JPH0748347B2

JPH0748347B2 - 電子銃用の陰極とその製造方法

Info

Publication number: JPH0748347B2
Application number: JP29872589A
Authority: JP
Inventors: ヨンギンユン
Original assignee: 三星電管株式会社
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH03167735A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電子銃用の陰極とその製造方法に係るもので
ある。

ブラウン管における電子銃用の陰極は、バリウムを主要
成分とする三元炭酸塩をニッケル製の金属のカップ上に
被覆してから、これを酸化させて作られる。

一方、ブラブン管の画面の解像度は、電子銃から放出走
査されるビームの直径の大きさにより大変左右され、ビ
ームの直径が小さい程鮮明になる。これを実現しようと
すれば、電極の電流密度が高くなければならない。

しかし、従来の一般的な電子銃用の陰極における放出電
流密度は、１cm²当り1Aであって、高解像度を得るには
非常に低いという問題点がある。

今日、高品位のテレビジョンに対する関心が漸増してき
ており、陰極の電流密度を高め得る幾つかの方法が提案
されてきている。

その代表的な例としては、第４図（Ａ）に図示するよう
に分配型又は含浸型がある。分配型においては、モリブ
デン製のカップ11に充填された炭酸バリウム12を多孔性
の金属層13で被覆して、熱電子が多孔性の金属層13を通
じて放出されるようにする。含浸型においては、モリブ
デン製のカップ11に多孔性の金属層13のみを充填して置
き、これをバリウム（BaO）に酸化アルミニウム（Al
₂O₃）及び酸化カルシウム（CaO）等が化合された含浸化
合物に含浸させる。

また、これとは異なる例として第４図（Ｂ）に図示する
ように、多孔性の金属層13を含浸化合物に含浸させた含
浸金属層14を内部に配置し、その上面に多孔性の金属層
13を被覆接合させた空間分配型がある。この空間分配型
においては、含浸金属層14の厚さを制御し難い問題点が
あるため、実用化されてはいない。

発明が解決しようとする課題上述の陰極は、炭酸塩が加熱されて電流密度が増大する
時、ジュール熱によるバリウムの蒸発消耗を抑制するこ
とができるので、高電流密度においても十分な陰極の寿
命が保障されるという利点を有する。しかし、上層部の
多孔性の金属層に洞孔が形成されるため、下側の熱電子
放出物質が上層部に拡散されるまでの初期の活性化の時
間が長くなり、連動性を持つことができない欠点があ
る。その上、多孔性の金属層は大凡の場合タングステン
を主成分としているので、その間に酸化バリウム等の熱
電子放射物質が残留すると、ヒーターによる加熱時、次
の式で表示される反応副生物を生成するという問題点も
内包している。

〈式〉Ｗ＋3Ba3 Al₂O₆＋6CaO→3Ba2 CaAl₂O₆＋3Ba＋Ca3 WO₆ この時、反応副生物は多孔性の金属層の洞孔を埋めてし
まう。この現象の累積に因って、熱電子放射物質の拡散
速度は著しく低下してしまうという欠点がある。

そのため、今日の開発の傾向は多孔性の金属層にイリジ
ウム、オスミウム、レニウム等の特定の金属を被覆する
とか、又は含浸化合物の開発に重点を置いているが、そ
の成果は十分ではない。

従って、本発明の目的は、上述した従来技術の陰極にお
ける問題点を解決するために、高電流密度を備えると共
に連動性を示す。電子銃用の電極とその製造方法を提供
することである。

課題を解決するための手段本発明の製造方法は、モリブデンのカップに粉末状の還
元剤をカップの容積の10〜100％に受容して置き、その
上方を多孔性の金属層に溶接密閉する第１工程と、真空
炉内で含浸槽に入れて、溶融状態の含浸化合物がモリブ
デン製のカップに受容された還元剤に染み入るように含
浸させてバリウムが還元されるようにする第２工程と、
然しし上層の多孔性の金属層に不活性ガスを注入して、
含浸化合物によって閉鎖された洞孔を開通させる第３工
程と、で行なわれることを特徴とするものである。

上記の工程における多孔性の金属層は、開気孔率10〜40
％のタンステン焼結体やタンステンにニッケル、鉄、コ
バルトの中の一つ、又は一つ以上の0.05〜10wt％が添加
された焼結体にし、又還元剤としては純度99％以上のタ
ンステン粉末80〜100wt％、シリコン粉末０〜20wt％、
マグネシウム粉末０〜20wt％に組成された組成物で、粉
末の粒度が平均粒径１〜20μｍの範囲のものを使用す
る。

上記のタンステン焼結体の場合タンステンに含有される
添加元素の量が10wt％を越えると、還元効率が低下し、
また0.05wt％においては焼結温度が高くなる問題を起こ
す。通常、タンステン単一の焼結温度は2000℃である
が、本発明によるタンステン焼結温度は1200〜1500℃で
あり、この温度で焼結可能である。

含浸化合物としては酸化バリウム、酸化カルシウム及び
酸化アルミニウムを適当な比率で混合した通常のものを
使用することができ、その具体的な例として、次の表に
示す。

また、本発明の電極が持つ主な特徴は、モリブデン製の
カップの底面に凸面を形成し、ヒーター電極の上端部を
前記の凸面の内側に位置させて熱電子物質への熱伝導が
迅速に行なわれるように構成することにある。

実施例第１工程：第１図に図示する底面に凸突出部１を有するモリブデン
製のカップ２をスリーブ３に通常的なスポット溶接方式
で接合して一体にしたのち、純度99％以上のタンステン
粉末80wt％、シリコン粉末10wt％、マグネシウム粉末10
wt％に組成し、これらの平均の粒度が１〜10μｍである
還元剤４をモリブデン製のカップ２の容積の60％を受容
し、開気孔率30％のタンステン焼結体を多孔性の金属層
５にして前記のモリブデン製のカップ２の上方に溶接密
閉させて陰極体を作る。

第２工程：真空炉６の含浸槽７の内部に含浸化合物８を入れてこれ
を溶融状態にする。含浸化合物８は前述の表の中のＡを
選択した。

含浸化合物８が溶融状態になると、第１工程で得られた
陰極体を覆したそのまま含浸槽内に入れて、多孔性の金
属層５を通じて含浸化合物８がカップ２の内側に受容さ
れた還元剤４と接触するように含浸させる。

この過程において還元製４と含浸化合物８とが相互反応
してカップ２の内側に保全される状態にガラスバリウム
４′が還元される一方、多孔性の金属層５が有する多孔
質の洞孔に含浸化合物８が残存して開気孔率が低下する
ことになる。

第３工程：含浸の終了した陰極をガスノズル９に入れて不活性ガス
を注入して閉鎖された多孔質の洞孔を開通させる。この
工程において不活性ガスの注入は、ガスノズル９を通じ
て適当な圧力で噴射させて行なうか、又は真空雰囲気で
多孔性の金属層５をガスノズル９と連通させたのち、真
空解除し大気圧によって不活性ガスを多孔性の金属層に
注入しながら、塞がった洞孔が開通され得るようにする
こともできる。

上記の過程における不活性ガスが多孔性の金属層５に注
入される時、洞孔を閉鎖している含浸化合物を、その一
部がカップ２の内側に存在する空間に押し寄せながら、
気孔の半径が大きな洞孔を中心にして洞孔が再開通され
る。

不活性ガスによる洞孔の再開放率は、カップの内部の空
間面積、ガス導入速度、真空度、含浸化合物の粘度、多
孔性の金属層の気孔率及び気孔分布、多孔性の金属層内
の含浸化合物の占有面積により変化する。

上記のような工程を経た陰極体には、多孔性の金属層の
表面やカップ、あるいはスリーブの周囲に含浸化合物が
残留して凝固されてしまう場合が生ずる。この時アルミ
ナを利用した通常のショートブラースチング（Short Bl
asting）工程を行なって残留含浸化合物を除去すること
ができる。

このように製造された陰極体には、第２図に図示するよ
うに、ヒーターフィラメント10がスリーブ３側に挿入さ
れて全体として電子銃用の電極として構成される。

ヒーターフィラメント10は上端に尖頭部10′を有するも
ので、この尖頭部10′はカップ２が有する凸突出部１の
内側に位置する。これにより、ヒーターフィラメント10
からの熱伝導は凸突出部１を通じてカップ２の内部に均
一伝導されて、初期の活性化に所要される時間が大巾に
短縮される。

その結果、本発明の電極は連動性を持つようになる。

上記のヒーターフィラメント10の尖頭部10′あるいはカ
ップ２の凸突出部１の底面側には、必要な場合、絶縁層
を塗布することもできる。この絶縁層は、カップとヒー
ターフィラメントとの間の電気的な接触がそれないよう
にする役割を果たす。

本発明の電極と第４図（Ａ）、（Ｂ）に例示した従来の
分配型及び空間分配型の電極との性能の比較を第３図の
グラフに示す。

このグラフによると、含浸型の電極は初期には蒸発率が
高く、以後急速に低下して一番寿命が短い。空間分配型
は比較的その寿命が長い代わり初期のバリウムの蒸発率
が極端に低いので実用化するには問題がある。本発明の
電極は、バリウムの蒸発率が初期に比較的高く、短時間
内に均一な蒸発率を成すようになってその寿命も長くな
る。従って、電極は、備えなければならない諸般の特性
を一様に有するものであることが示された。

発明の効果本発明によると、カップの内部に還元剤と含浸化合物が
反応して生成されたガラスバリウムが濃縮状に存在して
おり、含浸時に塞がれる洞孔は最終の工程で不活性ガス
によって再開通され、カップの底面側の凸突出部を通じ
てヒーターフィラメントが均一に熱を加えてやるため、
従来の電極におけるバリウムの初期蒸発速度の高速化、
そして動作時の多孔性の金属層から示される反応副産物
による性能の低下及び寿命の短縮を改善するとともに、
バリウムの拡散が迅速に行なわれることによる連動性を
備える長所を得ることができる。

また、本発明は、含浸過程でガラスバリウムが生成され
てカップの内部に存在するため、製造後に行なう熱エイ
ジングの工程時間を大巾に短縮させ得る長所もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造工程を示す工程図、第２図は本発明による陰極構造体の構造図、第３図は本発明による陰極の性能向上を示す比較グラ
フ、第４図は従来の陰極構造体を図示する図であって、第４図（Ａ）は分配型の陰極構造体を示すものであり、第４図（Ｂ）は空間分配型の陰極構造体の構造図であ
る。図面の主要部分に対する符号の説明１……凸突出部２……モリブデン製のカップ４……還元剤４′……ガラスバリウム５……多孔性の金属層６……真空炉７……含浸槽８……含浸化合物９……ガスノズル 10……ヒーターフィラメント 10′……尖頭部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】還元剤を含浸化合物に含浸させてバリウム
を生成する電子銃用の陰極の製造方法において、次の工程順に行なわれることを特徴とする電子銃用の電
極の製造方法：第１工程：モリブデン製のカップに還元剤をカップ容積
の10〜100％に充填受容し、カップの上方に多孔性の金
属層を溶接させて密閉して電極体を形成する工程；第２工程：真空炉内で溶融状態の含浸化合物が受容され
た含浸槽に前記の工程の陰極体を含浸させてその内側に
還元剤と含浸化合物を接触反応させてガラスバリウムを
生成する工程；第３工程：含浸された陰極体の多孔性の金属層に不活性
ガスを注入して多孔性の金属層の洞孔を開通させる工
程。
【請求項２】前記の還元剤は、純度99％以上のタングス
テン粉末80〜100重量％、シリコン粉末０〜20重量％、
マグネシウム粉末０〜20重量％の組成比で組成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の電子銃用の陰極の製
造方法。
【請求項３】前記の多孔性の金属層の組成は、タングス
テンにニッケル、鉄、コバルトの中の一つ、あるいはそ
れ以上の0.05〜10重量％を添加することを特徴とする請
求項１記載の電子銃用の電極。
【請求項４】底面に凸突出部１を形成したモリブデン製
のカップ２の内側に、含浸化合物８と反応して生成され
るガラスバリウム４を受容し、その上面が多孔性の金属
層５で溶接密閉されるとともに、上端に尖頭部10′が形
成されているヒーターフィラメント10を前記の凸突出部
１の下側空間に配置して構成されることを特徴とする電
子銃用の電極。