JPH0775140B2 - 電子管用陰極 - Google Patents
電子管用陰極Info
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- JPH0775140B2 JPH0775140B2 JP40888490A JP40888490A JPH0775140B2 JP H0775140 B2 JPH0775140 B2 JP H0775140B2 JP 40888490 A JP40888490 A JP 40888490A JP 40888490 A JP40888490 A JP 40888490A JP H0775140 B2 JPH0775140 B2 JP H0775140B2
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Description
【０００１】
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】図２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(Si)、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。
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(Si)、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。
【０００３】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
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属（Ba、S
r、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によって加熱する。この時、ア
ルカリ土類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。
て、基体１への電子放射物質層２の被着は次の様にして
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属（Ba、S
r、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によって加熱する。この時、ア
ルカリ土類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。
【０００４】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(B
aO) であれば次式(1) 、(2) の様に反応するものであ
る。
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(B
aO) であれば次式(1) 、(2) の様に反応するものであ
る。
【０００５】
【化１】
【０００６】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／cm2 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っ
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。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との界面にSiO2、MgO ある
いは BaO・SiO2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っ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(B
a)が生成されないことが考えられている。
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／cm2 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っ
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。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との界面にSiO2、MgO ある
いは BaO・SiO2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っ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(B
a)が生成されないことが考えられている。
【０００７】また、従来の電子管用陰極としては特開昭
59-20941号公報に、上記した図２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板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。
59-20941号公報に、上記した図２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板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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】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ないという
問題があった。また、後者に示したものにおいては、ニ
ッケルを主成分とする基体１の製作時にLaNi5 及びLa2O
3 を含有させるため、基体１内のLaNi5 及びLO2O3 の含
有状態のばらつきなどが生じ易かつた。
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ないという
問題があった。また、後者に示したものにおいては、ニ
ッケルを主成分とする基体１の製作時にLaNi5 及びLa2O
3 を含有させるため、基体１内のLaNi5 及びLO2O3 の含
有状態のばらつきなどが生じ易かつた。
【０００９】この発明は上記した点に鑑みてなされたも
のであり、高電流密度下において基体と電子放射物質層
との界面近傍の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し、長時間にわたって安定したエミ
ッション特性を有し、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。
のであり、高電流密度下において基体と電子放射物質層
との界面近傍の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し、長時間にわたって安定したエミ
ッション特性を有し、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電子管用
陰極は、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸
化物とを主成分とし、0.1 〜20重量％の希土類金属酸化
物を含んだ電子放射物質層をニッケルを主成分とし、還
元性元素を含んだ基体上に被着形成し、1.32Ａ／cm2 〜
2.64Ａ／cm2 の範囲内の高電流密度下で動作させたもの
である。また、その電子管用陰極としてテレビ用陰極に
用いたものである。
陰極は、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸
化物とを主成分とし、0.1 〜20重量％の希土類金属酸化
物を含んだ電子放射物質層をニッケルを主成分とし、還
元性元素を含んだ基体上に被着形成し、1.32Ａ／cm2 〜
2.64Ａ／cm2 の範囲内の高電流密度下で動作させたもの
である。また、その電子管用陰極としてテレビ用陰極に
用いたものである。
【００１１】さらに、この発明に係る電子管用陰極は、
0.3 〜20重量％の希土類金属酸化物の成分を含み、該希
土類金属酸化物が酸化スカンジウムあるいは酸化イツト
リウムの少なくとも一方とした電子放射物質層を、ニッ
ケルを主成分とし、還元性元素を含んだ基体上に被着形
成させたものである。さらにまた、0.3 〜15重量％の希
土類金属酸化物の成分を含んだ電子放射物質層を、ニッ
ケルを主成分とし、シリコンあるいはマグネシウムの少
なくとも一方を含む還元性元素を含んだ基体上に被着形
成させたものである。
0.3 〜20重量％の希土類金属酸化物の成分を含み、該希
土類金属酸化物が酸化スカンジウムあるいは酸化イツト
リウムの少なくとも一方とした電子放射物質層を、ニッ
ケルを主成分とし、還元性元素を含んだ基体上に被着形
成させたものである。さらにまた、0.3 〜15重量％の希
土類金属酸化物の成分を含んだ電子放射物質層を、ニッ
ケルを主成分とし、シリコンあるいはマグネシウムの少
なくとも一方を含む還元性元素を含んだ基体上に被着形
成させたものである。
【００１２】
【作用】この発明においては、電子放射物質層中に含有
された0.1 〜20重量％の希土類金属酸化物が、電子放射
物質層を基体に被着形成する際の活性化時に、アルカリ
土類金属の炭酸塩が分解する際、あるいは陰極としての
動作中に酸化バリウムが解離反応を起こす際に基体が酸
化する反応を防止するとともに、電子放射物質層中への
基体に含有された還元性元素の拡散を適度に制御し、還
元性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と電子
放射物質層との界面近傍に集中的に形成されることを防
止し、中間層を電子放射物質層内に分散させるものであ
る。
された0.1 〜20重量％の希土類金属酸化物が、電子放射
物質層を基体に被着形成する際の活性化時に、アルカリ
土類金属の炭酸塩が分解する際、あるいは陰極としての
動作中に酸化バリウムが解離反応を起こす際に基体が酸
化する反応を防止するとともに、電子放射物質層中への
基体に含有された還元性元素の拡散を適度に制御し、還
元性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と電子
放射物質層との界面近傍に集中的に形成されることを防
止し、中間層を電子放射物質層内に分散させるものであ
る。
【００１３】
【実施例】実施例１．以下にこの発明の一実施例を図１
に基づいて説明する。図において、２は基体１の底部上
面に被着され、少なくともバリウムを含み、他にストロ
ンチウムあるいは／及びカルシウムを含むアルカリ土類
金属酸化物11を主成分とし、0.1 〜20重量％の酸化スカ
ンジウム、酸化イツトリウム等の希土類金属酸化物12を
含んだ電子放射物質層である。
に基づいて説明する。図において、２は基体１の底部上
面に被着され、少なくともバリウムを含み、他にストロ
ンチウムあるいは／及びカルシウムを含むアルカリ土類
金属酸化物11を主成分とし、0.1 〜20重量％の酸化スカ
ンジウム、酸化イツトリウム等の希土類金属酸化物12を
含んだ電子放射物質層である。
【００１４】次に、この様に構成された電子管用陰極に
おいて、基板１への電子放射物質層２の被着方法につい
て説明すると、まず、バリウム、ストロンチウム、カル
シウムの三元炭酸塩に酸化スカンジウム粉末あるいは酸
化イツトリウム粉末を所望の重量％（上記三元炭酸塩が
全て酸化物になるとしての重量％）添加混合し、懸濁液
を作成する。この懸濁液をニッケルを主成分とする基体
１上にスプレイにより約80ミクロンの厚みで塗布し、そ
の後、従来のものと同様に、炭酸塩から酸化物への分解
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に被着せしめるものである。
おいて、基板１への電子放射物質層２の被着方法につい
て説明すると、まず、バリウム、ストロンチウム、カル
シウムの三元炭酸塩に酸化スカンジウム粉末あるいは酸
化イツトリウム粉末を所望の重量％（上記三元炭酸塩が
全て酸化物になるとしての重量％）添加混合し、懸濁液
を作成する。この懸濁液をニッケルを主成分とする基体
１上にスプレイにより約80ミクロンの厚みで塗布し、そ
の後、従来のものと同様に、炭酸塩から酸化物への分解
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に被着せしめるものである。
【００１５】この様な方法で方法で被着される電子放射
物質層２に含有される希土類金属酸化物 (Sc2O3 、Y
2O3) の含有量を種々変えた電子管用陰極を種々作成
し、この電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、
種々の電流密度で寿命試験を行ない、エミツシヨン電流
の変化を調べた結果、図３及び図４の結果を得た。図３
は従来のテレビ用陰極としての電流密度0.66Ａ／cm2 の
3.1倍（2.05Ａ／cm2 ）で動作させた時の５重量％のSc
2O3 が含有された電子放射物質層２を有した電子管用陰
極、12重量％のY2O3が含有された電子放射物質層２を有
した電子管用陰極の寿命特性と希土類金属酸化物が全く
含有されていない電子放射物質層２を有した従来の寿命
特性との関係を示したものである。この図３から明らか
なように希土類金属酸化物が含有された本実施例のもの
は従来例のものに対して高電流密度動作でのエミツシヨ
ン劣化が少ないものである。
物質層２に含有される希土類金属酸化物 (Sc2O3 、Y
2O3) の含有量を種々変えた電子管用陰極を種々作成
し、この電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、
種々の電流密度で寿命試験を行ない、エミツシヨン電流
の変化を調べた結果、図３及び図４の結果を得た。図３
は従来のテレビ用陰極としての電流密度0.66Ａ／cm2 の
3.1倍（2.05Ａ／cm2 ）で動作させた時の５重量％のSc
2O3 が含有された電子放射物質層２を有した電子管用陰
極、12重量％のY2O3が含有された電子放射物質層２を有
した電子管用陰極の寿命特性と希土類金属酸化物が全く
含有されていない電子放射物質層２を有した従来の寿命
特性との関係を示したものである。この図３から明らか
なように希土類金属酸化物が含有された本実施例のもの
は従来例のものに対して高電流密度動作でのエミツシヨ
ン劣化が少ないものである。
【００１６】また、図４は希土類金属酸化物であるSc2O
3 及びY2O3の添加比率を種々変えた電子放射物質層２を
有した電子管用陰極において電流密度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
条件で寿命テストを行い、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。この図４から判るように、希土
類金属酸化物であるSc2O3 、Y2O3が 0.1重量％以上の添
加率になると、高電流密度動作下でのエミツシヨン低下
を防止する効果があり、図示していないがSc2O3 、Y2O3
は20wt％の添加率までこの効果が確認できた。次に、希
土類金属酸化物であるSc2O3 の添加比率を0.1 、１、
５、10、20、25重量％の６種類に変化させた電子放射物
質層２を有した陰極を各々ＴＶ用ブラウン管に組込んで
所定の工程を経てＴＶ用ブラウン管を作成した。
3 及びY2O3の添加比率を種々変えた電子放射物質層２を
有した電子管用陰極において電流密度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
条件で寿命テストを行い、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。この図４から判るように、希土
類金属酸化物であるSc2O3 、Y2O3が 0.1重量％以上の添
加率になると、高電流密度動作下でのエミツシヨン低下
を防止する効果があり、図示していないがSc2O3 、Y2O3
は20wt％の添加率までこの効果が確認できた。次に、希
土類金属酸化物であるSc2O3 の添加比率を0.1 、１、
５、10、20、25重量％の６種類に変化させた電子放射物
質層２を有した陰極を各々ＴＶ用ブラウン管に組込んで
所定の工程を経てＴＶ用ブラウン管を作成した。
【００１７】図５は初期電子放射電流特性の測定結果を
示す図で、縦軸は最大陰極電流、横軸は酸化スカンジウ
ムの添加比率を示す。図５から明らかなように、酸化ス
カンジウムの添加比率が20wt％を越えると、初期の電子
放射電流の低下が著しくなる。すなわち、これら希土類
金属酸化物であるSc2O3 及びY2O3の添加率が20重量％を
越えると、製造工程を経た後新たに長時間のエージング
を行わないとエミツシヨン電流の安定な取り出しが困難
となり、実用的でなかった。従って、電子放射物質層２
における希土類金属酸化物の含有量は 0.1〜20重量％の
範囲にする必要があるものである。特に 0.3〜15重量％
の範囲で上記した効果が顕著であった。
示す図で、縦軸は最大陰極電流、横軸は酸化スカンジウ
ムの添加比率を示す。図５から明らかなように、酸化ス
カンジウムの添加比率が20wt％を越えると、初期の電子
放射電流の低下が著しくなる。すなわち、これら希土類
金属酸化物であるSc2O3 及びY2O3の添加率が20重量％を
越えると、製造工程を経た後新たに長時間のエージング
を行わないとエミツシヨン電流の安定な取り出しが困難
となり、実用的でなかった。従って、電子放射物質層２
における希土類金属酸化物の含有量は 0.1〜20重量％の
範囲にする必要があるものである。特に 0.3〜15重量％
の範囲で上記した効果が顕著であった。
【００１８】このように電子放射物質層２に希土類金属
酸化物を含有した効果を詳細に調査するために、図３の
実験結果において6000時間でのエミツシヨン電流測定
後、従来品及び５重量％のSc2O3 を含有した電子放射物
質層２を有した電子管用陰極の断面を電子ビームＸ線マ
イクロアナライザー（EPMA）によって分析を行った結
果、図６及び図７の結果を得た。図６は従来の希土類金
属酸化物が全く含有されていない電子放射物質層２を有
した電子管用陰極の実験結果を示すものであり、図６か
ら明らかなように、基板１であるニッケルと電子放射物
質層２との界面近傍に、基体１内に含有された還元剤で
ある、Si、Mgが偏析しており、この偏析状態は基体１と
電子放射物質層２の界面より基体１側の約５μの深さの
位置及び上記界面より電子放射物質層２への約３〜５μ
の位置に還元剤であるSi及びMgのピークが同時に確認さ
れ、Siはさらに上記界面より電子放射物質層２側への約
13μの位置に最大のピークが観察された。
酸化物を含有した効果を詳細に調査するために、図３の
実験結果において6000時間でのエミツシヨン電流測定
後、従来品及び５重量％のSc2O3 を含有した電子放射物
質層２を有した電子管用陰極の断面を電子ビームＸ線マ
イクロアナライザー（EPMA）によって分析を行った結
果、図６及び図７の結果を得た。図６は従来の希土類金
属酸化物が全く含有されていない電子放射物質層２を有
した電子管用陰極の実験結果を示すものであり、図６か
ら明らかなように、基板１であるニッケルと電子放射物
質層２との界面近傍に、基体１内に含有された還元剤で
ある、Si、Mgが偏析しており、この偏析状態は基体１と
電子放射物質層２の界面より基体１側の約５μの深さの
位置及び上記界面より電子放射物質層２への約３〜５μ
の位置に還元剤であるSi及びMgのピークが同時に確認さ
れ、Siはさらに上記界面より電子放射物質層２側への約
13μの位置に最大のピークが観察された。
【００１９】図示していないが電子放射物質中のこれら
Mg、Siのピークの位置と同一箇所でBaのピークの存在も
確認された。これら、Si、Mg、Baのピークは酸素のピー
クとほぼ一致するので、これらの金属は酸化物あるいは
複合酸化物として存在していると考えられる。さらに、
基体１中には少量のSiの存在が確認された。このよう
に、高電流密度動作の従来品においては、基体１と電子
放射物質層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒界で
は、SiO2、MgO 及びこれらの複合酸化物層が形成され、
さらに上記界面から電子放射物質層２の位置には BaO、
MgO 、SiO2の複合酸化物層が形成されていることがわか
るものである。上記したSiO2・MgO 層及び BaO・SiO2層
は基体１内から電子放射物質層２内への還元剤であるS
i、Mgの拡散速度を抑制するとともに高絶縁であるため
に電流の流れを阻害し、ついには電子放射物質内での絶
縁破壊による損耗をもたらすことになるものである。
Mg、Siのピークの位置と同一箇所でBaのピークの存在も
確認された。これら、Si、Mg、Baのピークは酸素のピー
クとほぼ一致するので、これらの金属は酸化物あるいは
複合酸化物として存在していると考えられる。さらに、
基体１中には少量のSiの存在が確認された。このよう
に、高電流密度動作の従来品においては、基体１と電子
放射物質層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒界で
は、SiO2、MgO 及びこれらの複合酸化物層が形成され、
さらに上記界面から電子放射物質層２の位置には BaO、
MgO 、SiO2の複合酸化物層が形成されていることがわか
るものである。上記したSiO2・MgO 層及び BaO・SiO2層
は基体１内から電子放射物質層２内への還元剤であるS
i、Mgの拡散速度を抑制するとともに高絶縁であるため
に電流の流れを阻害し、ついには電子放射物質内での絶
縁破壊による損耗をもたらすことになるものである。
【００２０】これに対して、本実施例である希土類金属
酸化物であるSc2O3 を含有した電子放射物質層２を有す
る電子管用陰極においては、図７にその実験結果を示す
ように基体１内に含有された還元剤であるSi、Mgは平均
的に分散されており、上記図６に示した従来例のものの
ように基体１と電子放射物質層２との界面近傍に、これ
ら還元剤のピークが全く存在していないものである。こ
のことは次の理由によるものと判断される。つまり活性
化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が酸化物へと分解する
場合、あるいは電子管用陰極の動作時に BaOなどが解離
反応を起こす場合において、希土類金属酸化物が基体１
の酸化を防ぐことに起因しているものと考えられる。
酸化物であるSc2O3 を含有した電子放射物質層２を有す
る電子管用陰極においては、図７にその実験結果を示す
ように基体１内に含有された還元剤であるSi、Mgは平均
的に分散されており、上記図６に示した従来例のものの
ように基体１と電子放射物質層２との界面近傍に、これ
ら還元剤のピークが全く存在していないものである。こ
のことは次の理由によるものと判断される。つまり活性
化時にアルカリ土類金属の炭酸塩が酸化物へと分解する
場合、あるいは電子管用陰極の動作時に BaOなどが解離
反応を起こす場合において、希土類金属酸化物が基体１
の酸化を防ぐことに起因しているものと考えられる。
【００２１】例えば、希土類金属酸化物が基体１の酸化
を防ぐことに起因しているものと考えられる。例えば、
希土類金属酸化物が酸化スカンジウム(Sc2O3）である場
合の反応は次式(4)(6)の様になるものである。
を防ぐことに起因しているものと考えられる。例えば、
希土類金属酸化物が酸化スカンジウム(Sc2O3）である場
合の反応は次式(4)(6)の様になるものである。
【００２２】
【化２】
【００２３】従って、上式(3)(5)から明らかなように、
希土類金属酸化物を含有していない電子放射物質層２を
有した電子管用陰極においては、寿命初期において既に
基体１と電子放射物質層２との界面に形成されたニッケ
ルの酸化物と基体１中の還元剤であるSi、Mgとが反応
し、SiO2・MgO2が界面の最表層及びその近傍の粒界中に
形成されることになる。そのため、還元剤であるSi、Mg
の電子放射物質層２中への拡散は上記SiO2・MgO の酸化
物層に律速され、反応１，２のサイト（場所）は該酸化
物層の近傍に形成される。
希土類金属酸化物を含有していない電子放射物質層２を
有した電子管用陰極においては、寿命初期において既に
基体１と電子放射物質層２との界面に形成されたニッケ
ルの酸化物と基体１中の還元剤であるSi、Mgとが反応
し、SiO2・MgO2が界面の最表層及びその近傍の粒界中に
形成されることになる。そのため、還元剤であるSi、Mg
の電子放射物質層２中への拡散は上記SiO2・MgO の酸化
物層に律速され、反応１，２のサイト（場所）は該酸化
物層の近傍に形成される。
【００２４】そのため、特に高電流密度で動作する場
合、(1)(2)の反応が活発に行われ、還元剤による酸化物
SiO2・MgO が上記酸化物層の近傍に集中して生成され、
(1)(2)の反応が進むとともに還元元素であるSi、Mgの電
子放射物質中への拡散がますます抑制され、エミツシヨ
ン低下が著しくなる。
合、(1)(2)の反応が活発に行われ、還元剤による酸化物
SiO2・MgO が上記酸化物層の近傍に集中して生成され、
(1)(2)の反応が進むとともに還元元素であるSi、Mgの電
子放射物質中への拡散がますます抑制され、エミツシヨ
ン低下が著しくなる。
【００２５】一方、本発明の実施例である希土類金属酸
化物を含有した電子放射物質層２を有した電子管用陰極
においては、電子放射物質層２中の希土類金属酸化物が
基体１のニッケルの酸化反応を防止するので、還元元素
であるSi、Mgは基体１内の結晶粒界またはその近傍で酸
化物層を形成せず、電子放射物質層中へと容易に拡散し
ていき、(1)(2)の反応サイトは電子放射物質層２内の粒
界に形成され、従来例よりも分散された場所に反応サイ
トがある。
化物を含有した電子放射物質層２を有した電子管用陰極
においては、電子放射物質層２中の希土類金属酸化物が
基体１のニッケルの酸化反応を防止するので、還元元素
であるSi、Mgは基体１内の結晶粒界またはその近傍で酸
化物層を形成せず、電子放射物質層中へと容易に拡散し
ていき、(1)(2)の反応サイトは電子放射物質層２内の粒
界に形成され、従来例よりも分散された場所に反応サイ
トがある。
【００２６】さらに、電子放射物質層２中の希土類金属
酸化物が上記還元元素の電子放射物質層中への拡散を適
度に律速するので、長時間高電流密度下の動作後におい
ても安定で良好なエミツシヨン特性を維持できる。従っ
て、 0.1重量％未満の希土類金属酸化物の添加では基体
１の粒界近傍でSiO2・MgO の酸化物層を形成するのを抑
制する効果が不十分で、エミツシヨン特性の低下が現れ
始める。また、20重量％より多い添加では電子放射物質
内での還元元素の拡散を抑制する機能が大になり、エミ
ツシヨン電流の安定な取り出しに長時間のエージングが
必要となる。
酸化物が上記還元元素の電子放射物質層中への拡散を適
度に律速するので、長時間高電流密度下の動作後におい
ても安定で良好なエミツシヨン特性を維持できる。従っ
て、 0.1重量％未満の希土類金属酸化物の添加では基体
１の粒界近傍でSiO2・MgO の酸化物層を形成するのを抑
制する効果が不十分で、エミツシヨン特性の低下が現れ
始める。また、20重量％より多い添加では電子放射物質
内での還元元素の拡散を抑制する機能が大になり、エミ
ツシヨン電流の安定な取り出しに長時間のエージングが
必要となる。
【００２７】また、 0.1〜20重量％の希土類金属酸化物
の添加範囲であれば、基体１中への希土類金属の固溶現
象が確認され、かつ6000時間動作後（電流密度2.05Ａ／
cm2）に電子放射物質層２の基体１からのはくり現象が
皆無であった。因みに、従来の希土類金属酸化物が含有
されていない電子放射物質層２を有した電子管用陰極で
のはくり現象の発生ひん度は30％であった。
の添加範囲であれば、基体１中への希土類金属の固溶現
象が確認され、かつ6000時間動作後（電流密度2.05Ａ／
cm2）に電子放射物質層２の基体１からのはくり現象が
皆無であった。因みに、従来の希土類金属酸化物が含有
されていない電子放射物質層２を有した電子管用陰極で
のはくり現象の発生ひん度は30％であった。
【００２８】なお、上記実施例においては、希土類金属
酸化物としてSc2O3 及びY2O3を用いたものを説明したが
他の希土類金属酸化物でも同様の効果は得られたもの
の、特にSc2O3 、Y2O3、Ce2O3 においてその効果が顕著
であった。このように本発明は従来とほぼ同等の製造条
件で陰極を製造することができ、希土類金属酸化物の分
散状態なども比較的容易に制御できる。
酸化物としてSc2O3 及びY2O3を用いたものを説明したが
他の希土類金属酸化物でも同様の効果は得られたもの
の、特にSc2O3 、Y2O3、Ce2O3 においてその効果が顕著
であった。このように本発明は従来とほぼ同等の製造条
件で陰極を製造することができ、希土類金属酸化物の分
散状態なども比較的容易に制御できる。
【００２９】
【発明の効果】この発明は以上のように述べたように還
元性元素を含有した基体又はシリコンあるいはマグネシ
ウムの少なくとも一方を含む基体に被着される少なくと
もバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とす
る電子放射物質層に 0.1〜20重量％の希土類金属酸化物
を含有させたもの、さらに希土類金属酸化物が酸化スカ
ンジウムあるいは酸化イツトリウムの少なくとも一方と
したものとしたので、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２〜４倍、つま
り1.32Ａ／cm2 （＝0.66×２）〜2.64Ａ／cm2 （＝0.66
×４）の高電流密度動作下での長寿命を実現し、安価で
製造の制約の少な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。また、テレビ用陰極
に用いた場合には、従来の酸化物陰極と同様な動作温度
で使用できるため、ＴＶ用ブラウン管内の陰極部品の熱
変形に新たな影響を与えない。従って信頼性の高い陰極
が得られる。
元性元素を含有した基体又はシリコンあるいはマグネシ
ウムの少なくとも一方を含む基体に被着される少なくと
もバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とす
る電子放射物質層に 0.1〜20重量％の希土類金属酸化物
を含有させたもの、さらに希土類金属酸化物が酸化スカ
ンジウムあるいは酸化イツトリウムの少なくとも一方と
したものとしたので、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２〜４倍、つま
り1.32Ａ／cm2 （＝0.66×２）〜2.64Ａ／cm2 （＝0.66
×４）の高電流密度動作下での長寿命を実現し、安価で
製造の制約の少な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。また、テレビ用陰極
に用いた場合には、従来の酸化物陰極と同様な動作温度
で使用できるため、ＴＶ用ブラウン管内の陰極部品の熱
変形に新たな影響を与えない。従って信頼性の高い陰極
が得られる。
【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】従来の電子管用陰極を示す断面図である。
【図３】寿命試験時間とエミツシヨン電流との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】電流密度とエミツシヨン電流比との関係を示す
特性図である。
特性図である。
【図５】酸化スカンジンム含有率と最大陰極電流との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図６】図２のものの6000時間でのエミツシヨン電流測
定後の断面をEPMAによって測定した結果を示す特性図で
ある。
定後の断面をEPMAによって測定した結果を示す特性図で
ある。
【図７】図１のものを図６と同様に測定した結果を示す
特性図である。
特性図である。
１ 基体 ２ 電子放射物質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 (56)参考文献 特開 昭49−12758（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 主成分がニッケルからなり、還元性元素
を含む基体上に、少なくともバリウムを含むアルカリ土
類金属酸化物を主成分とし、 0.1〜20重量％の希土類金
属酸化物の成分を含んだ電子放射物質層を、被着形成
し、1.32Ａ／cm2 〜2.64Ａ／cm2 の範囲内の高電流密度
下で動作されることを特徴とする電子管用陰極。 - 【請求項２】 主成分がニッケルからなり、還元性元素
を含む基体上に、少なくともバリウムを含むアルカリ土
類金属酸化物を主成分とし、 0.1〜20重量％の希土類金
属酸化物の成分を含んだ電子放射物質層を、被着形成
し、1.32Ａ／cm2 〜2.64Ａ／cm2 の範囲内の高電流密度
下で動作されるテレビ用陰極に用いられることを特徴と
する電子管用陰極。 - 【請求項３】 主成分がニッケルからなり、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
リ土類金属酸化物を主成分とし、0.3 〜20重量％の希土
類金属酸化物の成分を含み、該希土類金属酸化物が酸化
スカンジウムあるいは酸化イットリウムの少なくとも一
方とした電子放射物質層を、被着形成したことを特徴と
する電子管用陰極。 - 【請求項４】 主成分がニッケルからなり、シリコンあ
るいはマグネシウムの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
リ土類金属酸化物を主成分とし、 0.3〜15重量％の希土
類金属酸化物の成分を含んだ電子放射物層を、被着形成
したことを特徴とする電子管用陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40888490A JPH0775140B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電子管用陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40888490A JPH0775140B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電子管用陰極 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160851A Division JPS6222347A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 電子管用陰極 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2940995A Division JP2718389B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 電子管用陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05266783A JPH05266783A (ja) | 1993-10-15 |
| JPH0775140B2 true JPH0775140B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=18518281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40888490A Expired - Lifetime JPH0775140B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電子管用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775140B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2718389B2 (ja) * | 1995-02-17 | 1998-02-25 | 三菱電機株式会社 | 電子管用陰極 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1794298A (en) * | 1926-09-21 | 1931-02-24 | Gen Electric | Thermionic cathode |
| JPS56102033A (en) * | 1980-01-17 | 1981-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hot cathode |
| JPS5645542A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Oxide cathode and its preparation |
| JPS6222347A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 電子管用陰極 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP40888490A patent/JPH0775140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05266783A (ja) | 1993-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |