JPH0760632B2 - 電子管用陰極 - Google Patents

電子管用陰極

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JPH0760632B2
JPH0760632B2 JP8871286A JP8871286A JPH0760632B2 JP H0760632 B2 JPH0760632 B2 JP H0760632B2 JP 8871286 A JP8871286 A JP 8871286A JP 8871286 A JP8871286 A JP 8871286A JP H0760632 B2 JPH0760632 B2 JP H0760632B2
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正人 斉藤
敬二 福山
勁二 渡部
豊一 鎌田
金治郎 佐野
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Description

【発明の詳細な説明】 〔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(S
i)、マグネシウム(Mg)などの還元性元素を微量含む
主成分がニッ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(11)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(3)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/cm
2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/cm2以上の電流密度は取り出せないものであ
る。但しこの電流密度は実質のカソード面積を考慮した
値である。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,Si
O2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)
表面近傍のニッ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ず、また、Ni基体金属からの電子放
射物質層のはく離現象が生ずるなどの問題があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高電流密度動作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するとともに、基体からの電子
放射物質層のはく離を防止し、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、主成分がニッケルから
なりシリコン及びマグネシウムのうち少なくとも一方を
含む還元性元素を含有した基体上に、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物とス
カンジウム金属の酸化物または水酸化物とを共沈させた
共沈物を電子放射物質層として被着形成したものであ
る。
〔作用〕
この発明において、アルカリ土類金属酸化物と希土類金
属酸化物は共沈したアルカリ土類金属塩とスカンジウム
金属の酸化物または水酸化物との混合塩粉末より形成し
ているので、微細な均一混合酸化物が得られる。その結
果、陰極の動作時に酸化バリウムと酸化スカンジウムが
反応して形成されるBaSc4O7などの複合酸化物が仕事関
数の低下を実現するとともに、熱負荷の高い高電流動作
下においても、基体と電子放射物質間のはく離現象が防
止されたものである。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例につきのべる。
まず、電子放射物質層(2)の形成方法について説明する
と、54.0重量%のバリウムイソプロポキシド〔Ba(OC
3H7)2〕,37.0重量%のストロニチウムイソプロポキシド
〔Sr(OC3H7)2〕,4.0重量%のカルシウムイソプロポキシ
ド〔Ca(OC3H7)2〕及び5.0重量%のスカンジウムイソプ
ロポキシド〔SC(OC3H7)2〕をn−ヘキサン中で十分混合
し、水を少量ずつ滴下しながら加水分解し、バリウム、
ストロンチウム、カルシウム及びスカンジウムの共沈混
合酸化物(12)を得る。得られた混合酸化物をニトロセル
ローズラツカーと酸酸ブチルと混合して、懸濁液を作成
する。
この様な方法で製造した電子放射物質懸濁液をニツケル
を主成分とする基体(1)上にスプレーにより、約80ミク
ロンの厚みで塗布した。その後電子管製造工程におい
て、四元酸化物の高温処理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
被着させた。このようにして作成した陰極を用いて2極
管真空管を作成し、試験したところ、700〜800℃で2〜
3.5A/cm2の電子放射が得られ、従来のものよりも高電流
が得られることが確認された。
第3図は、希土類が全く含有されていない電子放射物質
層(2)を有した従来例の電子管用陰極と、5重量%の酸
化スカンジウムをアルカリ土類金属酸化物に単に混合し
た電子放射物質層(2)を有した電子管用陰極と5重量%
の酸化スカンジウムとアルカリ土類金属酸化物との共沈
混合酸化物からなる電子放射物質層(2)を有した電子管
用陰極の3種類において、電流密度0.66A/cm2(1とす
る)に対し、電流密度が2倍、3.1倍、4倍である条件
で寿命試験を行い、電流密度と初期エミツシヨン電流に
対する6000時間でのエミツシヨン電流の比との関係を示
したものである。第3図からわかるように、スカンジウ
ム金属の酸化物または水酸化物とアルカリ土類金属の酸
化物または水酸化物を共沈させたこの実施例のものは従
来品及び、5重量%の酸化スカンジウムを混合した電子
放射物質層を有した陰極よりも、高電流密度動作下での
エミツシヨンの低下をさらに防止する効果が確認でき
た。
また、第4図は、上記3種類の電子管用陰極において、
同様に電流密度0.66A/cm2とその2倍、3.1倍、4倍の電
流密度条件で寿命試験を行ない6000時間での電流密度と
電子放射物質層(2)のはく離の頻度との関係を示したも
のである。この第4図から明らかなように、従来の陰極
は、電流密度を4倍にすると、40%程度のはく離現象を
生じる。電子放射物質層に5重量%の酸化スカンジウム
を混合した電子間用陰極も10%程度ではあるが、はく離
現象を生じてしまう。しかしスカンジウム金属の酸化物
または水酸化物とアルカリ土類金属の酸化物または水酸
化物を共沈させた本実施例のものは、高電流密度動作下
でのはく離が認められなかつた。
従来の電子放射物質層(2)を用いた陰極では、基体(1)と
電子放射物質層(2)との界面近傍で、BaSiO3及びMgO,SiO
2などの複合酸化物層(中間層)が形成され還元剤であ
るシリコン,マグネシウムの拡散速度を抑制するととも
に、高絶縁性であるために電流の流れも阻害してしま
う。その結果高電流密度動作下では前述の反応(1),(2)
が不十分となりエミツシヨン低下が大きく、さらにこれ
ら中間層のジユール熱により熱負荷が増し、上述のはく
離現象が生じる。一方、酸化スカンジウムを電子放射物
質層に添加することにより、酸化スカンジウムは解離し
てNi基体とNi−Scの固溶体又は金属間化合物を形成し、
Ni粒界での上記中間層の形成反応を抑制するので、高電
流密度化においても前述の反応(1)(2)が電子放射物質層
内で十分に起こり、エミツシヨン維持特性が優れたもの
となる。また、中間層のジユール熱による熱負荷をも抑
えることができ、はくり現象の低減が可能になる。
さらに、この発明においては、スカンジウムとアルカリ
土類金属との共沈混合酸化物を用いているので、酸化ス
カンジウムと酸化バリウムとの反応によるBaSc4O7の形
成が十分に行なわれ、BaSc4O7からのエミツシヨン効果
が付加され、高電流密度でのエミツシヨン特性が一段と
優れたものになる。さらに、上記混合酸化物は、均一で
微粒子状であるため、上述のNi−Sc層が、Niベースメタ
ル表面全体に均一に形成されるので、中間層の形成を抑
止する効果が極めて大きく、はくり現象が生じないと考
えられる。
なお、上記実施例においては、共沈方法としてアルカリ
土類金属及び希土類金属のアルコキシド塩をn−ヘキサ
ンを溶媒として加水分解させ混合酸化物を得たものを用
いたが、他の方法、例えばアルカリ土類金属及び希土類
金属の硝酸塩を混水に溶解させ、炭酸アンモニウムとエ
チルアルコールより混合水酸化物を得、電子銃製作時の
加熱処理により混合酸化物を得る方法においても同様の
効果が確認された。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明は主成分がニッケルからなりシ
リコン及びマグネシウムのうち少なくとも一方を含む還
元性元素を含有した基体上に、少なくともバリウムを含
むアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物とスカンジ
ウム金属の酸化物または水酸化物とを共沈させた共沈物
を電子放射物質層として被着形成するように構成したの
で、希土類金属酸化物が電子放射物質層に含まれていな
い従来のものに対して3〜6倍の高電流密度動作での長
寿命を実現し、またはく離にも強い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ものである。
【図面の簡単な説明】
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、電流密度と
エミツシヨン電流値比との関係を示す図、第4図は、電
流密度と電子放射物質層(2)のはく離頻度との関係を示
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。
フロントページの続き (72)発明者 渡部 勁二 神奈川県鎌倉市大船2丁目14番40号 三菱 電機株式会社商品研究所内 (72)発明者 鎌田 豊一 京都府長岡京市馬場図所1番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (72)発明者 佐野 金治郎 京都府長岡京市馬場図所1番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (56)参考文献 特開 昭49−12758(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主成分がニッケルからなりシリコン及びマ
    グネシウムのうち少なくとも一方を含む還元性元素を含
    有した基体上に、少なくともバリウムを含むアルカリ土
    類金属の酸化物または水酸化物とスカンジウム金属の酸
    化物または水酸化物とを共沈させた共沈物を電子放射物
    質層として被着形成したことを特徴とする電子管用陰
    極。
  2. 【請求項2】2A/cm2〜3.5A/cm2の電流密度下で動作する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子管用
    陰極。
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