JPH0821308B2 - 電子管陰極 - Google Patents
電子管陰極Info
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- JPH0821308B2 JPH0821308B2 JP14664487A JP14664487A JPH0821308B2 JP H0821308 B2 JPH0821308 B2 JP H0821308B2 JP 14664487 A JP14664487 A JP 14664487A JP 14664487 A JP14664487 A JP 14664487A JP H0821308 B2 JPH0821308 B2 JP H0821308B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、受像管などに用いられる電子管陰極に関す
るもので、陰極から放出される電子の放射特性の向上が
図られたものである。
るもので、陰極から放出される電子の放射特性の向上が
図られたものである。
［従来の技術］ 従来、受像管などに用いられる電子管陰極には、ニッ
ケル（Ni）を主成分としてマグネシウム（Mg）、シリコ
ン（Si）などの還元剤を微量含有させた基体金属上に、
バリウム（Ba）を含むアルカリ土類金属の酸化物層を被
着形成したいわゆる酸化物陰極が多用されている。
ケル（Ni）を主成分としてマグネシウム（Mg）、シリコ
ン（Si）などの還元剤を微量含有させた基体金属上に、
バリウム（Ba）を含むアルカリ土類金属の酸化物層を被
着形成したいわゆる酸化物陰極が多用されている。
この酸化物陰極はアルカリ土類金属の炭酸塩を熱分解
して酸化物に変換せしめたもので、のちに還元剤と酸化
物とを反応させて酸化物から遊離原子を生成させ、この
遊離原子を電子放射のドナー（源）として電子を放射せ
しめるようにしたものである。前記炭酸塩には炭酸バリ
ウム（BaCO3）の単元のものと（Ba,Sr,Ca）CO3などの複
元のものとがあるが、活性化してドナーを形成する基本
的な機構は同じであるから、理解を容易にするために単
元炭酸塩を例にとって詳細に説明する。
して酸化物に変換せしめたもので、のちに還元剤と酸化
物とを反応させて酸化物から遊離原子を生成させ、この
遊離原子を電子放射のドナー（源）として電子を放射せ
しめるようにしたものである。前記炭酸塩には炭酸バリ
ウム（BaCO3）の単元のものと（Ba,Sr,Ca）CO3などの複
元のものとがあるが、活性化してドナーを形成する基本
的な機構は同じであるから、理解を容易にするために単
元炭酸塩を例にとって詳細に説明する。
第４図は従来の酸化物陰極の一例を示す概略断面図で
あって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（２）と
で構成される陰極筒内部にはヒーター（３）が配備さ
れ、加熱昇温される構造になっており、基体金属（１）
の表面には酸化バリウム（BaO）からなる電子放射物質
層（55）が形成されている。
あって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（２）と
で構成される陰極筒内部にはヒーター（３）が配備さ
れ、加熱昇温される構造になっており、基体金属（１）
の表面には酸化バリウム（BaO）からなる電子放射物質
層（55）が形成されている。
この電子放射物質層（55）は、つぎのような工程によ
って形成される。すなわち、有機溶剤に溶解したニトロ
セルロースなどの樹脂溶液にBaCO3を混合せしめたの
ち、吹き付け、電着、塗布などの方法で基体金属（１）
上に被着形成させる。
って形成される。すなわち、有機溶剤に溶解したニトロ
セルロースなどの樹脂溶液にBaCO3を混合せしめたの
ち、吹き付け、電着、塗布などの方法で基体金属（１）
上に被着形成させる。
このようにして形成された陰極はついで電子管内に組
込まれ、電子管内を真空にするための排気工程でヒータ
ー（３）によって約1000℃に加熱昇温せしめられ、BaCO
3を次式で示されるように熱分解せしめられ、BaOに変換
せしめられる。
込まれ、電子管内を真空にするための排気工程でヒータ
ー（３）によって約1000℃に加熱昇温せしめられ、BaCO
3を次式で示されるように熱分解せしめられ、BaOに変換
せしめられる。
BaCO3→BaO＋CO2 （Ｉ） この反応によって生成した炭酸ガス（CO2）は、ニト
ロセルロースの熱分解によって生じた気体とともに電子
管外に排出される。
ロセルロースの熱分解によって生じた気体とともに電子
管外に排出される。
第５図は基体金属（１）と電子放射物質層（55）の界
面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の一
部分を拡大した模式図である。一般に電子放射物質層
（55）を構成するBaOは棒状の微小な結晶（８）が凝集
して数μｍ〜数十μｍの大きさの結晶粒（９）となる。
電子放射物質層（55）を構成する結晶粒（９）間には適
度の間隙（10）があり、多孔質となっている。このBaO
は基体金属（１）と接触する界面（11）において、前記
還元剤のSiやMgと反応し、遊離のBaが生成する。これら
の還元剤は基体金属（１）のNiの結晶粒（６）の間の結
晶粒界（７）を拡散移動し、界面（11）近傍でつぎのよ
うな還元反応がおこる。
面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の一
部分を拡大した模式図である。一般に電子放射物質層
（55）を構成するBaOは棒状の微小な結晶（８）が凝集
して数μｍ〜数十μｍの大きさの結晶粒（９）となる。
電子放射物質層（55）を構成する結晶粒（９）間には適
度の間隙（10）があり、多孔質となっている。このBaO
は基体金属（１）と接触する界面（11）において、前記
還元剤のSiやMgと反応し、遊離のBaが生成する。これら
の還元剤は基体金属（１）のNiの結晶粒（６）の間の結
晶粒界（７）を拡散移動し、界面（11）近傍でつぎのよ
うな還元反応がおこる。
2BaO＋Si→2Ba＋SiO2 （II） BaO＋Mg→Ba＋MgO （III） この遊離Baが電子放射のドナーとして作用する。ま
た、この際式（IV）： SiO2＋2BaO→Ba2SiO4 （IV） で示される反応も同時おこる。
た、この際式（IV）： SiO2＋2BaO→Ba2SiO4 （IV） で示される反応も同時おこる。
以上のようにドナーとして作用する遊離Baは電子放射
物質層（55）と基体金属（１）との界面で生成し、電子
放射物質層（55）の間隙（10）を移動し、その表面に出
て電子放射するという役割を担うが、該ドナーは蒸発し
たり、電子管内に残留するガスのCO、CO2、O2、H2Oなど
のガスと反応して消滅したりするので、絶えず上記のよ
うな反応を行なわせてドナーを補給する必要があり、陰
極では、作動中常にこの還元反応が行なわれている必要
がある。この補給と消滅のバランスをとるため、この種
の陰極は一般に約800℃の高温で使用される。
物質層（55）と基体金属（１）との界面で生成し、電子
放射物質層（55）の間隙（10）を移動し、その表面に出
て電子放射するという役割を担うが、該ドナーは蒸発し
たり、電子管内に残留するガスのCO、CO2、O2、H2Oなど
のガスと反応して消滅したりするので、絶えず上記のよ
うな反応を行なわせてドナーを補給する必要があり、陰
極では、作動中常にこの還元反応が行なわれている必要
がある。この補給と消滅のバランスをとるため、この種
の陰極は一般に約800℃の高温で使用される。
しかしながら、陰極の作動中に、式（II）または（I
V）に示されるSiO2、Ba2SiO4などの反応生成物（12）が
電子放射物質層（55）と基体金属（１）との接合面であ
る界面（11）において生成するので、この反応生成物
（12）が界面（11）や結晶粒界（７）にどんどん蓄積し
て結晶粒界（７）を移動するSiなどの障壁（一般に、こ
れを中間層という）となり、反応は次第に遅くなり、ド
ナーであるBaの生成が困難となる。また、この中間層が
高抵抗値を有し、放射電子電流の流れを妨げるという問
題も生じる。
V）に示されるSiO2、Ba2SiO4などの反応生成物（12）が
電子放射物質層（55）と基体金属（１）との接合面であ
る界面（11）において生成するので、この反応生成物
（12）が界面（11）や結晶粒界（７）にどんどん蓄積し
て結晶粒界（７）を移動するSiなどの障壁（一般に、こ
れを中間層という）となり、反応は次第に遅くなり、ド
ナーであるBaの生成が困難となる。また、この中間層が
高抵抗値を有し、放射電子電流の流れを妨げるという問
題も生じる。
このような問題点を解決するために、特開昭61−2698
28号公報や特開昭61−271732号公報などには酸化スカン
ジウム（Sc2O3）の粉末が分散した電子放射物質層を形
成することにより、 Sc2O3とアルカリ土類金属酸化物との反応で生成する
複合酸化物（たとえばBa3Sc4O9）が陰極の動作中に熱分
解をおこしてドナーである遊離Baを生成し、補給する。
28号公報や特開昭61−271732号公報などには酸化スカン
ジウム（Sc2O3）の粉末が分散した電子放射物質層を形
成することにより、 Sc2O3とアルカリ土類金属酸化物との反応で生成する
複合酸化物（たとえばBa3Sc4O9）が陰極の動作中に熱分
解をおこしてドナーである遊離Baを生成し、補給する。
遊離した金属スカンジウム（Sc）が電子放射物質層の
導電性を高める 界面に生成するBa2SiO4などの反応生成物を解離させ
る ことなどが開示されている。
導電性を高める 界面に生成するBa2SiO4などの反応生成物を解離させ
る ことなどが開示されている。
［発明が解決しようとする問題点］ このように、Sc2O3の粉末を分散させた電子放射物質
層を設けることにより、高電流密度で作動させうる電子
管陰極が開示されているが、かかるSc2O3として、通常
の製法、すなわちScを含む塩酸溶液からシュウ酸により
沈澱させてシュウ酸スカンジウムとし、ばい焼して製造
されたSc2O3を用いたばあい、このようなSc2O3は不純物
として塩素を含みやすく、式（Ｖ）： Ba＋2Cl→BaCl2 （Ｖ） で示される反応がおこり、ドナーを消滅させるという問
題がある。このドナーの消滅が大きいばあいには、電気
放射電流が大きく減少するスランプ現象となる。
層を設けることにより、高電流密度で作動させうる電子
管陰極が開示されているが、かかるSc2O3として、通常
の製法、すなわちScを含む塩酸溶液からシュウ酸により
沈澱させてシュウ酸スカンジウムとし、ばい焼して製造
されたSc2O3を用いたばあい、このようなSc2O3は不純物
として塩素を含みやすく、式（Ｖ）： Ba＋2Cl→BaCl2 （Ｖ） で示される反応がおこり、ドナーを消滅させるという問
題がある。このドナーの消滅が大きいばあいには、電気
放射電流が大きく減少するスランプ現象となる。
本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、柱状多面体結晶構造を有し、かつ塩素原子を
含有しないSc2O3を含有する電子放射物質層を設けるこ
とによって、長時間にわたって安定した電子放射特性が
えられる電子管陰極をうることを目的とする。
たもので、柱状多面体結晶構造を有し、かつ塩素原子を
含有しないSc2O3を含有する電子放射物質層を設けるこ
とによって、長時間にわたって安定した電子放射特性が
えられる電子管陰極をうることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、Niを主成分とし、少なくともSiを含有した
陰極基体金属と、Baを含有したアルカリ土類金属酸化物
およびSc2O3からなる電子放射物質層とから構成された
電子管陰極であって、該Sc2O3は柱状多面体の結晶形を
有するとともに、塩素原子の含有率が100ppmを超えない
もので、該電子放射物質層中に0.1〜20重量％分散して
いる電子管陰極に関する。
陰極基体金属と、Baを含有したアルカリ土類金属酸化物
およびSc2O3からなる電子放射物質層とから構成された
電子管陰極であって、該Sc2O3は柱状多面体の結晶形を
有するとともに、塩素原子の含有率が100ppmを超えない
もので、該電子放射物質層中に0.1〜20重量％分散して
いる電子管陰極に関する。
［作 用］ 本発明の電子管陰極における電子放射物質層に分散し
た柱状多面体の結晶構造を有するSc2O3は、不純物の塩
素原子の含有率が100ppmを超えないので、遊離原子のBa
などのドナーを消滅させることがなく安定した電子放射
電流をうることができる。また還元剤の複合酸化物から
なる中間層が基体金属と電子放射物質層との界面近傍に
集中して形成されることが防止される。
た柱状多面体の結晶構造を有するSc2O3は、不純物の塩
素原子の含有率が100ppmを超えないので、遊離原子のBa
などのドナーを消滅させることがなく安定した電子放射
電流をうることができる。また還元剤の複合酸化物から
なる中間層が基体金属と電子放射物質層との界面近傍に
集中して形成されることが防止される。
［実施例］ 本発明の一実施例を第１〜３図に基づいて説明する。
第１図は、本発明の電子管陰極の一実施例を示す概略
断面図であって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒
（２）とで構成される陰極筒の内部にはヒーター（３）
が配備され、加熱昇温される構成となっている。陰極帽
体の表面には、電子放射物質層（５）が被着形成されて
いる。
断面図であって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒
（２）とで構成される陰極筒の内部にはヒーター（３）
が配備され、加熱昇温される構成となっている。陰極帽
体の表面には、電子放射物質層（５）が被着形成されて
いる。
本発明に用いられる基体金属としては、Niを主成分と
し、すくなとくもSiを含有したものであればいずれのも
のであってもよく、従来から陰極基体金属として用いら
れているものが使用されうる。陰極基体金属の具体例と
しては、たとえばSiを含有し、要すればMg、Ｗ、Zr、Al
などを含有したNiやニクロム（Ni−Cr）などがあげられ
る。かかるSiの含有率は、基体金属中0.01〜1.0％（重
量％、以下同様）であるのが好ましい。
し、すくなとくもSiを含有したものであればいずれのも
のであってもよく、従来から陰極基体金属として用いら
れているものが使用されうる。陰極基体金属の具体例と
しては、たとえばSiを含有し、要すればMg、Ｗ、Zr、Al
などを含有したNiやニクロム（Ni−Cr）などがあげられ
る。かかるSiの含有率は、基体金属中0.01〜1.0％（重
量％、以下同様）であるのが好ましい。
本発明に用いられる筒にはとくに限定はなく、従来か
ら陰極筒に用いられているものが使用でき、たとえばニ
クロム（Ni−Cr）からなるものがあげられる。
ら陰極筒に用いられているものが使用でき、たとえばニ
クロム（Ni−Cr）からなるものがあげられる。
電子放射物質層はBaを含有したアルカリ土類金属酸化
物を主体とする層であって、柱状多面体の結晶形を有
し、かつ不純物である塩素原子を含有していないSc2O3
（やむなく砕けたものが含まれていてもよく、好ましく
は柱状多面体結晶が50％以上、さらに好ましくは70％以
上、とくに好ましくは90％以上のものである）が該層中
に0.1〜20％、好ましくは３〜10％分散したものであ
る。該層の厚さは50〜200μｍであるのが好ましい。
物を主体とする層であって、柱状多面体の結晶形を有
し、かつ不純物である塩素原子を含有していないSc2O3
（やむなく砕けたものが含まれていてもよく、好ましく
は柱状多面体結晶が50％以上、さらに好ましくは70％以
上、とくに好ましくは90％以上のものである）が該層中
に0.1〜20％、好ましくは３〜10％分散したものであ
る。該層の厚さは50〜200μｍであるのが好ましい。
なお、本明細書において塩素原子の含有率が100ppmを
超えないSc2O3とは、電子管陰極の電子の放射性能には
悪影響を及ぼさない程度の量であれば塩素原子を含有し
たものであってもよく、この量が通常Sc2O3に対し、塩
素原子の含有率が100ppmを超えないものであることを表
わしている。
超えないSc2O3とは、電子管陰極の電子の放射性能には
悪影響を及ぼさない程度の量であれば塩素原子を含有し
たものであってもよく、この量が通常Sc2O3に対し、塩
素原子の含有率が100ppmを超えないものであることを表
わしている。
前記アルカリ土類金属酸化物としては、たとえばBaCO
3、（Ba,Sr）CO3、（Ba,Sr,Ca）CO3などを熱分解して酸
化物に変換せしめたものなどがあげられる。また、Baの
含有率が該層中40％以上のものが好ましい。
3、（Ba,Sr）CO3、（Ba,Sr,Ca）CO3などを熱分解して酸
化物に変換せしめたものなどがあげられる。また、Baの
含有率が該層中40％以上のものが好ましい。
柱状多面体の結晶形を有するSc2O3は第２図（倍率800
倍の電子顕微鏡写真）に示されるような結晶である。前
記Sc2O3の平均粒径は５〜50μｍであるのが好ましい。
平均粒径が５μｍ未満のばあい、電子放射物質層中の間
隔を埋めやすくなり、また50μｍをこえるばあい、電子
放射物質層を吹き付け法によって形成すると吹き付け時
にSc2O3の結晶が沈澱しやすく、該層内の分散状態がわ
るくなりやすい。
倍の電子顕微鏡写真）に示されるような結晶である。前
記Sc2O3の平均粒径は５〜50μｍであるのが好ましい。
平均粒径が５μｍ未満のばあい、電子放射物質層中の間
隔を埋めやすくなり、また50μｍをこえるばあい、電子
放射物質層を吹き付け法によって形成すると吹き付け時
にSc2O3の結晶が沈澱しやすく、該層内の分散状態がわ
るくなりやすい。
また、前記Sc2O3が電子管陰極の電子の放射性能に悪
影響を及ぼす程度の量の塩素原子を含有しているばあい
はドナーを消滅させやすく、スランプ現象をひきおこす
原因となる。
影響を及ぼす程度の量の塩素原子を含有しているばあい
はドナーを消滅させやすく、スランプ現象をひきおこす
原因となる。
柱状多面体の結晶形を有し、かつ塩素原子を含有しな
いSc2O3は、Scを含有する硝酸（HNO3）の溶液からシュ
ウ酸（C2O4H2）により沈澱させて製造することができ
る。従来から一般に用いられているSc2O3は、Sc2O3を塩
酸（HCl）に溶解し、シュウ酸（C2O4H2）により沈澱さ
せて製造しているが、えられるSc2O3は不純物として塩
素を含みやすく、この不純物を除去するために洗浄、焼
成などの特別な処理が必要なことがわかった。
いSc2O3は、Scを含有する硝酸（HNO3）の溶液からシュ
ウ酸（C2O4H2）により沈澱させて製造することができ
る。従来から一般に用いられているSc2O3は、Sc2O3を塩
酸（HCl）に溶解し、シュウ酸（C2O4H2）により沈澱さ
せて製造しているが、えられるSc2O3は不純物として塩
素を含みやすく、この不純物を除去するために洗浄、焼
成などの特別な処理が必要なことがわかった。
前記Sc2O3の含有率が、電子放射物質中0.1％未満のば
あい、高電流作動下での電子放射の劣化を防止する効果
が充分でなく、また20％をこえると電子管陰極の活性化
工程を終了した段階（初期特性）で充分な電子放射電流
をとることができず、実用的ではない。
あい、高電流作動下での電子放射の劣化を防止する効果
が充分でなく、また20％をこえると電子管陰極の活性化
工程を終了した段階（初期特性）で充分な電子放射電流
をとることができず、実用的ではない。
電子放射物質層の形成方法にはとくに限定はなく、電
着、塗布、吹き付けなどの方法によってもよいが、良好
な電子放射性能をうるためには多孔質の層膜に形成する
ことが重要であるので吹き付け法が好ましい。たとえば
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液にBaCO3とS
c2O3を所望の割合で混合して懸濁液とし、吹き付け法に
よって被着形成するのが好ましい。
着、塗布、吹き付けなどの方法によってもよいが、良好
な電子放射性能をうるためには多孔質の層膜に形成する
ことが重要であるので吹き付け法が好ましい。たとえば
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液にBaCO3とS
c2O3を所望の割合で混合して懸濁液とし、吹き付け法に
よって被着形成するのが好ましい。
以上のようにして製作された排気工程や活性化工程に
より電子管陰極になるものは、電子放射源であるドナー
を生成させるための従来と同様の排気工程、活性化工程
により電子管陰極となる。
より電子管陰極になるものは、電子放射源であるドナー
を生成させるための従来と同様の排気工程、活性化工程
により電子管陰極となる。
このようにして製造された電子管陰極の作用効果をド
ナーの出発物質としてBaCO3を例にあげて説明する。
ナーの出発物質としてBaCO3を例にあげて説明する。
上記のようにして作製された排気工程・活性化工程に
よって電子管陰極となるものは電子管内に組込まれ、電
子管内を真空にするための排気工程でヒーター（３）に
よって約1000℃に昇温加熱されてBaCO3が次式のように
熱分解される。
よって電子管陰極となるものは電子管内に組込まれ、電
子管内を真空にするための排気工程でヒーター（３）に
よって約1000℃に昇温加熱されてBaCO3が次式のように
熱分解される。
BaCO3→BaO＋CO2 （Ｉ） この反応時に生じたCO2は電子管外に排出される。電
子放射物質層の形成時にニトロセルロースの懸濁液を用
いたばあいは、同時にニトロセルロースも熱分解されて
気体となり、CO2とともに管外に排出される。この反応
によって、BaCO3は電子放射物質層（５）を形成するBaO
に変換する。
子放射物質層の形成時にニトロセルロースの懸濁液を用
いたばあいは、同時にニトロセルロースも熱分解されて
気体となり、CO2とともに管外に排出される。この反応
によって、BaCO3は電子放射物質層（５）を形成するBaO
に変換する。
第３図は、基体金属（１）と電子放射物質層（５）と
の界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面
の一部分を拡大した模式図である。電子放射物質層
（５）を構成するBaOは棒状の微小な結晶（８）が凝集
して数μｍ〜数十μｍの大きさの結晶粒（９）となる。
電子放射物質層（５）は、結晶粒間に適度の間隙（10）
を有する多孔質であることが電子放射性能の点から望ま
しい。このような特性は、BaCO3を被着形成する際にほ
ぼ決定される。電子放射物質層（５）内には、柱状多面
体の結晶形を有するSc2O3（４）が分散している。
の界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面
の一部分を拡大した模式図である。電子放射物質層
（５）を構成するBaOは棒状の微小な結晶（８）が凝集
して数μｍ〜数十μｍの大きさの結晶粒（９）となる。
電子放射物質層（５）は、結晶粒間に適度の間隙（10）
を有する多孔質であることが電子放射性能の点から望ま
しい。このような特性は、BaCO3を被着形成する際にほ
ぼ決定される。電子放射物質層（５）内には、柱状多面
体の結晶形を有するSc2O3（４）が分散している。
還元剤のSiやMgは、基体金属（１）のNiを主成分とす
る結晶粒（６）の間の結晶粒界（７）を拡散移動し、式
（Ｉ）に示されるような反応で生成したBaOは、このBaO
を還元させる活性化工程中に界面（11）において、基体
金属（１）から拡散してくる酸化性金属たとえば式（I
I）： 2BaO＋Si→2Ba＋SiO2 （II） に示される反応を行なう。この遊離Baが電子放射のドナ
ーとして電子を放射する。
る結晶粒（６）の間の結晶粒界（７）を拡散移動し、式
（Ｉ）に示されるような反応で生成したBaOは、このBaO
を還元させる活性化工程中に界面（11）において、基体
金属（１）から拡散してくる酸化性金属たとえば式（I
I）： 2BaO＋Si→2Ba＋SiO2 （II） に示される反応を行なう。この遊離Baが電子放射のドナ
ーとして電子を放射する。
また、この際式（IV）： SiO2＋2BaO→Ba2SiO4 （IV） で示される反応もおこる。
以上のように、ドナーとなるBaは電子放射物質層
（５）と基体金属（１）との界面（11）で生成され、電
子放射物質層（５）の結晶粒（９）の間隙（10）を移動
し、その表面に出て電子放射の役割を担うが、蒸発した
り電子管内に残留するCO、CO2、O2などのガスと反応し
て消滅したりするので、絶えず上記のような反応を行な
って補給する必要があり、陰極では作動中常にこの還元
反応が行なわれている。この補給と消滅のバランスをと
るために、作動中、陰極を約800℃に保持することが望
ましい。
（５）と基体金属（１）との界面（11）で生成され、電
子放射物質層（５）の結晶粒（９）の間隙（10）を移動
し、その表面に出て電子放射の役割を担うが、蒸発した
り電子管内に残留するCO、CO2、O2などのガスと反応し
て消滅したりするので、絶えず上記のような反応を行な
って補給する必要があり、陰極では作動中常にこの還元
反応が行なわれている。この補給と消滅のバランスをと
るために、作動中、陰極を約800℃に保持することが望
ましい。
本発明の電子管陰極では、分散したSc2O3は柱状多面
体の結晶形を有しているので、BaOの結晶形状と類似の
ため、電子放射物質層（５）に分散しやすいという特徴
を有している。したがって、前記式（IV）で示される反
応生成物であるBa2SiO4は、式（VI）： Sc2O3＋10Ni→2ScNi5＋30 （VI） で示される反応によって生成したScNi5と式（VII）： 9Ba2SiO4＋16ScNi5→4Ba3Sc4O9＋6Ba＋9Si＋80Ni （VI
I） で示されるように反応し、Sc2O3とNiとにより分解され
るので、電子放射物質層（５）と基体金属（１）との界
面（11）に蓄積されにくくなる。
体の結晶形を有しているので、BaOの結晶形状と類似の
ため、電子放射物質層（５）に分散しやすいという特徴
を有している。したがって、前記式（IV）で示される反
応生成物であるBa2SiO4は、式（VI）： Sc2O3＋10Ni→2ScNi5＋30 （VI） で示される反応によって生成したScNi5と式（VII）： 9Ba2SiO4＋16ScNi5→4Ba3Sc4O9＋6Ba＋9Si＋80Ni （VI
I） で示されるように反応し、Sc2O3とNiとにより分解され
るので、電子放射物質層（５）と基体金属（１）との界
面（11）に蓄積されにくくなる。
したがって、従来の陰極のようにBa2SiO4などの反応
生成物が基体金属と電子放射物質層との界面に蓄積して
Siなどの還元剤の通る障壁となり、還元反応が次第に遅
くなり、ドナーとなる遊離Baの生成が困難になることは
ない。そのうえ、高抵抗値の中間層がないので、電子放
射電流を妨げることもなく、電子管陰極を高い電流密度
で作動させることができる。また、塩酸溶液よりシュウ
酸により沈澱生成させてえられるようなSc2O3を分散さ
せたばあいと異なり、該Sc2O3に含有されているハロゲ
ンによる電子放射物質層（５）中の遊離原子の消滅がな
いので、充分な電子放射電流をうることができる。さら
に、本発明の電子管陰極は電子放射物質の分解活性化工
程が従来のものと同じでよいので、電子管の製造工程が
従来と同じでよいという利点がある。
生成物が基体金属と電子放射物質層との界面に蓄積して
Siなどの還元剤の通る障壁となり、還元反応が次第に遅
くなり、ドナーとなる遊離Baの生成が困難になることは
ない。そのうえ、高抵抗値の中間層がないので、電子放
射電流を妨げることもなく、電子管陰極を高い電流密度
で作動させることができる。また、塩酸溶液よりシュウ
酸により沈澱生成させてえられるようなSc2O3を分散さ
せたばあいと異なり、該Sc2O3に含有されているハロゲ
ンによる電子放射物質層（５）中の遊離原子の消滅がな
いので、充分な電子放射電流をうることができる。さら
に、本発明の電子管陰極は電子放射物質の分解活性化工
程が従来のものと同じでよいので、電子管の製造工程が
従来と同じでよいという利点がある。
実施例１ 水酸化スカンジウムを硝酸（HNO3）に溶解し、シュウ
酸（C2O4H2）によりSc2O3を沈澱させ、塩素原子を含有
していない柱状多面体の結晶形を有するものが90％以上
のもので、平均粒径10μｍのSc2O3をえた。
酸（C2O4H2）によりSc2O3を沈澱させ、塩素原子を含有
していない柱状多面体の結晶形を有するものが90％以上
のもので、平均粒径10μｍのSc2O3をえた。
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液に電子放
射物質層中のSc2O3の含有率が５％になるようにBaCO3と
Sc2O3を混合して懸濁液とした。
射物質層中のSc2O3の含有率が５％になるようにBaCO3と
Sc2O3を混合して懸濁液とした。
この懸濁液をSiを0.03％含有し、Mgを0.05％含有した
Niからなる陰極基体金属の表面に、厚さが約100μｍと
なるように吹き付け法によって吹き付けて電子放電物質
層になる層を形成し、排気工程や活性化工程により第１
図に示されるような電子管陰極になるものを作製した。
Niからなる陰極基体金属の表面に、厚さが約100μｍと
なるように吹き付け法によって吹き付けて電子放電物質
層になる層を形成し、排気工程や活性化工程により第１
図に示されるような電子管陰極になるものを作製した。
えられた電子管陰極になるものを、３原色を有するカ
ラーブラウン管の３個の陰極に従来の電子管陰極になる
もの（比較例1:電子放射物質層としてSc2O3を含有して
いないものが設けられているほかは、実施例１と同じも
の）と組合わせて組込み、通常の排気工程および活性化
工程により電子管を製造した。
ラーブラウン管の３個の陰極に従来の電子管陰極になる
もの（比較例1:電子放射物質層としてSc2O3を含有して
いないものが設けられているほかは、実施例１と同じも
の）と組合わせて組込み、通常の排気工程および活性化
工程により電子管を製造した。
検査工程で所定の放射電子流量に達するカラーブラウ
ン管の歩留は98％以上であった。また、カラーブラウン
管の使用中の電子放射電流劣化状態を調べるために、電
流密度3A/cm2の強制加速条件で、6000時間の寿命試験を
行なった結果、Sc2O3を分散させていない従来の陰極は6
000時間で初期値の50％以下に劣化する特性を示した
が、本発明の電子管陰極では6000時間で初期値の70％に
保たれ、寿命時間で表わせば約2.5倍の長寿命がえられ
た。
ン管の歩留は98％以上であった。また、カラーブラウン
管の使用中の電子放射電流劣化状態を調べるために、電
流密度3A/cm2の強制加速条件で、6000時間の寿命試験を
行なった結果、Sc2O3を分散させていない従来の陰極は6
000時間で初期値の50％以下に劣化する特性を示した
が、本発明の電子管陰極では6000時間で初期値の70％に
保たれ、寿命時間で表わせば約2.5倍の長寿命がえられ
た。
［発明の効果］ 以上のように本発明の電子管陰極は、少なくともSiを
還元剤として含有する基体金属表面に、柱状多面体の結
晶形を有するとともに、塩素原子の含有率が100ppmを超
えないSc2O3が分散したアルカリ土類金属酸化物からな
る電子放射物質層を形成したものであり、長時間にわた
って安定した電子放射特性がえられるという効果を奏す
る。また、常に安定した電子放射電流がえられる電子管
陰極をうることができる。
還元剤として含有する基体金属表面に、柱状多面体の結
晶形を有するとともに、塩素原子の含有率が100ppmを超
えないSc2O3が分散したアルカリ土類金属酸化物からな
る電子放射物質層を形成したものであり、長時間にわた
って安定した電子放射特性がえられるという効果を奏す
る。また、常に安定した電子放射電流がえられる電子管
陰極をうることができる。
第１図は本発明の電子管陰極の一実施例の概略断面図、
第２図は本発明の電子管陰極に用いる酸化スカンジウム
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（倍率は800倍）、第
３図は本発明の電子管陰極における基体金属と電子放射
物質層との界面近傍を示す該界面近傍の断面の一部分を
拡大した模式図、第４図は従来の電子管陰極の概略断面
図、第５図は従来の電子管陰極における基体金属と電子
放射物質層との界面近傍を示す該界面近傍の断面の一部
分を拡大した模式図である。 （図面の主要符号） （１）：基体金属 （４）：柱状多面体の結晶構造を有する酸化スカンジウ
ムの結晶 （５）：電子放射物質層
第２図は本発明の電子管陰極に用いる酸化スカンジウム
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（倍率は800倍）、第
３図は本発明の電子管陰極における基体金属と電子放射
物質層との界面近傍を示す該界面近傍の断面の一部分を
拡大した模式図、第４図は従来の電子管陰極の概略断面
図、第５図は従来の電子管陰極における基体金属と電子
放射物質層との界面近傍を示す該界面近傍の断面の一部
分を拡大した模式図である。 （図面の主要符号） （１）：基体金属 （４）：柱状多面体の結晶構造を有する酸化スカンジウ
ムの結晶 （５）：電子放射物質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−22347（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−60648（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−16994（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (2)
- 【請求項１】ニッケルを主成分とし、少なくともシリコ
ンを含有した陰極基体金属と、バリウムを含有したアル
カリ土類金属酸化物および酸化スカンジウムからなる電
子放射物質層とから構成された電子管陰極であって、該
酸化スカンジウムは柱状多面体の結晶形を有するととも
に、塩素原子の含有率が100ppmを超えないもので、該電
子放射物質層中に0.1〜20重量％分散している電子管陰
極。 - 【請求項２】柱状多面体の結晶形を有する酸化スカンジ
ウムが、水酸化スカンジウムを硝酸に溶解し、シュウ酸
による沈澱によって合成されたものである特許請求の範
囲第（１）項記載の電子管陰極。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664487A JPH0821308B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
| KR1019880006792A KR910002969B1 (ko) | 1987-06-12 | 1988-06-07 | 전자관음극(cathode for an electron tube) |
| IN391/MAS/88A IN171832B (ja) | 1987-06-12 | 1988-06-08 | |
| US07/204,818 US4980603A (en) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Cathode for an electron tube |
| DE3819852A DE3819852A1 (de) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Kathode fuer eine elektronenroehre |
| FR888807798A FR2616586B1 (fr) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Cathode pour un tube electronique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664487A JPH0821308B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310536A JPS63310536A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0821308B2 true JPH0821308B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=15412390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14664487A Expired - Fee Related JPH0821308B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821308B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0690907B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1994-11-14 | 三菱電機株式会社 | 電子管用陰極 |
| FR2667721B1 (fr) * | 1990-10-05 | 1997-01-10 | Hitachi Ltd | Cathode pour tube electronique. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4716994U (ja) * | 1971-04-01 | 1972-10-27 | ||
| JPS5560648U (ja) * | 1978-10-20 | 1980-04-24 | ||
| JPS6222347A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 電子管用陰極 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14664487A patent/JPH0821308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63310536A (ja) | 1988-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |