JPH0546652B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0546652B2 JPH0546652B2 JP60229302A JP22930285A JPH0546652B2 JP H0546652 B2 JPH0546652 B2 JP H0546652B2 JP 60229302 A JP60229302 A JP 60229302A JP 22930285 A JP22930285 A JP 22930285A JP H0546652 B2 JPH0546652 B2 JP H0546652B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- earth metal
- substrate
- electron
- emitting material
- material layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明はTV用ブラウン管などに用いられる
電子管用陰極に関し、特に電子放射性物質層の改
良に関するものである。 〔従来の技術〕 第２図は従来のTV用ブラウン管や撮像管に用
いられている陰極を示すものであり、図において
１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ツケルからなる
有底筒状の基体、２はこの基体の底部上面に被着
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、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。 この様に構成された電子管用陰極において、基
体１への電子放射物質層２の被着は次の様にして
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属
（Ba，Sr，Ca）の炭酸塩からなる懸濁液を基体
１に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によつて
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わる。その後、ア
ルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半導体
的性質を有するように活性化を行なうことによ
り、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を被着せしめているものであ
る。 この活性化工程において、アルカリ土類金属の
酸化物の一部は次の様に反応しているものであ
る。つまり基体１中に含有されたシリコン、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の界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えばアルカリ土
類金属酸化物として酸化バリウムBaOであれば
次式(1)(2)の様に反応するものである。 BaO＋１／2Si＝Ba＋１／2SiO2 ……(1) BaO＋Mg＝Ba＋MgO ……(2) この反応の結果、基体１上に被着形成されたア
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℃の動作
温度で0.5〜0.8A／cm3の電子放射が得られること
になる。しかるに、この様にして形成された電子
管用陰極にあつては電子放射が0.5〜0.8A／cm3以
上の電流密度は取り出せないものである。その理
由としては次の様なものである。つまり、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)式からも明らかな如く基体１とアルカリ
土類金属酸化物層との界面にSiO2，MgOあるい
はBaO・SiO2なる複合酸化物層（中間層）が形
成され、この中間層が高抵抗層となつて電流の流
れを妨げること、また上記中間層が基体１中の還
元元素が電子放射物質層２の表面側へ拡散するの
を妨げ十分なバリウム（Ba）が生成されないこ
とが考えられている。 また、従来の電子管用陰極としては特開昭59−
20941号公報に、上記した第２図のものと同様の
構成をしており、陰極の速動性を得るために基体
１の板厚を薄くし、寿命中の還元剤の涸濁を防止
しかつ基体１の強度低下を防止する目的で、基体
１にランタンがLaNi5及びLa2O3の形で分散含有
させたものが示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この様に構成された電子管用陰極においては、
動作中に基体１と電子放射物質層２の界面近傍、
特に基体１表面近傍のニツケル結晶粒界と上記界
面より10μm程度電子放射物質層２内側の位置に
前述の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つた。 また、後者に示したものにおいては、ニツケル
を主成分とする基体１の製作時にLaNi5及びLa2
O3を含有させるため、基体１内のLaNi5及びLa2
O3の含有状態のばらつきなどが生じ易かつた。 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、高電流密度下において基体と電子放射物質
層との界面近傍に複合酸化物からなる中間層が集
中して形成されることを防止し、長時間にわたつ
て安定したエミツシヨン特性を有し、かつ生産
性・信頼性の高い電子管用陰極を得ることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電子管用陰極は、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
する電子放射物質層を6μm以下の厚みで希土類金
属膜を予め形成したニツケルを主成分とする基体
上に被着形成させたものである。 〔作用〕 この発明においては、Niを主成分とする基体
上に形成された6μm以下の厚さを有する希土類金
属が電子放射物質層を基体に被着形成する際の活
性化時に、アルカリ土類金属の炭酸塩が分解する
際、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際に基体が酸化する反応を防
止するとともに、電子放射物質層中への基体に含
有された還元性元素の拡散を適度に制御し、還元
性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と
電子放射物質層との界面近傍に集中的に形成され
ることを防止し、中間層を電子放射物質層内に分
散させるものである。 〔発明の実施例〕 以下にこの発明の一実施例を第１図に基づいて
説明する。図において、１２は基体１の底部上面
に形成されたスカンジウムあるいはイツトリウム
などの希土類金属膜で２は該希土類金属膜１２上
に被着形成された少なくともバリウムを含み、他
にストロンチウムあるいは／及びカルシウムを含
むアルカリ土類金属酸化物１１を主成分とした、
電子放射物質層である。 次に、この様に構成された電子管用陰極におい
て、基体１への希土類金属膜１２及び電子放射物
質層２の被着方法について説明すると、まず、バ
リウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸
塩と所定量のバインダー及び溶剤を混合し、懸濁
液を作成する。この懸濁液を予め電子ビーム蒸着
装置などを用いてその底部上面に6μm以下の希土
類金属膜１２を形成したニツケルを主成分とする
基体１上にスプレイにより約80ミクロンの厚みで
塗布し、その後、従来のものと同様に、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、電子放射物質層２を基体１
に被着せしめるものである。 この様な方法で形成される希土類金属膜の厚み
を種々変えた電子管用陰極を種々作成し、この電
子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、種々
の電流密度で寿命試験を行い、エミツシヨン電流
の変化を調べた結果、第３図の結果を得た。第３
図は従来のテレビ用陰極としての電流密度
0.66A／cm3の3.1倍（2.05Acm3）で動作させた時の
種々の膜厚の希土類金属膜を基体１上に形成した
後、その上部に電子放射物質層２を形成した電子
管用陰極の寿命特性と希土類金属膜が全く形成さ
れない基体１上に電子放射物質層２を有した従来
例の寿命特性との関係を示したものである。この
第３図から明らかなように6μm以下の厚みで基体
１上に希土類金属層を形成した本実施例のものは
従来例のものに対して高電流密度動作でのエミツ
シヨン劣化が少ないものである。 このように基体１上に希土類金属層を形成した
効果を詳細に調査するために、第３図の実験結果
において6000時間でのエミツシヨン電流測定後、
従来品及び基体１上に2μmのSc層１２を形成し
た電子放射物質層２を有した電子管用陰極の断面
を電子ビームＸ線マイロアナライザー（EPMA）
によつて分析を行つた。その結果、高電流密度動
作下の従来品においては、基体１と電子放射物質
層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒界では
SiO2，MgO及びこれらの複合酸化物層が形成さ
れ、さらに上記界面から電子放射物質層２側約
10μの位置にはBaO・SiO2の複合酸化物層が形成
されいることがわかつた。上記したSiO2・MgO
層及びBaO・SiO2層は基体１内から電子放射物
質層２内への還元剤であるSi，Mgの拡散速度を
抑制するとともに高絶縁であるために電流の流れ
を阻害し、ついには電子放射物質内での絶縁破壊
による損耗をもたらすことになるものである。 これに対して、本実施例である希土類金属であ
るSc層を基体１上に形成した電子放射物質２を
有する電子管用陰極においては、基体１内に含有
された還元剤であるSi，Mgは平均的に分散され
ており、上記従来例のもののように基体１と電子
放射物質層２との界面近傍に、これら還元剤のピ
ークが殆んど存在していないものである。このこ
とは次の理由によるものと判断される。つまり、
活性化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が酸化物へ
と分解する場合、あるいは陰極の動作中にBaO
などが解離反応を起こす場合において、希土類金
属が基体１の酸化を防ぐことに起因しているもの
と考えられる。例えば、希土類金属がスカンジウ
ム（Sc）である場合の反応は次式(4)(6)の様にな
るものである。
電子管用陰極に関し、特に電子放射性物質層の改
良に関するものである。 〔従来の技術〕 第２図は従来のTV用ブラウン管や撮像管に用
いられている陰極を示すものであり、図において
１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ツケルからなる
有底筒状の基体、２はこの基体の底部上面に被着
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、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。 この様に構成された電子管用陰極において、基
体１への電子放射物質層２の被着は次の様にして
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属
（Ba，Sr，Ca）の炭酸塩からなる懸濁液を基体
１に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によつて
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わる。その後、ア
ルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半導体
的性質を有するように活性化を行なうことによ
り、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を被着せしめているものであ
る。 この活性化工程において、アルカリ土類金属の
酸化物の一部は次の様に反応しているものであ
る。つまり基体１中に含有されたシリコン、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の界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えばアルカリ土
類金属酸化物として酸化バリウムBaOであれば
次式(1)(2)の様に反応するものである。 BaO＋１／2Si＝Ba＋１／2SiO2 ……(1) BaO＋Mg＝Ba＋MgO ……(2) この反応の結果、基体１上に被着形成されたア
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℃の動作
温度で0.5〜0.8A／cm3の電子放射が得られること
になる。しかるに、この様にして形成された電子
管用陰極にあつては電子放射が0.5〜0.8A／cm3以
上の電流密度は取り出せないものである。その理
由としては次の様なものである。つまり、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)式からも明らかな如く基体１とアルカリ
土類金属酸化物層との界面にSiO2，MgOあるい
はBaO・SiO2なる複合酸化物層（中間層）が形
成され、この中間層が高抵抗層となつて電流の流
れを妨げること、また上記中間層が基体１中の還
元元素が電子放射物質層２の表面側へ拡散するの
を妨げ十分なバリウム（Ba）が生成されないこ
とが考えられている。 また、従来の電子管用陰極としては特開昭59−
20941号公報に、上記した第２図のものと同様の
構成をしており、陰極の速動性を得るために基体
１の板厚を薄くし、寿命中の還元剤の涸濁を防止
しかつ基体１の強度低下を防止する目的で、基体
１にランタンがLaNi5及びLa2O3の形で分散含有
させたものが示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この様に構成された電子管用陰極においては、
動作中に基体１と電子放射物質層２の界面近傍、
特に基体１表面近傍のニツケル結晶粒界と上記界
面より10μm程度電子放射物質層２内側の位置に
前述の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つた。 また、後者に示したものにおいては、ニツケル
を主成分とする基体１の製作時にLaNi5及びLa2
O3を含有させるため、基体１内のLaNi5及びLa2
O3の含有状態のばらつきなどが生じ易かつた。 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、高電流密度下において基体と電子放射物質
層との界面近傍に複合酸化物からなる中間層が集
中して形成されることを防止し、長時間にわたつ
て安定したエミツシヨン特性を有し、かつ生産
性・信頼性の高い電子管用陰極を得ることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電子管用陰極は、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
する電子放射物質層を6μm以下の厚みで希土類金
属膜を予め形成したニツケルを主成分とする基体
上に被着形成させたものである。 〔作用〕 この発明においては、Niを主成分とする基体
上に形成された6μm以下の厚さを有する希土類金
属が電子放射物質層を基体に被着形成する際の活
性化時に、アルカリ土類金属の炭酸塩が分解する
際、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際に基体が酸化する反応を防
止するとともに、電子放射物質層中への基体に含
有された還元性元素の拡散を適度に制御し、還元
性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と
電子放射物質層との界面近傍に集中的に形成され
ることを防止し、中間層を電子放射物質層内に分
散させるものである。 〔発明の実施例〕 以下にこの発明の一実施例を第１図に基づいて
説明する。図において、１２は基体１の底部上面
に形成されたスカンジウムあるいはイツトリウム
などの希土類金属膜で２は該希土類金属膜１２上
に被着形成された少なくともバリウムを含み、他
にストロンチウムあるいは／及びカルシウムを含
むアルカリ土類金属酸化物１１を主成分とした、
電子放射物質層である。 次に、この様に構成された電子管用陰極におい
て、基体１への希土類金属膜１２及び電子放射物
質層２の被着方法について説明すると、まず、バ
リウム、ストロンチウム、カルシウムの三元炭酸
塩と所定量のバインダー及び溶剤を混合し、懸濁
液を作成する。この懸濁液を予め電子ビーム蒸着
装置などを用いてその底部上面に6μm以下の希土
類金属膜１２を形成したニツケルを主成分とする
基体１上にスプレイにより約80ミクロンの厚みで
塗布し、その後、従来のものと同様に、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、電子放射物質層２を基体１
に被着せしめるものである。 この様な方法で形成される希土類金属膜の厚み
を種々変えた電子管用陰極を種々作成し、この電
子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、種々
の電流密度で寿命試験を行い、エミツシヨン電流
の変化を調べた結果、第３図の結果を得た。第３
図は従来のテレビ用陰極としての電流密度
0.66A／cm3の3.1倍（2.05Acm3）で動作させた時の
種々の膜厚の希土類金属膜を基体１上に形成した
後、その上部に電子放射物質層２を形成した電子
管用陰極の寿命特性と希土類金属膜が全く形成さ
れない基体１上に電子放射物質層２を有した従来
例の寿命特性との関係を示したものである。この
第３図から明らかなように6μm以下の厚みで基体
１上に希土類金属層を形成した本実施例のものは
従来例のものに対して高電流密度動作でのエミツ
シヨン劣化が少ないものである。 このように基体１上に希土類金属層を形成した
効果を詳細に調査するために、第３図の実験結果
において6000時間でのエミツシヨン電流測定後、
従来品及び基体１上に2μmのSc層１２を形成し
た電子放射物質層２を有した電子管用陰極の断面
を電子ビームＸ線マイロアナライザー（EPMA）
によつて分析を行つた。その結果、高電流密度動
作下の従来品においては、基体１と電子放射物質
層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒界では
SiO2，MgO及びこれらの複合酸化物層が形成さ
れ、さらに上記界面から電子放射物質層２側約
10μの位置にはBaO・SiO2の複合酸化物層が形成
されいることがわかつた。上記したSiO2・MgO
層及びBaO・SiO2層は基体１内から電子放射物
質層２内への還元剤であるSi，Mgの拡散速度を
抑制するとともに高絶縁であるために電流の流れ
を阻害し、ついには電子放射物質内での絶縁破壊
による損耗をもたらすことになるものである。 これに対して、本実施例である希土類金属であ
るSc層を基体１上に形成した電子放射物質２を
有する電子管用陰極においては、基体１内に含有
された還元剤であるSi，Mgは平均的に分散され
ており、上記従来例のもののように基体１と電子
放射物質層２との界面近傍に、これら還元剤のピ
ークが殆んど存在していないものである。このこ
とは次の理由によるものと判断される。つまり、
活性化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が酸化物へ
と分解する場合、あるいは陰極の動作中にBaO
などが解離反応を起こす場合において、希土類金
属が基体１の酸化を防ぐことに起因しているもの
と考えられる。例えば、希土類金属がスカンジウ
ム（Sc）である場合の反応は次式(4)(6)の様にな
るものである。
この発明は以上のように述べたように基体上に
予め6μm以下の厚みで希土類金属層を形成し、そ
の上に少なくともバリウムを含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とする電子放射物質を被着させ
たものとしたので、希土類金属層が基体上に形成
されていない従来のものに対して２〜４倍の高電
流密度動作下での長寿命を実現し、信頼性の高い
電子管用陰極が得られるという効果を有する。
予め6μm以下の厚みで希土類金属層を形成し、そ
の上に少なくともバリウムを含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とする電子放射物質を被着させ
たものとしたので、希土類金属層が基体上に形成
されていない従来のものに対して２〜４倍の高電
流密度動作下での長寿命を実現し、信頼性の高い
電子管用陰極が得られるという効果を有する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第３図
は希土類金属厚みとエミツシヨン電流特性との関
係を示す図である。 図において、１は基体、２は電子放射物質層で
ある。なお各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第３図
は希土類金属厚みとエミツシヨン電流特性との関
係を示す図である。 図において、１は基体、２は電子放射物質層で
ある。なお各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
Claims (1)
- １ 主成分がニツケルからなりシリコンまたはマ
グネシウムの一方または両方を含む一種以上の還
元剤を含有する基体上に、6μm以下の厚みの希土
類金属膜を形成し、該希土類金属膜上に少なくと
もバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成
分とする電子放射物質層を形成したことを特徴と
する電子管用陰極。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229302A JPS6288240A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
| KR1019860005652A KR900003175B1 (ko) | 1985-07-19 | 1986-07-12 | 전자관용음극 |
| CA000513900A CA1270890A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-16 | Cathode for electron tube |
| US06/886,777 US4797593A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-17 | Cathode for electron tube |
| DE86305560T DE3689134T2 (de) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Kathode für Elektronenröhre. |
| EP86305560A EP0210805B1 (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Cathode for electron tube |
| CN86104753.2A CN1004452B (zh) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | 电子管用阴极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229302A JPS6288240A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288240A JPS6288240A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0546652B2 true JPH0546652B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=16890005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229302A Granted JPS6288240A (ja) | 1985-07-19 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288240A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285839A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電子管陰極 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840731A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 酸化物陰極構体 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60229302A patent/JPS6288240A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288240A (ja) | 1987-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4924137A (en) | Cathode for electron tube | |
| KR930011964B1 (ko) | 전자관용 음극 | |
| JPS645417B2 (ja) | ||
| JPH0546653B2 (ja) | ||
| JPH0546652B2 (ja) | ||
| JPS6290819A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPS6290821A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH0743995B2 (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH0782800B2 (ja) | 電子管陰極 | |
| JPS62165833A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPS62165832A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH02288043A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH01225032A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JP2718389B2 (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH0775140B2 (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPS63257153A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH01213935A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH02297831A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JP2620580B2 (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPS63231833A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH01213931A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH02288042A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPS6288241A (ja) | 電子菅用陰極 | |
| JPS63314742A (ja) | 電子管用陰極 | |
| JPH03219524A (ja) | 電子管用陰極 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |