定
の温度に加熱される。この動作状態において、還元剤層
（４）からタングステンが電子放射物質層（６）内へ拡
散し、酸化バリウムを還元して原子状のバリウムを生成
させ、電子放射が得られる。

この場合、発熱体（１２）のホウ化ジルコニウムは、ジ
ルコニウムとホウ素との結合エネルギが十分大きく、高
温でもサファイア（ＡＪ２２０３）　に対して十分に安
定であるため、長時間の動作後も発熱体（１２）の特性
の変化が極めて少なくなる。

ここで、この実施例の効果を比較するために、絶縁基板
（１）をサファイア（単結晶アル主す）で構成した従来
例の積層陰極と、発熱体（１）をホウ化ジルコニウム（
ＺｒＢ２）で構成した第１の実施例と、ホウ化チタン（
ＴｉＢ２）で構成した第２の実施例の３　ｆｌ類の積／
ｉ陰極を作成し、この３種類の積層陰極を、真空装置内
に吸収して、１２．６Ｖの直流電圧を１分間０Ｎ−３分
間ＯＦＦのサイクルで７００時間印加する動作試験を行
い、積層陰極の発熱体の電流値の変化を調べた。第５図
はその結果を示す特性図で、直流印加電圧５ｖでの発熱
体の電流値を動作試験開始時の電流値を１００として示
したものである。

なお、上記通電条件は傍熱型のヒータとカソードスリー
ブを用いた従来のカソードの５０％増のヒータ消′Ｒ電
力に相当する。

この特性図から明らかなように、第１および第２の実施
例の積層陰極は、従来例に比べて発熱体（１２）の電流
値の変化が極めて少なく、安定な特性を有する。

なお、動作試験開始後、約３０時間でいずれの積層陰極
も発熱体の電流値の増加傾向が認められるが、これは発
熱体を形成した時に生じた欠陥あるいは、結晶粒界など
が初期通電により減少することによるが、この実施例の
発熱体（１２）は、薄膜形成時の欠陥および結晶粒界不
純物の膜特性への影響が少ないため、僅かな増加に押え
ることができる。

また、従来例の電流値の変化が大きいのは、絶縁基板（
１）を構成するサファイヤの一部が次式％式％ のように発熱体（２）を構成しているタングステンと反
応して、蒸気圧の高い酸化タングステンを形成し、この
酸化タングステンが蒸発消耗して発熱体（２）の抵抗増
加をもたらすためであると考えられる。

これに対して、この実施例の電流値の変化が少ないのは
、発熱体（２）をホウ化ジルコニウム（Ｚ、８２）また
はホウ化チタン（ＴｉＢ２）で構成しているので、発熱
体（１２）の動作時の１０００℃程度の温度では、サフ
ァイア（Ａ１２０３）　　とホウ化ジルコニウムやホウ
化チタンは反応しないためである。

このような効果は第１図および第２図のように、発熱体
（１２）が積層陰極の配置される真空雰囲気に露出され
た陰極構造において顕著であるが、第３図および第４図
のように絶縁層（３）で発熱体（１２）を覆った構造と
した場合でも、発熱体（１２）の電流値の変化を小さく
する効果が得られる。

さらに、上記した説明では還元剤層（４）と電子放射物
質層（６）を別々に設けた場合について説明したが、こ
れ以外の構造においてもこの発明を適用して同様の効果
が得られる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば積層陰極の発熱体を主
成分がホウ化ジルコニウムまたはホウ化チタンで構成し
たので、発熱体の電流特性の経時変化が少なく、かつ消
費電力の少ない積層陰極が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の平面図、第２図はそのＩ
Ｉ　−ＩＩ線矢視断面図、第３図は従来の積層陰極の平
面図、第４図はそのｒＶ−ｒＶ線矢視断面図、第５図は
従来例とこの発明の実施例の効果を比較するための動作
試験結果を示す特性図である。 （１）・・・絶縁基板、（６）・・・電子放射物質層、
（１２）・・・発熱体。 なお、各図中、同一符号は同一　または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に発熱体と、この発熱体によつて加熱
   される電子放射物質層とが形成されてなる積層陰極にお
   いて、上記発熱体を主成分がホウ化ジルコニウムまたは
   ホウ化チタンで形成してなることを特徴とする積層陰極
   。