JPH0684448A - 酸化物陰極 - Google Patents
酸化物陰極Info
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- JPH0684448A JPH0684448A JP23496492A JP23496492A JPH0684448A JP H0684448 A JPH0684448 A JP H0684448A JP 23496492 A JP23496492 A JP 23496492A JP 23496492 A JP23496492 A JP 23496492A JP H0684448 A JPH0684448 A JP H0684448A
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- Japan
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- cathode
- oxide
- scandium
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、長時間動作させても電子放出特性
の劣化の少ない酸化物陰極を提供することを目的とす
る。 【構成】この発明の酸化物陰極は、還元剤を微量添加し
た陰極基体３に、炭酸スカンジウムを含有するアルカリ
土類金属炭酸塩の電子放射物層４が形成され、この電子
放射物層は、陰極基体上に形成された第１層４ａと、こ
の第１層上に形成された第２層４ｂとからなり、且つ第
１層は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布
密度が低く設定されてなることにより、上記の目的を達
成することが出来る。
の劣化の少ない酸化物陰極を提供することを目的とす
る。 【構成】この発明の酸化物陰極は、還元剤を微量添加し
た陰極基体３に、炭酸スカンジウムを含有するアルカリ
土類金属炭酸塩の電子放射物層４が形成され、この電子
放射物層は、陰極基体上に形成された第１層４ａと、こ
の第１層上に形成された第２層４ｂとからなり、且つ第
１層は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布
密度が低く設定されてなることにより、上記の目的を達
成することが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱電子管に用いられ
る酸化物陰極に係り、特にその電子放射物層の改良に関
する。
る酸化物陰極に係り、特にその電子放射物層の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に陰極基体上にアルカリ土類金属炭
酸塩の電子放射物層が形成された酸化物陰極は、他の種
類の陰極に比べて低い動作温度での電子放出比が大きい
こと、任意形状のものが得易いこと、安価なこと、等多
くの利点を有するため、各種の電子管に広く利用されて
いる。
酸塩の電子放射物層が形成された酸化物陰極は、他の種
類の陰極に比べて低い動作温度での電子放出比が大きい
こと、任意形状のものが得易いこと、安価なこと、等多
くの利点を有するため、各種の電子管に広く利用されて
いる。
【０００３】その反面、管内ガスイオン衝撃に弱いこ
と、高電流密度が得難いこと等の問題を有している。特
に、最近はブラウン管の高電流密度が要求され、一層の
改善が望まれている。
と、高電流密度が得難いこと等の問題を有している。特
に、最近はブラウン管の高電流密度が要求され、一層の
改善が望まれている。
【０００４】従来の酸化物陰極は、所定形状に形成され
た陰極基体にバリウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓ
ｒ），カルシウム（Ｃａ）からなるアルカリ土類金属炭
酸塩粉末を吹付け法などで塗布し、電子管内に組込み、
排気工程で炭酸塩を加熱分解し、アルカリ土類金属酸化
物を形成している。
た陰極基体にバリウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓ
ｒ），カルシウム（Ｃａ）からなるアルカリ土類金属炭
酸塩粉末を吹付け法などで塗布し、電子管内に組込み、
排気工程で炭酸塩を加熱分解し、アルカリ土類金属酸化
物を形成している。
【０００５】このアルカリ土類金属炭酸塩は、バリウム
を主成分とする他のアルカリ土類金属との複塩又は混合
塩であるが、一般的にはバリウムが５７重量％、ストロ
ンチウムが３９重量％、カルシウムが４重量％の複塩で
ある三元炭酸塩が広く用いられている。
を主成分とする他のアルカリ土類金属との複塩又は混合
塩であるが、一般的にはバリウムが５７重量％、ストロ
ンチウムが３９重量％、カルシウムが４重量％の複塩で
ある三元炭酸塩が広く用いられている。
【０００６】アルカリ土類金属炭酸塩は、高純度を必要
とし、通常は高純度アルカリ土類硝酸塩の水溶液に高純
度炭酸ナトリウム又は炭酸アンモニウム水溶液を反応さ
せて作製される。そして、生成するアルカリ土類金属炭
酸塩の結晶形状及び粒度は、反応条件、特に温度、濃度
等に依存する。
とし、通常は高純度アルカリ土類硝酸塩の水溶液に高純
度炭酸ナトリウム又は炭酸アンモニウム水溶液を反応さ
せて作製される。そして、生成するアルカリ土類金属炭
酸塩の結晶形状及び粒度は、反応条件、特に温度、濃度
等に依存する。
【０００７】又、懸濁液は均一安定であることを必要と
するので、アルカリ土類金属炭酸塩を有機溶媒に懸濁
し、必要に応じてニトロセルロ−ズのような結合分散剤
を加えて５０時間程度のボ−ルミルによる分散、均一化
を行なう。そして、アルカリ土類金属炭酸塩の懸濁液を
作り、陰極基体面に浸漬、スプレ−、電着等の方法で塗
布する。この陰極を電子管内に組込み、所要の排気操作
を行ないアルカリ土類金属酸化物を形成する。更に、活
性化処理によって充分な電子放出が得られる。
するので、アルカリ土類金属炭酸塩を有機溶媒に懸濁
し、必要に応じてニトロセルロ−ズのような結合分散剤
を加えて５０時間程度のボ−ルミルによる分散、均一化
を行なう。そして、アルカリ土類金属炭酸塩の懸濁液を
作り、陰極基体面に浸漬、スプレ−、電着等の方法で塗
布する。この陰極を電子管内に組込み、所要の排気操作
を行ないアルカリ土類金属酸化物を形成する。更に、活
性化処理によって充分な電子放出が得られる。
【０００８】この活性化処理は、陰極基体に含有するマ
グネシウム，シリコン，クロム等還元剤によるもので、
この還元剤が酸化バリウムと反応し、過剰バリウム濃度
を増加させる働きをしている。ところで、特開昭６３−
１１０５２１号公報には、アルカリ土類金属炭酸塩に微
量の炭酸スカンジウムを共沈させた酸化物陰極が提案さ
れている。
グネシウム，シリコン，クロム等還元剤によるもので、
この還元剤が酸化バリウムと反応し、過剰バリウム濃度
を増加させる働きをしている。ところで、特開昭６３−
１１０５２１号公報には、アルカリ土類金属炭酸塩に微
量の炭酸スカンジウムを共沈させた酸化物陰極が提案さ
れている。
【０００９】しかし、この酸化物陰極によると、短時間
の電子放射能力は優れているが、長時間動作させると急
激な電子放射能力の低下が生じる。その理由は、明確に
は解明されていないが、長時間（６０００時間）動作で
電子放射能力の低下した陰極表面を観察すると、第１グ
リッドの孔径直下部に微細な塗布剥離現象と塗布面のク
ラックが認められる。
の電子放射能力は優れているが、長時間動作させると急
激な電子放射能力の低下が生じる。その理由は、明確に
は解明されていないが、長時間（６０００時間）動作で
電子放射能力の低下した陰極表面を観察すると、第１グ
リッドの孔径直下部に微細な塗布剥離現象と塗布面のク
ラックが認められる。
【００１０】恐らく、電子放射物がスカンジウムの含有
によって局部的組成偏析を起こし、収縮応力で上記の現
象が発生すると考えられる。この現象の程度は、含有ス
カンジウムの量に依存し、動作時間と共に塗布面中央部
のスカンジウムが初期に比べて高濃度となる。
によって局部的組成偏析を起こし、収縮応力で上記の現
象が発生すると考えられる。この現象の程度は、含有ス
カンジウムの量に依存し、動作時間と共に塗布面中央部
のスカンジウムが初期に比べて高濃度となる。
【００１１】結果的に、塗布面の剥離は電子放射面の温
度低下と基体金属との還元反応を阻害し、クラックは有
効電子放射面を減少させるために、電子放射能力の急激
な低下が生じると考えられる。
度低下と基体金属との還元反応を阻害し、クラックは有
効電子放射面を減少させるために、電子放射能力の急激
な低下が生じると考えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の酸
化物陰極の電子放射能力は、電子放射物層の過剰バリウ
ムによって維持され、これは通常、陰極基体中の還元剤
と酸化バリウムの反応によって行なわれる。
化物陰極の電子放射能力は、電子放射物層の過剰バリウ
ムによって維持され、これは通常、陰極基体中の還元剤
と酸化バリウムの反応によって行なわれる。
【００１３】従って、酸化物陰極を長時間良好に動作さ
せるには、陰極基体と電子放射物層との境界面での反応
を長時間に亘って維持する必要があるが、上記のような
炭酸スカンジウムを微量添加した酸化物陰極は、動作時
間と共に電子放射物層特に電子ビ−ムが取出される第１
グリッドの孔に対向する部分に局部的な組成偏析を起こ
し、収縮応力によって発生する塗布剥離で基体金属との
還元反応が阻害されて、充分な電子放射能力が得られな
くなる。又、クラック発生により有効電子放射面積が減
少し、塗布剥離同様に電子放射能力の劣化を来たす。
せるには、陰極基体と電子放射物層との境界面での反応
を長時間に亘って維持する必要があるが、上記のような
炭酸スカンジウムを微量添加した酸化物陰極は、動作時
間と共に電子放射物層特に電子ビ−ムが取出される第１
グリッドの孔に対向する部分に局部的な組成偏析を起こ
し、収縮応力によって発生する塗布剥離で基体金属との
還元反応が阻害されて、充分な電子放射能力が得られな
くなる。又、クラック発生により有効電子放射面積が減
少し、塗布剥離同様に電子放射能力の劣化を来たす。
【００１４】この発明は、以上のような従来の酸化物陰
極が持つ不都合を解消し、長時間動作させても電子放出
特性の劣化の少ない酸化物陰極を提供することを目的と
する。
極が持つ不都合を解消し、長時間動作させても電子放出
特性の劣化の少ない酸化物陰極を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は、還元剤を微
量添加した陰極基体に、炭酸スカンジウムを含有するア
ルカリ土類金属炭酸塩の電子放射物層が形成され、この
電子放射物層は、陰極基体上に形成された第１層と、こ
の第１層上に形成された第２層とからなり、且つ第１層
は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されてなる酸化物陰極である。
量添加した陰極基体に、炭酸スカンジウムを含有するア
ルカリ土類金属炭酸塩の電子放射物層が形成され、この
電子放射物層は、陰極基体上に形成された第１層と、こ
の第１層上に形成された第２層とからなり、且つ第１層
は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されてなる酸化物陰極である。
【００１６】そして、第１層の炭酸スカンジウム含有量
は０．２乃至４ｐｐｍの範囲であり、第２層の炭酸スカ
ンジウム含有量は１０乃至１００ｐｐｍの範囲である。
又、第１層の炭酸スカンジウム塗布密度は０．８乃至
１．０ｇ／cm3 の範囲であり、第２層の炭酸スカンジウ
ム塗布密度は１．０乃至１．２ｇ／cm3 の範囲である。
は０．２乃至４ｐｐｍの範囲であり、第２層の炭酸スカ
ンジウム含有量は１０乃至１００ｐｐｍの範囲である。
又、第１層の炭酸スカンジウム塗布密度は０．８乃至
１．０ｇ／cm3 の範囲であり、第２層の炭酸スカンジウ
ム塗布密度は１．０乃至１．２ｇ／cm3 の範囲である。
【００１７】
【作用】この発明によれば、剥離現象及びクラックの発
生を防止することが出来、特に長時間動作に伴なう電子
放射特性に優れ、安定した信頼度の高い酸化物陰極を得
ることが出来る。
生を防止することが出来、特に長時間動作に伴なう電子
放射特性に優れ、安定した信頼度の高い酸化物陰極を得
ることが出来る。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１９】この発明による酸化物陰極を備えた陰極構
体は、第１図に示すように構成され、内部に加熱ヒ−タ
１が収容された陰極支持スリ−ブ２の一端には、還元剤
を微量添加したニッケルを主成分とする陰極基体３が固
着されている。
体は、第１図に示すように構成され、内部に加熱ヒ−タ
１が収容された陰極支持スリ−ブ２の一端には、還元剤
を微量添加したニッケルを主成分とする陰極基体３が固
着されている。
【００２０】この陰極基体３上には、電子放射物層４が
形成されている。この場合、電子放射物層４は、陰極基
体３上に形成された第１層４ａと、この第１層４ａ上に
形成された第２層４ｂとからなり、且つ第１層４ａは第
２層４ｂより炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されている。
形成されている。この場合、電子放射物層４は、陰極基
体３上に形成された第１層４ａと、この第１層４ａ上に
形成された第２層４ｂとからなり、且つ第１層４ａは第
２層４ｂより炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されている。
【００２１】即ち、第１層４ａは炭酸スカンジウム含有
量が０．８ｐｐｍであり、炭酸スカンジウム塗布密度が
０．９ｇ／cm3 である。第２層４ｂは炭酸スカンジウム
含有量が２０ｐｐｍであり、炭酸スカンジウム塗布密度
が１．１ｇ／cm3 である。次に、上記の酸化物陰極の製
造方法について説明する。
量が０．８ｐｐｍであり、炭酸スカンジウム塗布密度が
０．９ｇ／cm3 である。第２層４ｂは炭酸スカンジウム
含有量が２０ｐｐｍであり、炭酸スカンジウム塗布密度
が１．１ｇ／cm3 である。次に、上記の酸化物陰極の製
造方法について説明する。
【００２２】先ず、電子放射物層４の第１層４ａおよび
第２層４ｂに塗布する炭酸スカンジウムを含有するアル
カリ土類金属の共沈四元炭酸塩を有機溶媒、例えば酢酸
ブチル，酢酸アルミ，エタノ−ル等に懸濁し、必要量の
結合剤例えばニトロセルロ−ズ等を加えて、５０時間程
度のボ−ルミルを行ない、均一な懸濁液を作製する。こ
のようにして作製した２つの懸濁液を、還元剤を微量添
加したニッケルを主成分とする陰極基体３上に塗布す
る。
第２層４ｂに塗布する炭酸スカンジウムを含有するアル
カリ土類金属の共沈四元炭酸塩を有機溶媒、例えば酢酸
ブチル，酢酸アルミ，エタノ−ル等に懸濁し、必要量の
結合剤例えばニトロセルロ−ズ等を加えて、５０時間程
度のボ−ルミルを行ない、均一な懸濁液を作製する。こ
のようにして作製した２つの懸濁液を、還元剤を微量添
加したニッケルを主成分とする陰極基体３上に塗布す
る。
【００２３】即ち、先ず陰極基体３上に、炭酸スカンジ
ウム含有量が０．８ｐｐｍで、炭酸スカンジウム塗布密
度が０．９ｇ／cm3 、塗布厚さ１５μｍの第１層４ａを
スプレ−法で塗布する。その後、この第１層４ａに炭酸
スカンジウム含有量が２０ｐｐｍで、炭酸スカンジウム
塗布密度が１．１ｇ／cm3 、塗布厚さ５５μｍの第２層
４ｂをスプレ−法で塗布する。尚、上記以外は周知の方
法で酸化物陰極を完成する。
ウム含有量が０．８ｐｐｍで、炭酸スカンジウム塗布密
度が０．９ｇ／cm3 、塗布厚さ１５μｍの第１層４ａを
スプレ−法で塗布する。その後、この第１層４ａに炭酸
スカンジウム含有量が２０ｐｐｍで、炭酸スカンジウム
塗布密度が１．１ｇ／cm3 、塗布厚さ５５μｍの第２層
４ｂをスプレ−法で塗布する。尚、上記以外は周知の方
法で酸化物陰極を完成する。
【００２４】さて、上記のようなこの発明の酸化物陰極
をブラウン管に組込み、通常の排気活性化処理を行なっ
たところ、初期値は、この発明の場合も従来の場合と比
較し、全く差がなかった。又、排気中の分解ガス放出
も、従来の場合と比較して変化がなく、従来の排気操作
で何等問題は発生しなかった。
をブラウン管に組込み、通常の排気活性化処理を行なっ
たところ、初期値は、この発明の場合も従来の場合と比
較し、全く差がなかった。又、排気中の分解ガス放出
も、従来の場合と比較して変化がなく、従来の排気操作
で何等問題は発生しなかった。
【００２５】次に、この発明の酸化物陰極を用いたブラ
ウン管の長時間動作に伴なう電子放射特性の測定を行な
った。図２は、電流密度０．８５Ａ／cm2 で長時間動作
をさせた場合の各時間毎のパルスエミッション（Ａ／cm
2 ）維持値を示す。同図に示す曲線Ｘはこの発明の酸化
物陰極の場合、曲線Ｙは従来の酸化物陰極の場合であ
る。
ウン管の長時間動作に伴なう電子放射特性の測定を行な
った。図２は、電流密度０．８５Ａ／cm2 で長時間動作
をさせた場合の各時間毎のパルスエミッション（Ａ／cm
2 ）維持値を示す。同図に示す曲線Ｘはこの発明の酸化
物陰極の場合、曲線Ｙは従来の酸化物陰極の場合であ
る。
【００２６】この特性比較で明らかなように、この発明
の酸化物陰極は従来に比べて長時間動作による電子放射
特性の劣化が非常に少なく、その効果は動作時間が長く
なるほど顕著なことが明らかである。
の酸化物陰極は従来に比べて長時間動作による電子放射
特性の劣化が非常に少なく、その効果は動作時間が長く
なるほど顕著なことが明らかである。
【００２７】又、８０００時間の動作試験終了後に、こ
の発明の酸化物陰極をブラウン管より取出し、陰極表面
を観察した結果、従来品に認められた陰極基体からの電
子放射物層の剥離現象および微細なクラックは発生して
いなかった。 （変形例）
の発明の酸化物陰極をブラウン管より取出し、陰極表面
を観察した結果、従来品に認められた陰極基体からの電
子放射物層の剥離現象および微細なクラックは発生して
いなかった。 （変形例）
【００２８】上記実施例では、第１層４ａは炭酸スカン
ジウム含有量が０．８ｐｐｍ、塗布密度が０．９ｇ／cm
3 、塗布厚さが１５μｍ、第２層４ｂは炭酸スカンジウ
ム含有量が２０ｐｐｍ、塗布密度が１．１ｇ／cm3 、塗
布厚さが５５μｍに設定されていたが、実験結果によれ
ば、、第１層４ａは炭酸スカンジウム含有量が０．２乃
至４．０ｐｐｍ、塗布密度が０．８乃至１．０ｇ／c
m3 、塗布厚さが１０乃至３０μｍ、第２層４ｂは炭酸
スカンジウム含有量が１０乃至１００ｐｐｍ、塗布密度
が１．０乃至１．２ｇ／cm3 、塗布厚さが５０乃至７０
μｍの範囲の組合わせでも、上記実施例と同様の効果が
得られた。
ジウム含有量が０．８ｐｐｍ、塗布密度が０．９ｇ／cm
3 、塗布厚さが１５μｍ、第２層４ｂは炭酸スカンジウ
ム含有量が２０ｐｐｍ、塗布密度が１．１ｇ／cm3 、塗
布厚さが５５μｍに設定されていたが、実験結果によれ
ば、、第１層４ａは炭酸スカンジウム含有量が０．２乃
至４．０ｐｐｍ、塗布密度が０．８乃至１．０ｇ／c
m3 、塗布厚さが１０乃至３０μｍ、第２層４ｂは炭酸
スカンジウム含有量が１０乃至１００ｐｐｍ、塗布密度
が１．０乃至１．２ｇ／cm3 、塗布厚さが５０乃至７０
μｍの範囲の組合わせでも、上記実施例と同様の効果が
得られた。
【００２９】又、上記実施例では、ブラウン管に使用す
る例について説明したが、この発明の酸化物陰極を撮像
管や送信管等の他の熱電子管に使用しても、同様の効果
が得られる。
る例について説明したが、この発明の酸化物陰極を撮像
管や送信管等の他の熱電子管に使用しても、同様の効果
が得られる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
電子放射物層は、陰極基体上に形成された第１層と、こ
の第１層上に形成された第２層とからなり、且つ第１層
は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されているので、長時間動作における電子放
射物層の組成偏析は、炭酸スカンジウムを含有濃度が低
いために低減し、陰極基体との剥離現象が防止される。
更に、第１層は第２層より低い密度で電子放射物が塗布
されているので、収縮応力が緩和されて陰極基体との剥
離現象およびクラックの発生が防止される。この結果、
長時間安定した電子放射能力を保つことが可能となる。
電子放射物層は、陰極基体上に形成された第１層と、こ
の第１層上に形成された第２層とからなり、且つ第１層
は第２層より炭酸スカンジウム含有濃度および塗布密度
が低く設定されているので、長時間動作における電子放
射物層の組成偏析は、炭酸スカンジウムを含有濃度が低
いために低減し、陰極基体との剥離現象が防止される。
更に、第１層は第２層より低い密度で電子放射物が塗布
されているので、収縮応力が緩和されて陰極基体との剥
離現象およびクラックの発生が防止される。この結果、
長時間安定した電子放射能力を保つことが可能となる。
【図１】この発明の一実施例に係る酸化物陰極を備えた
陰極構体を示す断面図。
陰極構体を示す断面図。
【図２】この発明及び従来の各酸化物陰極における寿命
試験時間と電子放出比との関係を示す特性曲線図
試験時間と電子放出比との関係を示す特性曲線図
３…陰極基体、４…電子放射物層、４ａ…第１層、４ｂ
…第２層。
…第２層。
Claims (3)
- 【請求項１】 還元剤を微量添加した陰極基体に、炭酸
スカンジウムを含有するアルカリ土類金属炭酸塩の電子
放射物層が形成されてなる酸化物陰極において、 上記電子放射物層は、上記陰極基体上に形成された第１
層と、この第１層上に形成された第２層とからなり、且
つ上記第１層は上記第２層より炭酸スカンジウム含有濃
度および塗布密度が低く設定されてなることを特徴とす
る酸化物陰極。 - 【請求項２】 上記第１層の炭酸スカンジウム含有量は
０．２乃至４ｐｐｍの範囲であり、上記第２層の炭酸ス
カンジウム含有量は１０乃至１００ｐｐｍの範囲である
請求項１記載の酸化物陰極。 - 【請求項３】 上記第１層の炭酸スカンジウム塗布密度
は０．８乃至１．０ｇ／cm3 の範囲であり、上記第２層
の炭酸スカンジウム塗布密度は１．０乃至１．２ｇ／cm
3 の範囲である請求項１記載の酸化物陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23496492A JPH0684448A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 酸化物陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23496492A JPH0684448A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 酸化物陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684448A true JPH0684448A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16979015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23496492A Pending JPH0684448A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 酸化物陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684448A (ja) |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP23496492A patent/JPH0684448A/ja active Pending
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