JPH04115437A - 酸化物陰極 - 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〕 本発明は酸化物陰極に関し、特に陰極線管などに用いら
れる長寿命酸化物陰極に関する。

〔従来の技術〕

今日、陰極線管や蛍光表示管の熱電子源とじて酸化物陰
極が広く使用されている。

第２図は従来の陰極線管に使われている酸化物陰極を示
すものであり、陰極基体１は、０００１〜数十重量％の
マグネシウム、シリコンアルミニウム、タングステン、
ジルコニウム　クロムなどの還元性金属を含み主成分が
ニッケルであるカップ状の基体金属から成り、陰極基体
１の表面には、少なくともバリウムを含み、その他とし
てストロチウム若しくはカルシウム又はその両者を含む
アルカリ土類金属酸化物層２を被着し、陰極基体１の内
側にはヒータ３が設けられ、約８００℃まで加熱して陰
極表面から熱電子を取り出す構造になっている。

一般に、酸化物陰極は、次のような手順により製造され
る。

（１）まず、第２図で示すように、カップ状の陰極基体
１上にニトロセルロースを接着剤としてアルカリ土類金
属炭酸塩を被覆する。

（２）シかる後に、真空中でヒータ３により加熱して炭
酸塩（ＢａＣＯ３で代表〉を酸化物に変換する。

ＢａＣＯ３−ＢａＯ＋Ｃ○２ （３）次に、アルカリ土類金属酸化物層２と陰極基体１
中に含有せしめた還元性金属（Ｍｇで代表）とを反応さ
せて酸化物中に遊離Ｂａを形成する。

ＢａＯ＋Ｍｇ　　−ＭｇＯ＋Ｂａ このように形成された遊ＭＢａが、アルカリ土類金属酸
化物層２中の活性中心として働き、陰極表面の仕事関数
を下げ電子が放射されるようになる。

上述した従来の酸化物陰極では、以下に説明する理由の
ためＩＡ／ｃｍ２以上の電子放射密度を取り出すことが
できない。

陰極基体１とアルカリ土類金属酸化物層２との間にアル
カリ土類金属酸化物が還元される反応の過程でできる還
元性金属の酸化物、例えば、ＭｇＯ，５ｉ０２及びアル
カリ土類金属酸化物とが結合し、電気抵抗が高く、かつ
、陰極基体１中の還元性金属の拡散を妨げる中間層がで
きる。この中間層は、電気抵抗が窩いために高い電流密
度を陰極から取り出そうとするとジュール熱が発生する
ため、中間層の生成が早まり陰極の寿命をさらに短くす
るとともに、ジュール熱が上がり過ぎた場合には陰極の
破壊に至ることもある。

このような要求に対して、例えば、特開昭６１２７１７
３２号公報には電子管陰極のアルカリ土類金属酸化物層
に酸化スカンジウムの粉末を分散して含有させたものが
開示されている。アルカリ土類金属酸化物層中の酸化ス
カンジウムは、酸化物層の導電率を高め、かつ、中間層
の導電率を高める効果がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

アルカリ土類金属酸化物中に酸化スカンジウムを分散さ
せた酸化物陰極は、中間層の導電率を高くする効果はあ
るが、初期電子放出特性が酸化スカンジウムを分散させ
ないものに較べて悪く、長時間のエージング時間が必要
であること、さらに、電子放出が不均一であると等の欠
点があった。

本発明の目的は、中間層の導電率を高くするとともに初
期電子放出特性、均一な電子放出特性を得ることができ
る酸化物陰極を提供することにある。

Ｃ課題を解決するための手段〕 本発明の酸化物陰極は、還元性金属を含み主成分がニッ
ケルである基体金属上にスカンジウムと少くともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属との酸化物から成る第１酸化
物層を被覆し、該第１酸化物層上にスカンジウムを含ま
ないアルカリ土類金属酸化物から成る第２酸化物層が被
覆されている。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。

第１図に示すように、陰極基体１は、０．００１〜数十
重量％のマグネシウム、シリコン７アルミニウム、タン
グステン、ジルコニウム、クロムなどの還元性金属を含
み主成分がニッケルであるカップ状の基体金属から成り
、陰極基体１の表面には０．１〜２０重量％の酸化スカ
ンジウムを含み、その他バリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムの酸化物から成る第１酸化物層１２が被覆され
、さらに、第１酸化物層１２の上には、バリウム、スト
ロンチウム、カルシウムのいわゆるアルカリ土類金属酸
化物から成る第２酸化物層１３が被覆され、陰極基体１
の内側にはヒータ３が設けられて陰極基体１．第１酸化
物層１２及び第２酸化物層１３を加熱し、陰極表面から
熱電子を取り出す構造となっている。

この陰極の２層構造の酸化物層は、まず、最初に、第１
酸化物層１２に含まれるスカンジウム。

バリウム、ストロンチウム、カルシウムの複合炭酸塩を
被覆し、その後、第２酸化物層１３に含まれるバリウム
、ストロンチウム、カルシウムの複合炭酸塩を被覆して
真空中でヒータ３により炭酸塩を加熱２分解して得るこ
とができる。

このような２層の酸化物層を有する構造においては、陰
極基体１と第１酸化物層１２との間に陰極基体１中の還
元性金属と第１酸化物層１２との還元反応の際に生しる
中間層が生成されるが、スカンジウムか介在するなめに
その電気抵抗値が小さく、高い電流密度をこの陰極から
取り出した場合でもジュール熱の発生を低く抑えること
ができる。

また、第２酸化物層１３には酸化スカンジウムが含まれ
ていないため、スカンジウム酸化物に特有の初期放出電
流特性を劣化させることもなく均一な電子放圧を得るこ
とができる。

本実施例においては、第１酸化物層１２としてスカンジ
ウム及びその他のアルカリ土類金属との炭酸塩を用いた
が、酸化スカンジウムとその他のバリウム、ストロンチ
ウム、カルシウムの炭酸塩とをニトロセルロースを加え
て十分に混合したものを使用しても同様の効果を得るこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の酸化物陰極は、酸化物層を
スカンジウムを含む第１酸化物層とスカンジウムを含ま
ない第２酸化物層の２層構造とし、第１酸化物層と陰極
基体中に含まれる還元性金属層との還元反応により生成
する中間層の電気抵抗を低減することにより、ジュール
熱の発生を抑えることができるため、高電流密度を取る
ことができるとともに長寿命を得ることかでき、かつ、
第２酸化物層にはスカンジウムが含まれていないため初
期放出電流を劣化させることなく均一な放出電流を従来
と同等な短時間で得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の陰
極線管の酸化物陰極の一例の断面図である。 １・・・陰極基体、２・・・酸化物層、３・・・ヒータ
、１２・・・第１酸化物層、１３・・・第２酸化物層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 還元性金属を含み主成分がニッケルである基体金属上に
   スカンジウムと少くともバリウムを含むアルカリ土類金
   属との酸化物から成る第１酸化物層を被覆し、該第１酸
   化物層上にスカンジウムを含まないアルカリ土類金属酸
   化物から成る第２酸化物層を被覆したことを特徴とする
   酸化物陰極。