JPH0668782A - 含浸形陰極 - Google Patents
含浸形陰極Info
- Publication number
- JPH0668782A JPH0668782A JP22395392A JP22395392A JPH0668782A JP H0668782 A JPH0668782 A JP H0668782A JP 22395392 A JP22395392 A JP 22395392A JP 22395392 A JP22395392 A JP 22395392A JP H0668782 A JPH0668782 A JP H0668782A
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- Japan
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- thin film
- impregnated
- film layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低電界時の電子放出特性が改善され、低温動作
が維持されて長寿命化が図れる含浸形陰極を提供する。 【構成】耐熱性多孔質金属基体２と該多孔質金属基体の
細孔部に電子放出物質３を含浸した構造をとる基本型含
浸形陰極において、前記陰極表面にバリウム及びスカン
ジウムを含む複合酸化物と、高融点金属とからなる薄膜
層８を設ける。
が維持されて長寿命化が図れる含浸形陰極を提供する。 【構成】耐熱性多孔質金属基体２と該多孔質金属基体の
細孔部に電子放出物質３を含浸した構造をとる基本型含
浸形陰極において、前記陰極表面にバリウム及びスカン
ジウムを含む複合酸化物と、高融点金属とからなる薄膜
層８を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子管、特に受像管、
撮像管に用いる高電流密度陰極の含浸形陰極に係り、特
に空間電荷制限領域での電子放出特性を向上させた含浸
形陰極（カソード）に関するものである。
撮像管に用いる高電流密度陰極の含浸形陰極に係り、特
に空間電荷制限領域での電子放出特性を向上させた含浸
形陰極（カソード）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】含浸形陰極は、高電流密度陰極で、電子
管の高性能化、特に高精細度、高輝度化を図るための陰
極として知られている。
管の高性能化、特に高精細度、高輝度化を図るための陰
極として知られている。
【０００３】従来のスカンジウム（Ｓｃ）系含浸形カソ
ードは、特開昭６０−１７０１３６号公報に示されてい
るように、カソード表面にＢａ，Ｓｃ及びＯからなる単
〜数分子層が存在し、低仕事関数の表面層を形成してい
るのが特徴である。
ードは、特開昭６０−１７０１３６号公報に示されてい
るように、カソード表面にＢａ，Ｓｃ及びＯからなる単
〜数分子層が存在し、低仕事関数の表面層を形成してい
るのが特徴である。
【０００４】しかし、この単〜数分子層は、熱的あるい
はイオン衝撃に対して不安定であって寿命が短いことの
他に、低電界時の電子放出特性が劣化する。
はイオン衝撃に対して不安定であって寿命が短いことの
他に、低電界時の電子放出特性が劣化する。
【０００５】上記の欠点を解決するため、タングステン
（Ｗ）等の高融点金属とスカンジウム（Ｓｃ）又は酸化
スカンジウムとからなる薄膜層を設けた含浸形カソード
（特開昭６１−１３５２６号公報及び特開昭６１−１８
３８３８号公報）や、ＷとＳｃ2Ｗ3Ｏ12等からなる薄膜
層、あるいはＷとＳｃ2Ｏ3とＢａを含む酸化物とからな
る薄膜層を設けた含浸形カソード（特開昭６３−９１９
２４号公報）等が提案されている。
（Ｗ）等の高融点金属とスカンジウム（Ｓｃ）又は酸化
スカンジウムとからなる薄膜層を設けた含浸形カソード
（特開昭６１−１３５２６号公報及び特開昭６１−１８
３８３８号公報）や、ＷとＳｃ2Ｗ3Ｏ12等からなる薄膜
層、あるいはＷとＳｃ2Ｏ3とＢａを含む酸化物とからな
る薄膜層を設けた含浸形カソード（特開昭６３−９１９
２４号公報）等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＳｃ系含浸
形カソードは、いずれも低電界時に電子放出特性が劣化
し、電子管例えばブラウン管、撮像管等において実用に
耐えなかった。
形カソードは、いずれも低電界時に電子放出特性が劣化
し、電子管例えばブラウン管、撮像管等において実用に
耐えなかった。
【０００７】そこで、本発明は、上記欠点を鑑み、低電
界時の電子放出特性が改善され、低温動作が維持されて
長寿命化が図れる含浸形陰極を提供することを目的とす
る。
界時の電子放出特性が改善され、低温動作が維持されて
長寿命化が図れる含浸形陰極を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
は、耐熱性多孔質金属基体と該多孔質金属基体の細孔部
に電子放出物質を含浸した構造をとる基本型含浸形陰極
において、前記陰極表面にバリウム及びスカンジウムを
含む複合酸化物と、高融点金属とからなる薄膜層を設け
ることを特徴とする含浸形陰極によって解決される。
は、耐熱性多孔質金属基体と該多孔質金属基体の細孔部
に電子放出物質を含浸した構造をとる基本型含浸形陰極
において、前記陰極表面にバリウム及びスカンジウムを
含む複合酸化物と、高融点金属とからなる薄膜層を設け
ることを特徴とする含浸形陰極によって解決される。
【０００９】本発明では、前記薄膜層の厚さを１０〜１
０００ｎｍとすることが好ましい。
０００ｎｍとすることが好ましい。
【００１０】更に本発明では、前記バリウムとスカンジ
ウムを含む複合酸化物が、Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5，Ｂａ3Ｓｃ4
Ｏ9，ＢａＳｃ2Ｏ4，の少なくとも一種を含む酸化物で
あり、且つ前記薄膜層重量の１〜５０％であることが好
ましい。
ウムを含む複合酸化物が、Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5，Ｂａ3Ｓｃ4
Ｏ9，ＢａＳｃ2Ｏ4，の少なくとも一種を含む酸化物で
あり、且つ前記薄膜層重量の１〜５０％であることが好
ましい。
【００１１】更にまた本発明では、前記高融点金属が
Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｔａ，Ｒｈ及びＰ
ｔからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属である
ことが好ましい。
Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｔａ，Ｒｈ及びＰ
ｔからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属である
ことが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明によれば、ＷあるいはＭｏ等の耐熱性多
孔質金属基体２と、その基体の細孔部に電子放出物質３
が含浸された基本型含浸形陰極（カソードペレット）１
の表面に、バリウム（Ｂａ）とスカンジウム（Ｓｃ）を
含有する複合酸化物、例えばＢａ2Ｓｃ2Ｏ5，Ｂａ3Ｓｃ
4Ｏ9あるいはＢａＳｃ2Ｏ4等とＷ，Ｍｏ等の高融点金属
とからなる薄膜層８を設けているため、電子管中での加
熱、いわゆる活性化によりカソード表面に（Ｂａ，Ｓ
ｃ，Ｏ）の複合化合物の単〜数分子層を容易に形成する
ことが可能となり、低電界時の電子放出特性を改善する
ことができる。
孔質金属基体２と、その基体の細孔部に電子放出物質３
が含浸された基本型含浸形陰極（カソードペレット）１
の表面に、バリウム（Ｂａ）とスカンジウム（Ｓｃ）を
含有する複合酸化物、例えばＢａ2Ｓｃ2Ｏ5，Ｂａ3Ｓｃ
4Ｏ9あるいはＢａＳｃ2Ｏ4等とＷ，Ｍｏ等の高融点金属
とからなる薄膜層８を設けているため、電子管中での加
熱、いわゆる活性化によりカソード表面に（Ｂａ，Ｓ
ｃ，Ｏ）の複合化合物の単〜数分子層を容易に形成する
ことが可能となり、低電界時の電子放出特性を改善する
ことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１４】図１は本発明に係る含浸形カソードを模式
図に示した断面図である。
図に示した断面図である。
【００１５】図１において、１はカソード材料のペレッ
ト：カソードペレット（１．５ｍｍφ）であり、空孔率
２０〜４０％の多孔質のＷ基体２と空孔３とから形成さ
れている。上記多孔質基体としてＷの他にＭｏ，Ｉｒ，
Ｐｔ，Ｒｅ等及びこれらの合金を用いることができる。
空孔３内には電子放出材料としてＢａＯ，ＣａＯ，Ａｌ
2Ｏ3をモル比で４：１：１の割合に配合したものを真空
中で加熱溶融し含浸した。なお、上記モル比と異なるモ
ル比の材料や異なる材料を添加した電子放出材料を用い
てもよい。
ト：カソードペレット（１．５ｍｍφ）であり、空孔率
２０〜４０％の多孔質のＷ基体２と空孔３とから形成さ
れている。上記多孔質基体としてＷの他にＭｏ，Ｉｒ，
Ｐｔ，Ｒｅ等及びこれらの合金を用いることができる。
空孔３内には電子放出材料としてＢａＯ，ＣａＯ，Ａｌ
2Ｏ3をモル比で４：１：１の割合に配合したものを真空
中で加熱溶融し含浸した。なお、上記モル比と異なるモ
ル比の材料や異なる材料を添加した電子放出材料を用い
てもよい。
【００１６】このカソードペレット１をタンタル（Ｔ
ａ）カップ４に入れ、その後Ｔａカップ４はＴａスリー
ブ５に抵抗溶接又はレーザ溶接される。溶接の代わりに
ろう付けを用いてもよい。カソードの加熱はＷ芯線６を
アルミナ被覆したヒーター７を用いて行う。
ａ）カップ４に入れ、その後Ｔａカップ４はＴａスリー
ブ５に抵抗溶接又はレーザ溶接される。溶接の代わりに
ろう付けを用いてもよい。カソードの加熱はＷ芯線６を
アルミナ被覆したヒーター７を用いて行う。
【００１７】薄膜層８は高周波スパッタ装置を用いて形
成した。薄膜層８の組成はスパッタターゲット組成で調
節し、Ｘ線マイクロアナライザー（ＸＭＡ）により求め
た。スパッタ用ターゲットとしてＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5
からなり、種々の組成比で混合プレス成形したものを用
いた。また、Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5１００％のターゲット上に
直径１５ｍｍ、厚さ３ｍｍのＭｏペレットを載置し、ペ
レットの個数による調節によっても薄膜層８の組成が調
節できる。
成した。薄膜層８の組成はスパッタターゲット組成で調
節し、Ｘ線マイクロアナライザー（ＸＭＡ）により求め
た。スパッタ用ターゲットとしてＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5
からなり、種々の組成比で混合プレス成形したものを用
いた。また、Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5１００％のターゲット上に
直径１５ｍｍ、厚さ３ｍｍのＭｏペレットを載置し、ペ
レットの個数による調節によっても薄膜層８の組成が調
節できる。
【００１８】上記ターゲットと、下地となる基本型含浸
形カソードペレットをスパッタ装置内に装着し、４×１
０-4Ｐａの圧力にまで装置内を排気した後、Ａｒガスを
導入し、１０-2〜数ＰａのＡｒガス雰囲気中で、カソー
ドペレット表面にＭｏとＢａ 2Ｓｃ2Ｏ5からなる薄膜層
８を形成した。薄膜層８の厚さはスパッタ時間を調節す
ることにより変化させた。
形カソードペレットをスパッタ装置内に装着し、４×１
０-4Ｐａの圧力にまで装置内を排気した後、Ａｒガスを
導入し、１０-2〜数ＰａのＡｒガス雰囲気中で、カソー
ドペレット表面にＭｏとＢａ 2Ｓｃ2Ｏ5からなる薄膜層
８を形成した。薄膜層８の厚さはスパッタ時間を調節す
ることにより変化させた。
【００１９】薄膜層８を形成した図１の含浸形カソード
を用い、３極管方式でＧ2電極に２００ＶのＤＣ電圧を
印加し、カソードの動作温度、即ちヒーター電圧を１〜
７Ｖまで連続的に変化させ、電子放出能力を測定した。
その結果を図２に示す。本発明に係る電子放出特性９は
カソードの動作温度約７５０℃B（輝度温度）から空間
電荷制限電流となり、受像管等の電子管においては、約
８００℃Bで実用に耐える状態となる。一方、従来のＳ
ｃ系含浸形カソードの電子放出特性１０は、いわゆる低
電圧時の電子放出特性の劣化が現われており、カソード
動作温度９００℃Bにおいても実用に耐えない。電子放
出特性を測定した従来のＳｃ系含浸形カソードとして、
前述の特開昭６１−１３５２６号公報に記載されたＷと
Ｓｃ2Ｏ3からなりＳｃ2Ｏ3の量を５重量％、厚さ３００
ｎｍの薄膜層を有する含浸形カソード及び特開昭６１−
１８３８３８号公報に記載された１０重量％のＳｃ2Ｏ3
を含有する厚さ１００ｎｍのＷ薄膜と厚さ５００ｎｍの
Ｏｓ薄膜層を有する含浸形カソードの特性を示した。
を用い、３極管方式でＧ2電極に２００ＶのＤＣ電圧を
印加し、カソードの動作温度、即ちヒーター電圧を１〜
７Ｖまで連続的に変化させ、電子放出能力を測定した。
その結果を図２に示す。本発明に係る電子放出特性９は
カソードの動作温度約７５０℃B（輝度温度）から空間
電荷制限電流となり、受像管等の電子管においては、約
８００℃Bで実用に耐える状態となる。一方、従来のＳ
ｃ系含浸形カソードの電子放出特性１０は、いわゆる低
電圧時の電子放出特性の劣化が現われており、カソード
動作温度９００℃Bにおいても実用に耐えない。電子放
出特性を測定した従来のＳｃ系含浸形カソードとして、
前述の特開昭６１−１３５２６号公報に記載されたＷと
Ｓｃ2Ｏ3からなりＳｃ2Ｏ3の量を５重量％、厚さ３００
ｎｍの薄膜層を有する含浸形カソード及び特開昭６１−
１８３８３８号公報に記載された１０重量％のＳｃ2Ｏ3
を含有する厚さ１００ｎｍのＷ薄膜と厚さ５００ｎｍの
Ｏｓ薄膜層を有する含浸形カソードの特性を示した。
【００２０】また、本発明に係るＳｃ系含浸形カソード
として、ＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5の薄膜層の厚さを３００
ｎｍとし、組成比を変えた場合の電子放出特性を図３に
示す。この実施例ではＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5からなり、
Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5を０〜８０重量％の範囲で変化させた薄
膜層を有する含浸形カソードを用い、３極管方式でＧ2
電極にＤＣ電圧２００Ｖ印加し、カソード温度を８００
℃Bに固定して放出電流を測定した。その結果、図３か
らＢａ2Ｓｃ2Ｏ5が１〜５０重量％で効果があることが
わかる。
として、ＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5の薄膜層の厚さを３００
ｎｍとし、組成比を変えた場合の電子放出特性を図３に
示す。この実施例ではＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5からなり、
Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5を０〜８０重量％の範囲で変化させた薄
膜層を有する含浸形カソードを用い、３極管方式でＧ2
電極にＤＣ電圧２００Ｖ印加し、カソード温度を８００
℃Bに固定して放出電流を測定した。その結果、図３か
らＢａ2Ｓｃ2Ｏ5が１〜５０重量％で効果があることが
わかる。
【００２１】更にまた、ＭｏとＢａ2Ｓｃ2Ｏ5からなる
薄膜層重量１０％をＢａ2Ｓｃ2Ｏ5とし、厚さを変化さ
せた場合の電子放出特性を上記と同様の方法で測定した
結果を図４に示す。図４からＢａ2Ｓｃ2Ｏ5を含むＭｏ
薄膜の厚さが１０〜１０００ｎｍの範囲でより効果があ
ることがわかる。
薄膜層重量１０％をＢａ2Ｓｃ2Ｏ5とし、厚さを変化さ
せた場合の電子放出特性を上記と同様の方法で測定した
結果を図４に示す。図４からＢａ2Ｓｃ2Ｏ5を含むＭｏ
薄膜の厚さが１０〜１０００ｎｍの範囲でより効果があ
ることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子管中で加熱するいわゆる活性化により、カソード表
面に単〜数分子層程度の（Ｂａ，Ｓｃ，Ｏ）複合化合物
層を容易に形成することができ、低電界時の電子放出特
性が改善され、約８００℃B（輝度温度）で使用可能と
なる。従って、電子管への実装により低温動作の効果と
してＢａの蒸発によるグリッド・エミッションが低減さ
れ、カソードを加熱するためのヒーター消費電力も小さ
くでき、ヒーターへの負担を軽減することができるなど
信頼性を高めることが可能となる。
電子管中で加熱するいわゆる活性化により、カソード表
面に単〜数分子層程度の（Ｂａ，Ｓｃ，Ｏ）複合化合物
層を容易に形成することができ、低電界時の電子放出特
性が改善され、約８００℃B（輝度温度）で使用可能と
なる。従って、電子管への実装により低温動作の効果と
してＢａの蒸発によるグリッド・エミッションが低減さ
れ、カソードを加熱するためのヒーター消費電力も小さ
くでき、ヒーターへの負担を軽減することができるなど
信頼性を高めることが可能となる。
【図１】本発明に係る含浸形カソードを模式図的に示し
た断面図である。
た断面図である。
【図２】本発明に係るカソードと従来のＳｃ系含浸形カ
ソードの電子放出特性を比較した図である。
ソードの電子放出特性を比較した図である。
【図３】本発明に係る薄膜層の組成と電子放出特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】本発明に係る薄膜層の厚さと電子放出特性の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 基本型含浸形カソードペレット ２ 多孔質Ｗ基体 ３ 電子放出物質（空孔部） ４ Ｔａカップ ５ Ｔａスリーブ ６ Ｗ芯線 ７ アルミナ被覆ヒーター ８ 薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 和夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 耐熱性多孔質金属基体と該多孔質金属基
体の細孔部に電子放出物質を含浸した構造をとる基本型
含浸形陰極において、 前記陰極表面にバリウム及びスカンジウムを含む複合酸
化物と、高融点金属とからなる薄膜層を設けることを特
徴とする含浸形陰極。 - 【請求項２】 前記薄膜層の厚さを１０〜１０００ｎｍ
とすることを特徴とする請求項１記載の含浸形陰極。 - 【請求項３】 前記バリウムとスカンジウムを含む複合
酸化物が、Ｂａ2Ｓｃ2Ｏ5，Ｂａ3Ｓｃ4Ｏ9，ＢａＳｃ2
Ｏ4，の少なくとも一種を含む酸化物であり、且つ前記
薄膜層重量の１〜５０％であることを特徴とする請求項
１又は２記載の含浸形陰極。 - 【請求項４】 前記高融点金属がＷ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｔａ，Ｒｈ及びＰｔからなる群から選
ばれた少なくとも一種の金属であることを特徴とする請
求項１記載の含浸形陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22395392A JPH0668782A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 含浸形陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22395392A JPH0668782A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 含浸形陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668782A true JPH0668782A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16806288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22395392A Pending JPH0668782A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 含浸形陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668782A (ja) |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP22395392A patent/JPH0668782A/ja active Pending
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