JPH07249366A - Electron gun with impregnated cathode - Google Patents

Electron gun with impregnated cathode

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JPH07249366A
JPH07249366A JP3724694A JP3724694A JPH07249366A JP H07249366 A JPH07249366 A JP H07249366A JP 3724694 A JP3724694 A JP 3724694A JP 3724694 A JP3724694 A JP 3724694A JP H07249366 A JPH07249366 A JP H07249366A
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JP
Japan
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electron
electron emission
impregnated cathode
grid
cathode
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Application number
JP3724694A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Miyama
憲久 深山
Tadanori Taguchi
貞憲 田口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子レンズ系の電界を乱さず、電子放出面の
構造や状態を大きく変更せず、長期間にわたり安定な電
子放出状態が維持できる含浸形カソードを備える電子銃
を提供する。 【構成】 少なくとも含浸形カソードと複数のグリッド
17、18とを有する電子銃において、含浸形カソード
は、電子放出面の第1グリッド17の電子ビーム通過孔
21に対向した部分に凹部20を設け、この凹部20
は、電子放出面に垂直な軸に対して回転対称形になるよ
うに形成され、かつ、電子放出面の形状が第1グリッド
17の電子ビーム通過孔21の形状と相似形になるよう
に形成される。
(57) [Abstract] [Purpose] An electron gun equipped with an impregnated cathode that does not disturb the electric field of the electron lens system, does not significantly change the structure or state of the electron emission surface, and can maintain a stable electron emission state for a long period of time. provide. In an electron gun having at least an impregnated cathode and a plurality of grids 17 and 18, the impregnated cathode is provided with a recess 20 in a portion of the electron emitting surface facing the electron beam passage hole 21 of the first grid 17, This recess 20
Are formed so as to be rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the electron emission surface, and the shape of the electron emission surface is similar to the shape of the electron beam passage hole 21 of the first grid 17. To be done.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、含浸形カソードを備え
る電子銃に係わり、特に、電子放出面の耐イオン衝撃性
を向上させた含浸形カソードを備える電子銃に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron gun provided with an impregnated cathode, and more particularly to an electron gun provided with an impregnated cathode having an electron emission surface with improved resistance to ion bombardment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高密度電流を放出させることが可
能なカソードにおいては、多くの場合、電子放出能力が
カソードの電子放出面の表面に形成される単原子層乃至
数原子層の状態に大きく依存している。例えば、カソー
ドの電子放出面にオスミウム(Os)を被覆させた既知
の含浸形カソード、または、カソードの電子放出面にオ
スミウム/ルテニウム(Os/Ru)、イリジウム(I
r)を被覆させた既知のカソードにおいては、カソード
の電子放出面の表面にそれぞれバリウム(Ba)−酸素
(O)−金属M、例えば、オスミウム(Os)の電気双
極子を形成させ、この電気双極子の作用によって、カソ
ードの電子放出面の電子放出能力を高めるようにしてい
るもので、この場合のバリウム(Ba)の被覆率は、
0.6乃至1.0が最適値である。また、半導体のpn
接合を用いて構成したカソードや、MIM(金属−絶縁
体−金属)構造を有する冷陰極においても、電子放出面
の電子放出能力を高めるために、バリウム(Ba)やセ
シウム(Cs)のような元素の層を0.6原子層乃至単
原子層程度被覆することが知られている。そして、当然
のことながら、前述のような構成のカソードにおいて、
電子放出面の表面に形成された原子層が失われた場合に
は、電子放出能力が著しく低下するようになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a cathode capable of emitting a high-density current, in many cases, the electron emission capability is in the state of a monoatomic layer to several atomic layers formed on the surface of the electron emitting surface of the cathode. It depends a lot. For example, the known impregnated cathode in which the electron emission surface of the cathode is coated with osmium (Os), or the electron emission surface of the cathode is osmium / ruthenium (Os / Ru), iridium (I)
In the known cathode coated with r), an electric dipole of barium (Ba) -oxygen (O) -metal M, for example, osmium (Os) is formed on the surface of the electron emission surface of the cathode, and this By the action of the dipole, the electron emission capability of the electron emission surface of the cathode is enhanced. In this case, the coverage of barium (Ba) is
The optimum value is 0.6 to 1.0. Also, semiconductor pn
Even in a cathode formed by using a junction or a cold cathode having a MIM (metal-insulator-metal) structure, in order to enhance the electron emission capability of the electron emission surface, such as barium (Ba) or cesium (Cs) is used. It is known to coat a layer of elements in the order of 0.6 atomic layer to mono atomic layer. And, of course, in the cathode having the above-mentioned configuration,
When the atomic layer formed on the surface of the electron emission surface is lost, the electron emission ability is significantly reduced.

【0003】また、一般に、カソードは、真空エンベロ
ーブ内で使用されるものであるが、真空エンベローブと
いっても、真空エンベローブ内には多少の残留ガスが存
在している。そして、この残留ガス分子がカソードより
放出された電子流と衝突すると、残留ガスから正イオン
や負イオンが遊離される。前記遊離したイオンの中で、
負イオンは正の電圧が印加されている陽極方向に向かう
が、正イオンの一部は加速電界や集束電界の影響を受け
て加速され、カソード方向に向かうようになる。このと
き、高い加速電界や集束電界によって加速された正イオ
ンが高速状態でカソードの電子放出面の表面に衝突する
と、前記表面は正イオンによってスパッタリングされ、
電子放出面の表面に形成されている原子層、即ち、電子
放出能力が高い表面部分の原子層が失われるようにな
る。このようなイオンの衝撃によって失われた原子層
は、熱電子放射形のカソードである場合、多少であるが
表面部分の原子層が回復するものであるが、冷陰極形の
カソードである場合、表面の原子層の回復は望むことが
できず、そのまま電子放出能力の低下をもたらすように
なる。このようなカソードの電子放出面における電子放
出能力の低下に対し、何等の対策も施さない場合は、最
終的に電子放出能力が喪失するようになり、カソードと
しての機能を失うことになる。また、電子放出能力が喪
失する以前の状態であっても、例えば、カラー受像管等
においてはフォーカス性能が低下するようになる。
Generally, the cathode is used in a vacuum envelope, but even if it is called a vacuum envelope, some residual gas exists in the vacuum envelope. When the residual gas molecules collide with the electron flow emitted from the cathode, positive ions and negative ions are released from the residual gas. Among the liberated ions,
Negative ions move toward the anode to which a positive voltage is applied, but part of the positive ions are accelerated by the influence of the accelerating electric field and the focusing electric field and move toward the cathode. At this time, when positive ions accelerated by a high acceleration electric field or a focusing electric field collide with the surface of the electron emission surface of the cathode at a high speed, the surface is sputtered by the positive ions,
The atomic layer formed on the surface of the electron emitting surface, that is, the atomic layer of the surface portion having a high electron emitting ability is lost. The atomic layer lost by such ion bombardment recovers the atomic layer on the surface to some extent in the thermionic emission type cathode, but in the case of the cold cathode type cathode, The recovery of the atomic layer on the surface is not desired, and the electron emission capability is directly reduced. If no measures are taken to reduce the electron emission capability of the electron emission surface of the cathode, the electron emission capability will eventually be lost, and the cathode function will be lost. Further, even in a state before the electron emission capability is lost, for example, in a color picture tube or the like, the focusing performance is deteriorated.

【0004】ここで、図7は、既知の電子銃における含
浸形カソードと第1及び第2グリッドの部分の構成の概
要を示す断面構成図である。
Here, FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram showing an outline of the configuration of the impregnated cathode and the first and second grid portions in a known electron gun.

【0005】図7において、31は陰極ペレット、32
はカップ、33はスリーブ、34はヒータ、35は第1
グリッド、36は第2グリッドである。
In FIG. 7, 31 is a cathode pellet and 32 is
Is a cup, 33 is a sleeve, 34 is a heater, and 35 is a first
The grid 36 is a second grid.

【0006】そして、陰極ペレット31は、高融点金
属、例えば、タングステン(W)からなる多孔質基体
と、その多孔質基体の細孔部に含浸させたバリウム(B
a)を含む電子放出物質とからなるもので、高融点金
属、例えば、モリブデン(Mo)製のカップ32内に挿
入保持される。同じく高融点金属からなるスリーブ33
は、上部にカップ32が溶接され、内部にヒータ34が
包含されている。第1グリッド35は、制限電極として
働くもので、陰極ペレット31の電子放出面に近接する
ように配置される。第2グリッド36は、引出し電極と
して働くもので、第1グリッド35に対し陰極ペレット
31と反対側に配置されている。
The cathode pellet 31 is composed of a porous substrate made of a refractory metal such as tungsten (W) and barium (B) impregnated in the pores of the porous substrate.
It is composed of an electron emitting material containing a) and is inserted and held in a cup 32 made of a refractory metal such as molybdenum (Mo). A sleeve 33 also made of a high melting point metal
Has a cup 32 welded on top and a heater 34 contained therein. The first grid 35 functions as a limiting electrode and is arranged close to the electron emitting surface of the cathode pellet 31. The second grid 36 functions as an extraction electrode and is arranged on the opposite side of the first grid 35 from the cathode pellet 31.

【0007】かかる構成を有する電子銃の動作は、既に
良く知られているところであるので、この電子銃につい
ての動作説明は、省略する。
Since the operation of the electron gun having such a configuration is already well known, the description of the operation of this electron gun will be omitted.

【0008】次に、図8は、図7に図示の既知の電子銃
における含浸形カソードの電子放出面上の電界強度分
布、電子放出密度分布、正イオン入射密度分布を示す特
性図である。
Next, FIG. 8 is a characteristic diagram showing the electric field intensity distribution, electron emission density distribution, and positive ion incidence density distribution on the electron emission surface of the impregnated cathode in the known electron gun shown in FIG.

【0009】図8において、縦軸は電界強度分布(曲線
)、電子放出密度分布(曲線)、正イオン入射密度
分布(曲線)の規格化強度、横軸は含浸形カソードに
おける電子放出面上の位置をそれぞれ示す。
In FIG. 8, the vertical axis indicates the normalized intensity of the electric field intensity distribution (curve), the electron emission density distribution (curve), and the positive ion incident density distribution (curve), and the horizontal axis indicates the electron emission surface of the impregnated cathode. Each position is shown.

【0010】図8に示されるように、既知の電子銃にお
いては、含浸形カソードの電子放出面に印加される電界
強度の分布は、曲線に示されるように、第1グリッド
35の電子ビーム通過孔の中心に対向する部分が最大に
なり、その中心に対向する部分から遠ざかるにしたがっ
て急激に小さくなる。また、電子放出密度の分布は、曲
線に示されるように、前記電界強度の分布に対応し
て、第1グリッド35の電子ビーム通過孔の中心に対向
する部分が最大になり、その中心に対向する部分から遠
ざかるにしたがってやや急激に小さくなる。さらに、正
イオン入射密度の分布は、曲線に示されるように、正
イオンのエネルギが相当に大きく、含浸形カソードの近
傍において殆んど発散されないので、前記電界強度の分
布や前記電子放出密度の分布と同様に第1グリッド35
の電子ビーム通過孔の中心に対向する部分が最大にな
り、その中心に対向する部分から遠ざかるにしたがって
かなり急激に小さくなる。
As shown in FIG. 8, in the known electron gun, the distribution of the electric field strength applied to the electron emission surface of the impregnated cathode is such that the electron beam passing through the first grid 35 as shown by the curve. The portion facing the center of the hole is maximized, and becomes smaller abruptly with increasing distance from the portion facing the center. The distribution of the electron emission density, as shown by the curve, corresponds to the distribution of the electric field intensity, and the portion of the first grid 35 facing the center of the electron beam passage hole is maximized, and the distribution of the electron emission density is opposed to the center. It becomes a little sharper as it gets farther away from the part. Further, as shown by the curve, the distribution of the positive ion incident density is such that the energy of the positive ions is considerably large and almost no divergence occurs in the vicinity of the impregnated cathode, so that the distribution of the electric field strength and the electron emission density are The first grid 35 as well as the distribution
Of the electron beam passage hole is maximized, and it becomes considerably sharper as it goes away from the portion of the electron beam passage hole facing the center.

【0011】このように既知の電子銃においては、電子
放出密度の分布と正イオン入射密度の分布の各最大部分
が一致しており、それらの分布形状もほぼ同じになって
いるので、電子放出密度が大きい部分の電子放出面の表
面の原子層が正イオンの衝突によって失われる確率が高
くなり、正イオンの衝突による含浸形カソードの電子放
出量の減少が大きくなる。
As described above, in the known electron gun, the maximum portions of the distribution of the electron emission density and the maximum distribution of the incidence density of the positive ions coincide with each other, and the distribution shapes thereof are substantially the same, so that the electron emission The probability that the atomic layer on the surface of the electron emission surface where the density is high is lost due to the collision of positive ions increases, and the electron emission amount of the impregnated cathode decreases due to the collision of positive ions.

【0012】かかる事態に対処するために、カソードの
電子放出面における電子放出能力の低下を防ぐための手
段も既に提案されており、その一例として、特開昭62
−172636号に開示の手段を挙げることができる。
この特開昭62−172636号に開示の手段は、カソ
ードの電子放出領域が環状になるように構成し、かつ、
3つのカソードからそれぞれ放出された3本の電子流が
クロスオーバーする部分に、プレートを配置し、このプ
レートによって正イオンがカソードの電子放出面に衝突
するのを防いでいるものである。
In order to deal with such a situation, means for preventing the electron emission surface of the cathode from deteriorating the electron emission ability have already been proposed, and one example thereof is JP-A-62-62.
The means disclosed in No. 172636 can be mentioned.
The means disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 172636/1987 is configured such that the electron emission region of the cathode is annular, and
A plate is arranged at a portion where three electron flows emitted from each of the three cathodes cross over, and this plate prevents positive ions from colliding with the electron emission surface of the cathode.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭62−17
2636号に開示の手段は、一応、正イオンがカソード
の電子放出面に衝突するのを防ぐことができるものであ
るが、3本の電子流がクロスオーバーする部分にプレー
トを配置するものであるため、特殊な構成のプレートを
用意する必要があるだけでなく、そのプレートの配置に
より電子レンズ系の電界が乱されるという問題を有して
いる。さらに、前記特開昭62−172636号に開示
の手段は、環状の電子放出領域を形成させる場合に、非
電子放出領域の構造をカソードの構造と異ならせる、ま
たは非電子放出領域の表面状態を電子放出領域との表面
状態と異ならせるという構成を採用しているため、余分
に別個のマスクを使用する必要があり、製造コストが高
くなってしまうという問題を有するとともに、カソード
の動作温度が高い場合には、熱拡散によって電子放出領
域が広がってしまうという問題もある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
Although the means disclosed in Japanese Patent No. 2636 can prevent positive ions from colliding with the electron emission surface of the cathode, the plate is arranged at a portion where three electron flows cross each other. Therefore, not only is it necessary to prepare a plate having a special configuration, but also there is a problem that the electric field of the electron lens system is disturbed by the arrangement of the plate. Further, the means disclosed in JP-A-62-172636 makes the structure of the non-electron emitting region different from the structure of the cathode, or the surface condition of the non-electron emitting region when forming the annular electron emitting region. Since the structure that is different from the surface state of the electron emission region is adopted, it is necessary to use an additional separate mask, which causes a problem that the manufacturing cost becomes high, and the operating temperature of the cathode is high. In this case, there is also a problem that the electron emission region is expanded due to thermal diffusion.

【0014】本発明は、前記各問題点を除去するもので
あって、その目的は、電子レンズ系の電界を乱さず、電
子放出面の構造や状態を大きく変更せず、長期間にわた
り安定な電子放出状態が維持できる含浸形カソードを備
える電子銃を提供することにある。
The present invention eliminates the above-mentioned problems, and its purpose is not to disturb the electric field of the electron lens system, to largely change the structure or state of the electron emission surface, and to be stable for a long period of time. An object of the present invention is to provide an electron gun including an impregnated cathode capable of maintaining an electron emission state.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、少なくとも含浸形カソードと複数のグリ
ッドとを有する電子銃において、前記含浸形カソード
は、電子放出面の第1グリッドの電子ビーム通過孔に対
向した部分に凹部を設けた手段を備える。
To achieve the above object, the present invention provides an electron gun having at least an impregnated cathode and a plurality of grids, wherein the impregnated cathode comprises a first grid of an electron emission surface. A means for providing a concave portion at a portion facing the electron beam passage hole is provided.

【0016】[0016]

【作用】前記手段によれば、含浸形カソードは、電子放
出面の第1グリッドの電子ビーム通過孔に対向した部分
に凹部を設けているので、含浸形カソードの電子放出面
に印加される電界強度は、第1グリッドの電子ビーム通
過孔の中心に対向する部分に比べてその周囲の部分が大
きくなり、また、電子放出密度も、電界強度の分布に対
応して、第1グリッドの電子ビーム通過孔の中心に対向
する部分に比べてその周囲の部分が大きくなる。さら
に、正イオン入射密度は、既知の含浸形カソードの正イ
オン入射密度の分布と同じであって、第1グリッドの電
子ビーム通過孔の中心に対向する部分が最大になり、中
心に対向する部分から遠ざかるにしたがって急激に小さ
くなる。
According to the above-mentioned means, since the impregnated cathode is provided with the concave portion in the portion of the electron emitting surface facing the electron beam passage hole of the first grid, the electric field applied to the electron emitting surface of the impregnated cathode is formed. The intensity of the surrounding area is larger than that of the area facing the center of the electron beam passage hole of the first grid, and the electron emission density also corresponds to the distribution of the electric field strength. The surrounding portion is larger than the portion facing the center of the passage hole. Further, the positive ion incident density is the same as the distribution of the positive ion incident density of the known impregnated cathode, and the portion facing the center of the electron beam passage hole of the first grid becomes the maximum, and the portion facing the center. It gets smaller rapidly as it gets away from.

【0017】このように、前記手段によれば、電子放出
面における正イオン入射密度の最大の部分、即ち、正イ
オンの衝突によって多く損傷される電子放出面の原子層
は、電子放出の寄与が比較的小さい部分になることか
ら、電子放出密度が大きい部分の電子放出面の原子層が
正イオンの衝突によって損傷される確率は、既知の含浸
形カソードに比べるとかなり小さくなり、全体的に耐イ
オン衝撃性を向上させた含浸形カソードを有する電子銃
を得ることができる。
As described above, according to the above-mentioned means, the contribution of electron emission is made to the maximum portion of the positive ion incident density on the electron emission surface, that is, the atomic layer on the electron emission surface which is largely damaged by the collision of positive ions. Since the area is relatively small, the probability that the atomic layer on the electron emission surface of the area where the electron emission density is high will be damaged by the collision of positive ions is much smaller than that of the known impregnated cathode, and the overall resistance is low. An electron gun having an impregnated cathode having improved ion bombardment can be obtained.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明に係わる電子銃を装填させ
た電子管の一実施例の構成の概要を示す断面構成図であ
って、電子管としてカラー受像管である場合の例を示す
ものである。
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of the construction of an embodiment of an electron tube loaded with an electron gun according to the present invention, and shows an example in the case of a color picture tube as the electron tube. .

【0020】図1において、1はパネル部、2はファン
ネル部、3はネック部、4は螢光面、5はシャドウマス
ク、6は磁気シールド、7は偏向ヨーク、8はピュリテ
イ調整マグネット、9はセンタービームスタティックコ
ンバーゼンス調整用マグネット、10はサイドビームス
タティックコンバーゼンス調整用マグネット、11は電
子銃、12は電子ビームである。
In FIG. 1, 1 is a panel portion, 2 is a funnel portion, 3 is a neck portion, 4 is a fluorescent surface, 5 is a shadow mask, 6 is a magnetic shield, 7 is a deflection yoke, 8 is a purity adjusting magnet, and 9 is a magnet. Is a center beam static convergence adjustment magnet, 10 is a side beam static convergence adjustment magnet, 11 is an electron gun, and 12 is an electron beam.

【0021】そして、カラー受像管を構成する管体は、
前側に配置されたパネル部1と、電子銃11を収納して
いるネック部3と、パネル部1及びネック部3の中間に
配置されたファンネル部2とからなっている。パネル部
1は、その内面に螢光面4が配置形成され、この螢光面
4に対向してシャドウマスク5が配置される。パネル部
1とファンネル部2の結合部分の内側に磁気シールド6
が配置され、ファンネル部2とネック部3の結合部分の
外側に偏向ヨーク7が設けられる。ネック部3の外側
に、ピュリテイ調整マグネット8、センタービームスタ
ティックコンバーゼンス調整用マグネット9、サイドビ
ームスタティックコンバーゼンス調整用マグネット10
が並設配置され、電子銃11から投射された3本の電子
ビーム12は、偏向ヨーク7で所定方向に偏向された
後、シャドウマスク5を通して螢光面4における対応す
る色の絵素に到達するように構成されている。
The tubular body forming the color picture tube is
It comprises a panel section 1 arranged on the front side, a neck section 3 accommodating the electron gun 11, and a funnel section 2 arranged between the panel section 1 and the neck section 3. A fluorescent surface 4 is arranged and formed on the inner surface of the panel portion 1, and a shadow mask 5 is arranged so as to face the fluorescent surface 4. A magnetic shield 6 is provided inside the connecting portion of the panel portion 1 and the funnel portion 2.
Is provided, and the deflection yoke 7 is provided outside the connection portion of the funnel portion 2 and the neck portion 3. On the outside of the neck portion 3, a magnet 8 for adjusting the purity, a magnet 9 for adjusting the center beam static convergence, and a magnet 10 for adjusting the side beam static convergence.
Are arranged side by side, and the three electron beams 12 projected from the electron gun 11 are deflected in a predetermined direction by the deflection yoke 7, and then reach the picture element of the corresponding color on the fluorescent surface 4 through the shadow mask 5. Is configured to.

【0022】この場合、前記構成によるカラー受像管に
おける画像表示動作は、既知のカラー受像管における画
像表示動作と全く同じであるので、このカラー受像管に
おける画像表示動作についての説明は、省略する。
In this case, the image display operation in the color picture tube having the above-mentioned structure is exactly the same as the image display operation in the known color picture tube, and therefore the description of the image display operation in this color picture tube is omitted.

【0023】続いて、図2は、図1に図示のカラー受像
管の電子銃11における電子ビームを放出する含浸形カ
ソード及び電子ビームを制限する電極として働く第1グ
リッド、電子ビームを引出す電極として働く第2グリッ
ドの部分の構成を拡大して示した断面構成図である。
Next, FIG. 2 shows an impregnated cathode for emitting an electron beam in the electron gun 11 of the color picture tube shown in FIG. 1 and a first grid serving as an electrode for limiting the electron beam, and an electrode for extracting the electron beam. It is sectional drawing which expanded and showed the structure of the part of the working 2nd grid.

【0024】図2において、13は陰極ペレット、14
はカップ、15はスリーブ、16はヒータ、17は第1
グリッド、18は第2グリッド、19は低い仕事関数を
持った金属膜、20は凹部、21は第1グリッド17の
電子ビーム通過孔である。
In FIG. 2, 13 is a cathode pellet and 14 is a cathode pellet.
Is a cup, 15 is a sleeve, 16 is a heater, and 17 is a first
A grid, 18 is a second grid, 19 is a metal film having a low work function, 20 is a recess, and 21 is an electron beam passage hole of the first grid 17.

【0025】そして、陰極ペレット13は、高融点金
属、例えば、タングステン(W)からなる多孔質基体
と、その多孔質基体の細孔部に含浸させたバリウム(B
a)−カルシウム(Ca)アルミネートを主成分とする
電子放出物質とからなっており、高融点金属、例えば、
モリブデン(Mo)製のカップ14内に挿入保持され
る。前記多孔質基体は、露出部分に低い仕事関数を持っ
た金属膜19、例えば、オスミウム(Os)もしくはス
カンジウム(Sc)−タングステン(W)−酸素(O)
の複合膜が蒸着されて電子放出面が形成され、この電子
放出面の第1グリッド17の電子ビーム通過孔21に対
向した部分に凹部20が形成されている。スリーブ15
は、モリブデン(Mo)等の高融点金属からなり、上部
にカップ14が溶接され、内部にヒータ16が包含され
ている。制限電極として働く第1グリッド17は、陰極
ペレット13の前記電子放出面に近接するように配置さ
れ、引出し電極として働く第2グリッド18は、第1グ
リッド17に対し陰極ペレット13と反対側に配置され
ている。
The cathode pellet 13 is composed of a porous substrate made of a refractory metal such as tungsten (W) and barium (B) impregnated in the pores of the porous substrate.
a) -electron emitting material containing calcium (Ca) aluminate as a main component, and a refractory metal such as
It is inserted and held in the cup 14 made of molybdenum (Mo). The porous substrate has a metal film 19 having a low work function in the exposed portion, for example, osmium (Os) or scandium (Sc) -tungsten (W) -oxygen (O).
The composite film is vapor-deposited to form an electron emission surface, and the recess 20 is formed in a portion of the electron emission surface facing the electron beam passage hole 21 of the first grid 17. Sleeve 15
Is made of a refractory metal such as molybdenum (Mo). The cup 14 is welded to the upper part and the heater 16 is included inside. The first grid 17 serving as a limiting electrode is arranged close to the electron emission surface of the cathode pellet 13, and the second grid 18 serving as a lead electrode is arranged on the opposite side of the first grid 17 from the cathode pellet 13. Has been done.

【0026】ここで、凹部20を有する陰極ペレット1
3を構成する場合の一例について述べると、まず、タン
グステン(W)の粉末をプレス整形によって突き固め、
凹部20を持った固結体を構成する。その後、この固結
体を還元性雰囲気中もしくは真空中で焼結し、多孔質焼
結体(多孔質基体)を形成する。次いで、この多孔質焼
結体(多孔質基体)の細孔部にバリウム(Ba)−カル
シウム(Ca)アルミネートを主成分とする電子放出物
質を含浸させ、余剰な電子放出物質を除去して陰極ペレ
ット13を構成する。
Here, the cathode pellet 1 having the concave portion 20
To describe an example of the case of configuring No. 3, first, tungsten (W) powder is compacted by press shaping,
A solid body having a recess 20 is formed. Then, this solid is sintered in a reducing atmosphere or in a vacuum to form a porous sintered body (porous substrate). Next, the pores of this porous sintered body (porous substrate) are impregnated with an electron emitting substance containing barium (Ba) -calcium (Ca) aluminate as a main component, and the excess electron emitting substance is removed. The cathode pellet 13 is formed.

【0027】この場合、陰極ペレット13の電子放出面
に設ける凹部20の第1グリッド17側から見た外縁形
状は、電子放出面に垂直な軸に対して回転対称形であ
り、その横断面についても、図2に示すようなV字形の
もの、もしくはU字形のものであってもよく、この他に
も、横断面が半円形のもの、半楕円形のものであっても
よい。さらに、凹部20の電子放出面における第1グリ
ッド17側から見た外縁形状は、円形のもの、楕円形の
もの、多角形のものであってもよく、第1グリッド17
の電子ビーム通過孔21の形状と相似形のものであって
もよい。なお、凹部20の電子放出面における外縁面積
の大きさは、電子ビーム通過孔21の開孔面積の大きさ
に相当するものかもしくはその開孔面積の大きさよりも
小さいものになるように選んでいる。
In this case, the outer edge shape of the recess 20 provided on the electron emission surface of the cathode pellet 13 as viewed from the first grid 17 side is rotationally symmetrical with respect to the axis perpendicular to the electron emission surface, and its cross section is 2 may have a V-shape or a U-shape as shown in FIG. 2, or may have a semicircular or semi-elliptical cross section. Furthermore, the outer edge shape of the electron emission surface of the recess 20 viewed from the first grid 17 side may be circular, elliptical, or polygonal.
The electron beam passage hole 21 may have a similar shape. The size of the outer edge area of the electron emission surface of the concave portion 20 is selected so as to correspond to the size of the opening area of the electron beam passage hole 21 or smaller than the size of the opening area. There is.

【0028】なお、前記構成を有する電子銃の通常の動
作は、既に良く知られているところであるので、本実施
例の電子銃についての通常の動作説明は、省略する。
Since the normal operation of the electron gun having the above-mentioned structure is already well known, the description of the normal operation of the electron gun of this embodiment will be omitted.

【0029】続く、図3は、図2に図示の本実施例の電
子銃における含浸形カソードの電子放出面上の電界強度
分布、電子放出密度分布、正イオン入射密度分布を示す
特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the electric field intensity distribution, the electron emission density distribution, and the positive ion incidence density distribution on the electron emission surface of the impregnated cathode in the electron gun of this embodiment shown in FIG. .

【0030】図3において、縦軸は電界強度分布(曲線
)、電子放出密度分布(曲線)、正イオン入射密度
分布(曲線)の規格化強度、横軸は含浸形カソードに
おける電子放出面上の位置をそれぞれ示す。
In FIG. 3, the vertical axis represents the normalized intensity of the electric field intensity distribution (curve), the electron emission density distribution (curve), and the positive ion incident density distribution (curve), and the horizontal axis represents the electron emission surface of the impregnated cathode. Each position is shown.

【0031】図3に示されるように、本実施例の電子銃
によれば、含浸形カソードの電子放出面に印加される電
界強度の分布は、曲線に示されるように、第1グリッ
ド17の電子ビーム通過孔21の周辺に対向する部分で
最大になり、第1グリッド17の電子ビーム通過孔21
の中心に対向する部分に近づくにしたがって小さくな
り、第1グリッド17の電子ビーム通過孔21の中心に
対向する部分で極小値になる。また、電子放出密度の分
布は、曲線に示されるように、前記電界強度の分布に
対応して、第1グリッド17の電子ビーム通過孔21の
周辺に対向する部分で最大になり、第1グリッド17の
電子ビーム通過孔21の中心に対向する部分に近づくに
したがって小さくなり、第1グリッド17の電子ビーム
通過孔21の中心に対向する部分で極小値になる。一
方、正イオン入射密度の分布は、曲線に示されるよう
に、第1グリッド17の電子ビーム通過孔21の中心に
対向する部分で最大になり、その中心に対向する部分か
ら遠ざかるにしたがって急激に小さくなる。
As shown in FIG. 3, according to the electron gun of this embodiment, the distribution of the electric field strength applied to the electron emission surface of the impregnated cathode is, as shown by the curve, It becomes maximum at the portion facing the periphery of the electron beam passage hole 21, and the electron beam passage hole 21 of the first grid 17
It becomes smaller as it approaches the center of the electron beam passage hole 21 of the first grid 17, and has a minimum value at the part of the first grid 17 facing the center of the electron beam passage hole 21. Further, the distribution of the electron emission density becomes maximum at the portion of the first grid 17 facing the periphery of the electron beam passage hole 21, corresponding to the distribution of the electric field strength, as shown by the curve, and the first grid It becomes smaller as it approaches the center of the electron beam passage hole 21 of 17, and becomes a minimum value at the part of the first grid 17 facing the center of the electron beam passage hole 21. On the other hand, as shown by the curve, the distribution of the positive ion incident density becomes maximum at the portion of the first grid 17 facing the center of the electron beam passage hole 21, and sharply increases as it moves away from the portion of the first grid 17 facing the center. Get smaller.

【0032】このように、本実施例の電子銃は、含浸形
カソードの電子放出面における電子放出密度の分布(曲
線)と正イオン入射密度の分布(曲線)とが異なる
ように構成したものであって、具体的には、含浸形カソ
ードの電子放出面における正イオン入射密度の最大値を
示す部分を、電子放出密度の極小値を示す部分に略一致
させ、正イオンによる損傷の比較的大きな電子放出面の
部分における電子放出に対する寄与をかなり少なくさ
せ、実質的に含浸形カソードの耐イオン衝撃性の向上の
実現を計るようにしたものである。
As described above, the electron gun of this embodiment is constructed so that the distribution of the electron emission density (curve) on the electron emission surface of the impregnated cathode and the distribution of the positive ion incidence density (curve) are different. Therefore, specifically, the part showing the maximum value of the positive ion incident density on the electron emission surface of the impregnated cathode is made to substantially coincide with the part showing the minimum value of the electron emission density, and the damage due to the positive ions is relatively large. The contribution to the electron emission in the electron emission surface portion is considerably reduced, and the ion impact resistance of the impregnated cathode is substantially improved.

【0033】なお、本実施例において、含浸形カソード
の電子放出面に設ける凹部20は、電子放出面の第1グ
リッド17の電子ビーム通過孔21に対向した部分、即
ち、電子放出面の略中央部に設けているものとして説明
したが、凹部20を設ける電子放出面上の箇所は、含浸
形カソードの配置状態に応じて適宜選択されるものであ
る。
In the present embodiment, the recess 20 provided on the electron emission surface of the impregnated cathode is the portion of the electron emission surface facing the electron beam passage holes 21 of the first grid 17, that is, substantially the center of the electron emission surface. Although it is described as being provided in the portion, the location on the electron emission surface where the recess 20 is provided is appropriately selected according to the arrangement state of the impregnated cathode.

【0034】即ち、1本の含浸形カソードが配置されて
いる単一形の電子銃の場合や、3本の含浸形カソードが
デルタ形に配置されているデルタ形の電子銃の場合に
は、本実施例と同様に、各含浸形カソードの凹部20は
それぞれの含浸形カソードの電子放出面の略中央部に設
けるようにしてよいが、3本の含浸形カソードがインラ
イン形に配置されているインライン形の電子銃の場合
は、各含浸形カソードの電子放出面に設ける凹部20の
中で、中央に配置の含浸形カソードの凹部20は、電子
放出面の略中央部に設けるようにしているが、両側に配
置の含浸形カソードの凹部20は、電子放出面の略中央
部から若干中央に配置の含浸形カソード側に偏った部分
に設けるようにすることもある。
That is, in the case of a single type electron gun in which one impregnated cathode is arranged or in the case of a delta type electron gun in which three impregnated cathodes are arranged in a delta type, Similar to the present embodiment, the recess 20 of each impregnated cathode may be provided substantially at the center of the electron emission surface of each impregnated cathode, but three impregnated cathodes are arranged in line. In the case of an in-line type electron gun, among the recesses 20 provided on the electron emission surface of each impregnated cathode, the recess 20 of the impregnated cathode arranged at the center is provided at substantially the center of the electron emission surface. However, the recessed portions 20 of the impregnated cathodes arranged on both sides may be provided in a portion slightly deviated to the impregnated cathode side disposed substantially in the center from the substantially central portion of the electron emission surface.

【0035】続く、図4は、インライン形の電子銃、即
ち、インライン形に配置の3本の含浸形カソードに設け
る凹部20の配置箇所を示す上面図であって、インライ
ン形に配置の3本の含浸形カソードの電子放出面を第1
グリッド17側から見たものであり、図5は、インライ
ン形の電子銃における中央部に配置の電子銃(センター
ガン)及び1つの端部に配置の電子銃(サイドガン)、
例えば、青色(B)用サイドガンの主要部の構成を示す
断面構成図であって、(a)は緑色(G)用センターガ
ン、(b)は青色(B)用サイドガンを示すものであ
る。
FIG. 4 is a top view showing the location of the recesses 20 provided in the inline type electron gun, that is, the three impregnated cathodes arranged inline. The electron emission surface of the impregnated cathode of
As seen from the grid 17 side, FIG. 5 shows an electron gun (center gun) arranged at the center of the in-line type electron gun and an electron gun (side gun) arranged at one end,
For example, it is a cross-sectional configuration diagram showing the configuration of a main part of a blue (B) side gun, wherein (a) shows a green (G) center gun and (b) shows a blue (B) side gun. is there.

【0036】図4及び図5(a)、(b)において、1
3Gは緑色(G)用陰極ペレット、13Bは青色(B)
用陰極ペレット、14Gは緑色(G)用カップ、14B
は青色(B)用カップ、15Gは緑色(G)用スリー
ブ、15Bは青色(B)用スリーブ、16Gは緑色
(G)用ヒータ、16Bは青色(B)用ヒータ、17G
は緑色(G)用第1グリッド、17Bは青色(B)用第
1グリッド、18Gは緑色(G)用第2グリッド、18
Bは青色(B)用第2グリッド、19Bは緑色(G)用
金属膜、19Bは青色(B)用金属膜、20Rは赤色
(R)用凹部、20Gは緑色(G)用凹部、20Bは青
色(B)用凹部、21Gは緑色(G)用第1グリッド1
7Gの電子ビーム通過孔、21Bは青色(B)用第1グ
リッド17Bの電子ビーム通過孔、22Rは赤色(R)
用含浸形カソード、22Gは緑色(G)用含浸形カソー
ド、22Bは青色(B)用含浸形カソードである。
In FIGS. 4 and 5A and 5B, 1
3G is cathode pellet for green (G), 13B is blue (B)
Cathode pellet, 14G is green (G) cup, 14B
Is a blue (B) cup, 15G is a green (G) sleeve, 15B is a blue (B) sleeve, 16G is a green (G) heater, 16B is a blue (B) heater, 17G
Is a first grid for green (G), 17B is a first grid for blue (B), 18G is a second grid for green (G), 18
B is a second grid for blue (B), 19B is a metal film for green (G), 19B is a metal film for blue (B), 20R is a recess for red (R), 20G is a recess for green (G), 20B. Is a concave portion for blue (B), 21G is the first grid 1 for green (G)
Electron beam passage hole of 7G, 21B is electron beam passage hole of the first grid 17B for blue (B), 22R is red (R).
Is a green (G) impregnated cathode, and 22B is a blue (B) impregnated cathode.

【0037】そして、図4に示されるように、赤、緑、
青の各色の含浸形カソード22R、22G、22Bの中
で、センターガンを構成する緑色(G)用含浸形カソー
ド22Gが中心に配置され、一方のサイドガンを構成す
る赤色(R)用の含浸形カソード22Rが左側に、他方
のサイドガンを構成する青色(B)の含浸形カソード2
2Bが右側にそれぞれ配置される。緑色(G)用含浸形
カソード22Gは、電子放出面の略中央部分に凹部20
Gが設けられ、赤色(R)用含浸形カソード22Rは、
電子放出面の略中央部分から若干緑色(G)用含浸形カ
ソード22G側に偏った部分に凹部20Rが設けられ、
青色(B)用含浸形カソード22Bも、電子放出面の略
中央部分から若干緑色の含浸形カソード22G側に偏っ
た部分に凹部20Bが設けられる。
Then, as shown in FIG. 4, red, green,
Among the impregnated cathodes 22R, 22G, and 22B of each color of blue, the impregnated cathode 22G for green (G) that constitutes the center gun is arranged at the center, and the impregnated cathode for red (R) that constitutes one side gun. Shaped cathode 22R is on the left side and the other side gun is a blue (B) impregnated type cathode 2
2B are arranged on the right side. The impregnated cathode 22G for green (G) has a recessed portion 20 at a substantially central portion of the electron emission surface.
G is provided, and the impregnated cathode 22R for red (R) is
A recess 20R is provided in a portion slightly deviated from the substantially central portion of the electron emission surface toward the impregnated cathode 22G for green (G),
The impregnated cathode 22B for blue (B) also has a recess 20B in a portion slightly deviated from the substantially central portion of the electron emission surface toward the green impregnated cathode 22G.

【0038】また、図5(a)、(b)に示されるよう
に、センターガン及び2つのサイドガンの構成は、前述
したように、各凹部20R、20G、20Bの配置箇所
を除けば、図2に示された電子銃(ガン)の構成と同じ
であるので、これらセンターガン及び2つのサイドガン
についての構成の説明は、省略する。
Further, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the center gun and the two side guns have the same constructions as described above except for the locations of the recesses 20R, 20G and 20B. Since the structure is the same as that of the electron gun (gun) shown in FIG. 2, description of the structures of the center gun and the two side guns will be omitted.

【0039】ここで、3本の含浸形カソード22R、2
2G、22Bの電子放出面に設けられる各凹部20R、
20G、20Bの形状及び寸法の一例について述べる
と、いま、前記センターガン及び2つのサイドガンのそ
れぞれについて、第1グリッド17の電子ビーム通過孔
21の径が0.45mm、第1グリッド17と含浸形カ
ソード22との間隔が0.1mm、第1グリッド17の
厚さが0.1mm、第1グリッド17と第2グリッド1
8との間隔が0.2mmの寸法を有するものの場合、各
凹部20R、20G、20Bの形状として、電子放出面
に垂直方向の断面がU字形(深さd)で、電子放出面上
の第1グリッド17側から見た外縁形状が円形(直径
a)のものを構成する際には、前記直径aとして0.1
5mm程度を選び、かつ、d/a≧1の関係を満たすよ
うにその深さdを選ぶ。また、前記各寸法を有するもの
の場合に、2つのサイドガンにおける含浸形カソード2
2R、22Bの電子放出面に設けられる各凹部20R、
20Bの配置箇所は、それら電子放出面の中央部分から
センターガンにおける含浸形カソード22G方向への偏
りΔxが0.12mm程度になるように選ぶ。
Here, three impregnated cathodes 22R, 2
Recesses 20R provided on the electron emission surfaces of 2G and 22B,
An example of the shapes and dimensions of 20G and 20B will be described. Now, for each of the center gun and the two side guns, the diameter of the electron beam passage hole 21 of the first grid 17 is 0.45 mm, and the impregnation with the first grid 17 is performed. The distance from the cathode 22 is 0.1 mm, the thickness of the first grid 17 is 0.1 mm, the first grid 17 and the second grid 1 are
8 has a dimension of 0.2 mm, the concave portions 20R, 20G, and 20B have a U-shaped cross section (depth d) perpendicular to the electron emission surface and have a shape on the electron emission surface. When the outer edge shape viewed from the 1 grid 17 side is circular (diameter a), the diameter a is 0.1
About 5 mm is selected, and the depth d is selected so as to satisfy the relationship of d / a ≧ 1. Further, in the case of one having the above-mentioned dimensions, the impregnated cathode 2 in the two side guns
Recesses 20R provided on the electron emission surfaces of 2R and 22B,
The location of 20B is selected so that the deviation Δx from the central portion of these electron emission surfaces toward the impregnated cathode 22G in the center gun is about 0.12 mm.

【0040】この場合、前述の各凹部20R、20G、
20Bの形状及び寸法は、好ましい一例を示すものであ
るけれども、本発明の電子銃に設けられる凹部20R、
20G、20Bの構成は、前述の形状や寸法のものに限
定されるものではなく、例えば、電子放出面に垂直方向
の断面形状がV字形のもの、半円形のもの、半楕円形の
ものであってもよく、電子放出面上の第1グリッド17
側から見た外縁形状がインライン方向の軸に対し線対称
の楕円形のもの、多角形のもの等、非円形のものであっ
てもよく、その寸法も適宜変更するようにしてもよい。
なお、この凹部の外縁形状が非円形の場合、図5におけ
る径aの寸法としていは最も短い部分とすればよい。勿
論、センターガン及び2つのサイドガンの各種寸法が前
述の場合と異なる電子銃であれば、センターガン及び2
つのサイドガンの各種寸法に応じて、各凹部20R、2
0G、20Bの各部の寸法及び配置箇所の偏りΔxの寸
法も変更されるのは当然である。なお、前記配置箇所の
偏りΔxは、以下述べるように、主として、主電子レン
ズの構成及び機能に依存するので、主電子レンズの構成
及び機能が異なる場合には、その偏りΔxの大きさを変
更する必要があるが、第1グリッド17の電子ビーム通
過孔21の径や第2グリッド18の印加電圧が異なって
いる場合には、特に、その偏りΔxの大きさを変更する
必要がないこともあり得る。
In this case, the above-mentioned recesses 20R, 20G,
Although the shape and dimensions of 20B show a preferable example, the recess 20R provided in the electron gun of the present invention,
The configurations of 20G and 20B are not limited to those having the above-described shapes and sizes, and may have, for example, a V-shaped, semicircular, or semielliptical cross-sectional shape in the direction perpendicular to the electron emission surface. It may be present, and the first grid 17 on the electron emission surface
The outer edge shape viewed from the side may be a non-circular shape such as an elliptical shape or a polygonal shape that is line-symmetric with respect to the axis in the in-line direction, and the size thereof may be appropriately changed.
When the outer edge shape of the recess is non-circular, the diameter a in FIG. 5 may be the shortest. Of course, if the center gun and the two side guns are electron guns having various sizes different from those described above,
Recesses 20R, 2 according to various dimensions of one side gun
It goes without saying that the size of each part of 0G and 20B and the size of the deviation Δx of the arrangement location are also changed. The deviation Δx of the arrangement location mainly depends on the configuration and function of the main electron lens as described below. Therefore, when the configuration and function of the main electron lens are different, the magnitude of the deviation Δx is changed. However, when the diameter of the electron beam passage hole 21 of the first grid 17 or the applied voltage of the second grid 18 is different, it is not necessary to change the magnitude of the deviation Δx. possible.

【0041】次いで、図6は、インライン形の電子銃の
サイドガン、例えば、赤色(R)用含浸形カソード22
Rを有するサイドガンにおける電子と正イオンの軌道を
示す動作説明図であって、サイドガンを構成する赤色
(R)用含浸形カソード22R及び青色(B)用含浸形
カソード22Bの電子放出面の凹部20の配置箇所を、
電子放出面の中央部分でなく、センターガン方向にΔx
だけ偏った部分に選ぶ必要性を説明するためのものであ
る。
Next, FIG. 6 shows a side gun of an in-line type electron gun, for example, an impregnated cathode 22 for red (R).
FIG. 9 is an operation explanatory view showing trajectories of electrons and positive ions in a side gun having R, showing the electron emitting surfaces of the red (R) impregnated cathode 22R and the blue (B) impregnated cathode 22B which form the side gun. Place the recess 20 in
Δx toward the center gun, not at the center of the electron emission surface
This is to explain the need to choose only the biased parts.

【0042】図6において、23は第3グリッド、24
は第4グリッド、25は第5グリッド、26は電子の軌
道、27は正イオンの軌道であり、その他、図2、図4
に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け
ている。
In FIG. 6, 23 is a third grid, and 24
Is a fourth grid, 25 is a fifth grid, 26 is an electron orbit, 27 is a positive ion orbit, and the others are shown in FIGS.
The same components as the components shown in FIG.

【0043】そして、第1グリッド17と第2グリッド
18によりプリ電子レンズが構成され、第3グリッド2
3、第4グリッド24、第5グリッド25により主電子
レンズが構成される。
Then, the first grid 17 and the second grid 18 constitute a pre-electron lens, and the third grid 2
The third, fourth grid 24, and fifth grid 25 form a main electron lens.

【0044】図6に示されるように、赤色(R)用サイ
ドガンにおいては、赤色(R)用含浸形カソード22R
から放出された電子は、プリ電子レンズによってインラ
インの外側方向(図6の上側方向)に第1の偏向を受
け、次いで、主電子レンズによってインラインの内側方
向(図6の下側方向)に第2の偏向を受け、シャドウマ
スク(図示なし)の部分で他の2つの色、緑色(G)及
び青色(B)の電子と収斂されるような軌道26に沿っ
て進行する。この場合、プリ電子レンズの配置部分では
電子の速度が未だ小さいので、第1の偏向は比較的大き
な偏向になり、主電子レンズの配置部分では電子の速度
が大きくなっているので、第2の偏向は比較的小さい偏
向になる。一方、例えば、第5グリッド25の近傍で発
生した正イオンは、主電子レンズによってインラインの
内側方向(図6の下側方向)に第1の偏向を受け、次い
で、プリ電子レンズによってインラインの外側方向(図
6の上側方向)に第2の偏向を受け、赤色(R)用含浸
形カソード22Rの電子放出面に衝突するような軌道2
7に沿って進行する。この場合、主電子レンズの配置部
分では、正イオンの速度が未だ小さいので、第1の偏向
は比較的大きな偏向になり、プリ電子レンズの配置部分
では、正イオンの速度が大きくなっているので、第2の
偏向はかなり小さい偏向、もしくは無偏向になる。
As shown in FIG. 6, in the red (R) side gun, the red (R) impregnated cathode 22R is used.
The electrons emitted from the electron beam undergo a first deflection in the in-line outward direction (upper direction in FIG. 6) by the pre-electron lens, and then in the in-line inward direction (downward direction in FIG. 6) by the main electron lens. After being deflected by 2, the light travels along a trajectory 26 in which a shadow mask (not shown) converges with electrons of the other two colors, green (G) and blue (B). In this case, the velocity of the electrons is still small in the portion where the pre-electron lens is arranged, so that the first deflection is relatively large, and the velocity of the electron is large in the portion where the main electron lens is arranged. The deflection will be a relatively small deflection. On the other hand, for example, positive ions generated in the vicinity of the fifth grid 25 are first deflected in the in-line inward direction (downward direction in FIG. 6) by the main electron lens, and then are in-line outside by the pre-electron lens. Orbit 2 which receives a second deflection in the direction (upward direction in FIG. 6) and collides with the electron emission surface of the impregnated cathode 22R for red (R).
Proceed along 7. In this case, since the velocity of positive ions is still small in the arrangement portion of the main electron lens, the first deflection is relatively large deflection, and the velocity of positive ions is large in the arrangement portion of the pre-electron lens. , The second deflection can be a fairly small deflection or no deflection.

【0045】この場合、正イオンについて着目すれば、
主電子レンズの配置部分においては、速度が遅いために
大きな偏向を受けるのに対して、プリ電子レンズの配置
部分においては、速度が速くて殆んど偏向を受けないた
め、この正イオンがプリ電子レンズの配置部分を通って
赤色(R)用含浸形カソード22Rの電子放出面に衝突
する際は、その電子放出面の中央部分ではなく、センタ
ーガン方向にΔxだけ偏った部分に主として衝突するよ
うになる。
In this case, focusing on positive ions,
In the arrangement part of the main electron lens, the velocity is slow and therefore it is largely deflected, whereas in the arrangement part of the pre-electron lens, the velocity is fast and almost no deflection is made. When it collides with the electron emission surface of the red (R) impregnated cathode 22R through the arrangement portion of the electron lens, it mainly collides not with the central portion of the electron emission surface but with the portion deviated by Δx in the direction of the center gun. Like

【0046】このため、赤色(R)用サイドガンにおい
て、赤色(R)用含浸形カソード22Rの電子放出面に
おける凹部20Rの配置箇所を、その電子放出面の中央
部分からセンターガン方向にΔxだけ偏った部分に選べ
ば、前述のように、正イオンの衝突による電子放出面の
原子層の損傷の比較的大きな部分の電子放出に対する寄
与をかなり少なくさせることができ、実質的に赤色
(R)用含浸形カソード22Rの耐イオン衝撃性の向上
の実現を計ることができる。
Therefore, in the red (R) side gun, the recessed portion 20R is disposed on the electron emitting surface of the red (R) impregnated cathode 22R by Δx from the center of the electron emitting surface toward the center gun. If the biased portion is selected, as described above, the contribution of the relatively large portion of the damage of the atomic layer on the electron emission surface due to the collision of the positive ions to the electron emission can be considerably reduced, and the red (R) color can be substantially reduced. It is possible to realize the improvement of the ion impact resistance of the impregnated cathode 22R.

【0047】また、インライン形の電子銃の他方のサイ
ドガン、例えば、青色(B)用含浸形カソード22Bを
有する青色(B)用サイドガンについても、前述の赤色
(R)用サイドガンの場合と全く同様であって、やはり
青色(B)用含浸形カソード22Bの電子放出面におけ
る凹部20Bの配置箇所を、その電子放出面の中央部分
からセンターガン方向にΔxだけ偏った部分に選べば、
同様に、正イオンの衝突による電子放出面の原子層の損
傷の比較的大きな部分の電子放出に対する寄与をかなり
少なくさせることができ、実質的に青色(B)用含浸形
カソード22Bの耐イオン衝撃性の向上の実現を計るこ
とができる。
Further, as for the other side gun of the in-line type electron gun, for example, the blue (B) side gun having the impregnated cathode 22B for blue (B) is also the case of the above-mentioned red (R) side gun. If the location of the recess 20B on the electron emission surface of the blue (B) impregnated cathode 22B is selected to be a portion deviated from the center of the electron emission surface by Δx in the center gun direction,
Similarly, the contribution of the relatively large part of the damage of the atomic layer of the electron emission surface due to the collision of positive ions to the electron emission can be made considerably small, and the ion impingement of the impregnated cathode 22B for blue (B) can be substantially reduced. It is possible to measure the improvement of sex.

【0048】なお、前述のサイドガンを構成する含浸形
カソードの電子放出面の凹部については、その配置箇所
をセンターガン方向に偏った部分に選んだ例を示したも
のであるが、この凹部の電子放出面上の第グリッド側か
ら見た外縁形状がインライン方向に長い非円形、例え
ば、横長のスリット状とした場合には、その凹部をセン
ターガン方向に偏らせる必要がないことがあり得る。
Regarding the concave portion of the electron emitting surface of the impregnated cathode which constitutes the side gun described above, an example is shown in which the arrangement location is selected to be a portion deviated in the direction of the center gun. When the outer edge shape of the electron emission surface viewed from the grid side is a non-circular shape that is long in the in-line direction, for example, a horizontally long slit shape, it may not be necessary to deviate the concave portion toward the center gun.

【0049】また、凹部の電子放出面に垂直方向の断面
の深さもしくは凹部の電子放出面上の第1グリッド側か
ら見た外縁の径を、インラインの外側方向よりセンター
ガン方向で大きくした場合にも、その凹部をセンターガ
ン方向に偏らせる必要がないことがあり得る。
When the depth of the cross section of the recess in the direction perpendicular to the electron emission surface or the diameter of the outer edge of the recess as viewed from the first grid side on the electron emission surface is made larger in the center gun direction than in the inline outer direction. However, it may not be necessary to deviate the recess toward the center gun.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
含浸形カソードは、電子放出面の第1グリッドの電子ビ
ーム通過孔に対向した部分に凹部を設けているので、含
浸形カソードの電子放出面に印加される電界強度は、第
1グリッドの電子ビーム通過孔の中心に対向する部分に
比べてその周囲の部分が大きくなり、また、電子放出密
度も、電界強度の分布に対応して、第1グリッドの電子
ビーム通過孔の中心に対向する部分に比べてその周囲の
部分が大きくなるのに対し、正イオン入射密度は、既知
の含浸形カソードの正イオン入射密度の分布と同様に、
第1グリッドの電子ビーム通過孔の中心に対向する部分
が最大になり、中心に対向する部分から遠ざかるにした
がって急激に小さくなる。
As described above, according to the present invention,
Since the impregnated cathode has a recess in the portion of the electron emission surface facing the electron beam passage hole of the first grid, the electric field strength applied to the electron emission surface of the impregnated cathode is equal to that of the electron beam of the first grid. The surrounding area is larger than the area facing the center of the passage hole, and the electron emission density also corresponds to the area of the electron beam passage hole of the first grid in accordance with the distribution of the electric field strength. Compared to the distribution of the positive ion incident density of the known impregnated cathode, the positive ion incident density is
The portion of the first grid facing the center of the electron beam passage hole is maximized, and the distance is sharply reduced as the distance from the portion of the first grid facing the center is increased.

【0051】このため、電子放出面における正イオン入
射密度の最大の部分、即ち、正イオンの衝突によって多
く損傷される電子放出面の原子層は、電子放出の寄与が
比較的小さい部分に相当するので、電子放出密度が大き
い部分の電子放出面の原子層が正イオンの衝突によって
損傷される確率は既知の含浸形カソードに比べるとかな
り小さくなり、全体的に耐イオン衝撃性を向上させた電
子銃が得られるという効果がある。
Therefore, the portion where the incident density of positive ions on the electron emission surface is the maximum, that is, the atomic layer on the electron emission surface which is largely damaged by the collision of positive ions corresponds to the portion where the contribution of electron emission is relatively small. Therefore, the probability that the atomic layer on the electron emission surface of the portion where the electron emission density is high is damaged by the collision of positive ions is considerably smaller than that of the known impregnated cathode. It has the effect of getting a gun.

【0052】また、本発明によれば、プリ電子レンズや
主電子レンズの内部構造を変更するものではないので、
電子レンズ系の電界が乱されることがなく、しかも、電
子放出面の構造や状態を部分的に大きく変更するもので
ないので、電子放出面の製造を安価かつ簡単に行うこと
ができ、長期間にわたって安定な電子放出状態を維持で
きるという効果がある。
Further, according to the present invention, since the internal structure of the pre-electron lens or the main electron lens is not changed,
Since the electric field of the electron lens system is not disturbed, and the structure or state of the electron emission surface is not largely changed, the electron emission surface can be manufactured inexpensively and easily for a long period of time. There is an effect that a stable electron emission state can be maintained throughout.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる電子銃を装填させた電子管の一
実施例の構成の概要を示す断面構成図である。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing the outline of the configuration of an embodiment of an electron tube loaded with an electron gun according to the present invention.

【図2】図1に図示の電子管における電子銃の含浸形カ
ソード及び第1、第2グリッドの部分の構成を拡大して
示した断面構成図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional configuration diagram showing a configuration of an impregnated cathode and first and second grid portions of an electron gun in the electron tube shown in FIG.

【図3】本実施例の電子銃における含浸形カソードの電
子放出面上の電界強度分布、電子放出密度分布、正イオ
ン入射密度分布を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an electric field intensity distribution, an electron emission density distribution, and a positive ion incidence density distribution on an electron emission surface of an impregnated cathode in the electron gun of the present embodiment.

【図4】インライン形に配置の3本の含浸形カソードに
設ける凹部の配置箇所を示す上面図である。
FIG. 4 is a top view showing the locations of recesses provided in three in-line type impregnated cathodes.

【図5】インライン形の電子銃におけるセンターガン及
び一端部に配置のサイドガンの主要部の構成を示す断面
構成図である。
FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing the configuration of a main part of a center gun and a side gun arranged at one end of an in-line type electron gun.

【図6】インライン形の電子銃のサイドガンにおける電
子と正イオンの軌道を示す動作説明図である。
FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing trajectories of electrons and positive ions in a side gun of an in-line type electron gun.

【図7】既知の電子銃の含浸形カソードと第1及び第2
グリッドの部分の構成の概要を示す断面構成図である。
FIG. 7: Impregnated cathode of known electron gun and first and second
It is a cross-sectional block diagram which shows the outline of a structure of the part of a grid.

【図8】既知の電子銃における含浸形カソードの電子放
出面上の電界強度分布、電子放出密度分布、正イオン入
射密度分布を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing an electric field intensity distribution, an electron emission density distribution, and a positive ion incidence density distribution on an electron emission surface of an impregnated cathode in a known electron gun.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パネル部 2 ファンネル部 3 ネック部 4 螢光面 5 シャドウマスク 6 磁気シールド 7 偏向ヨーク 8 ピュリテイ調整マグネット 9 センタービームスタティックコンバーゼンス調整用
マグネット 10 サイドビームスタティックコンバーゼンス調整用
マグネット 11 電子銃 12 電子ビーム 13 陰極ペレット 13G 緑色(G)用陰極ペレット 13B 青色(B)用陰極ペレット 14 カップ 14G 緑色(G)用カップ 14B 青色(B)用カップ 15 スリーブ 15G 緑色(G)用スリーブ 15B 青色(B)用スリーブ 16 ヒータ 16G 緑色(G)用ヒータ 16B 青色(B)用ヒータ 17 第1グリッド 17G 緑色(G)用第1グリッド 17B 青色(B)用第1グリッド 18 第2グリッド 18G 緑色(G)用第2グリッド 18B 青色(B)用第2グリッド 19 低い仕事関数を持った金属膜 19G 緑色(G)用金属膜 19B 青色(B)用金属膜 20 凹部 20R 赤色(R)用凹部 20G 緑色(G)用凹部 20B 青色(B)用凹部 21 第1グリッド17の電子ビーム通過孔 21G 緑色(G)用第1グリッド17Gの電子ビーム
通過孔 21B 青色(B)用第1グリッド17Bの電子ビーム
通過孔 22R 赤色(R)用含浸形カソード 22G 緑色(G)用含浸形カソード 22B 青色(B)用含浸形カソード 23 第3グリッド 24 第4グリッド 25 第5グリッド 26 電子の軌道 27 正イオンの軌道
1 Panel Part 2 Funnel Part 3 Neck Part 4 Fluorescent Surface 5 Shadow Mask 6 Magnetic Shield 7 Deflection Yoke 8 Purity Adjusting Magnet 9 Center Beam Static Convergence Adjusting Magnet 10 Side Beam Static Convergence Adjusting Magnet 11 Electron Gun 12 Electron Beam 13 Cathode Pellet 13G Green (G) cathode pellet 13B Blue (B) cathode pellet 14 Cup 14G Green (G) cup 14B Blue (B) cup 15 Sleeve 15G Green (G) sleeve 15B Blue (B) sleeve 16 Heater 16G Green (G) heater 16B Blue (B) heater 17 First grid 17G Green (G) first grid 17B Blue (B) first grid 18 Second grid 18G Green (G) second grid 18B Second grid for blue (B) 19 Metal film with low work function 19G Metal film for green (G) 19B Metal film for blue (B) 20 Recess 20R Red (R) recess 20G Green (G) recess 20B Blue (B) recess 21 Electron beam passage hole of the first grid 17 21G Green (G) first grid 17G electron beam passage hole 21B Blue (B) first grid 17B electron beam passage hole 22R Red ( R) Impregnated cathode 22G Green (G) impregnated cathode 22B Blue (B) impregnated cathode 23 Third grid 24 Fourth grid 25 Fifth grid 26 Electron orbit 27 Orbit of positive ion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 29/48 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01J 29/48 A

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも含浸形カソードと複数のグリ
ッドとを有する電子銃において、前記含浸形カソード
は、電子放出面の第1グリッドの電子ビーム通過孔に対
向した部分に凹部を設けたことを特徴とする含浸形カソ
ードを備える電子銃。
1. An electron gun having at least an impregnated cathode and a plurality of grids, wherein the impregnated cathode is provided with a recess in a portion of an electron emission surface facing the electron beam passage hole of the first grid. An electron gun having an impregnated cathode.
【請求項2】 前記凹部は、前記電子放出面に垂直な軸
に対して回転対称形になるように形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の含浸形カソードを備える電
子銃。
2. The electron gun with an impregnated cathode according to claim 1, wherein the recess is formed so as to be rotationally symmetrical with respect to an axis perpendicular to the electron emission surface.
【請求項3】 前記凹部は、前記電子放出面の形状が前
記第1グリッドの電子ビーム通過孔の形状と相似形にな
るように形成されていることを特徴とする請求項1に記
載の含浸形カソードを有する電子銃。
3. The impregnation according to claim 1, wherein the recess is formed such that the shape of the electron emission surface is similar to the shape of the electron beam passage hole of the first grid. Electron gun with a cathode.
【請求項4】 前記凹部は、その電子放出面上の前記第
1グリッド側から見た外縁形状が非円形になるように形
成されていることを特徴とする請求項1に記載の含浸形
カソードを有する電子銃。
4. The impregnated cathode according to claim 1, wherein the recess has a non-circular outer edge shape on the electron emission surface when viewed from the first grid side. Electron gun with.
【請求項5】 前記含浸形カソードがインライン形に配
置されている場合、中央に配置の含浸形カソードの凹部
は電子放出面の略中央部分に設けられ、左右に配置の含
浸形カソードの凹部はそれぞれ電子放出面の中央に配置
の含浸形カソード側に偏った部分に設けられていること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の含浸形
カソードを有する電子銃。
5. When the impregnated cathode is arranged in an in-line type, the recess of the impregnated cathode arranged in the center is provided in a substantially central portion of the electron emission surface, and the recesses of the impregnated cathode arranged on the left and right are An electron gun having an impregnated cathode according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron gun is provided at a portion of each of the electron emitting surfaces, which is disposed in the center and is biased toward the impregnated cathode.
【請求項6】 前記含浸形カソードは、前記電子放出面
を含んだ多孔質基体部分が前記凹部とともに高融点金属
からなる多孔質焼結体のプレスによって構成されること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の含浸形
カソードを有する電子銃。
6. The impregnated cathode is characterized in that the porous substrate portion including the electron emission surface is formed together with the recess by pressing a porous sintered body made of a refractory metal. An electron gun having the impregnated cathode according to any one of claims 1 to 4.
JP3724694A 1994-03-08 1994-03-08 Electron gun with impregnated cathode Pending JPH07249366A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000026878A (en) * 1998-10-23 2000-05-15 김영남 Cathode elctrode structure of in-lin type electron gun of color braun tube
US6917148B2 (en) * 2002-04-25 2005-07-12 Thomson Licensing S. A. Oxide cathode for an electron gun, having a denser and thinner emissive zone

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