JPH10149759A

JPH10149759A - 酸化物陰極を備えた電子管

Info

Publication number: JPH10149759A
Application number: JP30935096A
Authority: JP
Inventors: Tadanori Taguchi; 貞憲田口; Yukio Suzuki; 行男鈴木; Shunji Saito; 駿次斎藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化物陰極における電子放射物質層１５の電
気抵抗を低下し、中間生成物質層の形成を抑制して、長
時間にわたり高電流密度の動作状態を維持できるように
した酸化物陰極を備えた電子管を提供する。【解決手段】金属スリーブ１３と、金属スリーブ１３
の一端に嵌合され、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてシ
リコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の微量の還元
性金属元素を含有する帽状の金属基体１４と、金属基体
１４表面に被着され、バリウム（Ｂａ）を含有するアル
カリ土類金属酸化物からなる電子放射物質層１５とを有
する酸化物陰極を備える電子管において、電子放射物質
層１５にスカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金
粉末１６を混合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物陰極を備え
た電子管に係り、特に、高精細カラー陰極線管や大型カ
ラー陰極線管または撮像管等の電子管の酸化物陰極に適
用可能で、長期間にわたり高電流密度の動作状態を維持
させることができる酸化物陰極を備えた電子管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、酸化物陰極を備える電子管、と
りわけ、高精細カラー陰極線管や大型のカラー陰極線管
または撮像管等の電子管においては、酸化物陰極が用い
られており、これらの酸化物陰極には、例えば、特開昭
５８−１５４１３０号等に開示されるように、高融点金
属からなる金属スリーブと、金属スリーブの一端に嵌合
され、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてシリコン（Ｓ
ｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）等の微量の還元性金属元素
を含有する帽状の金属基体と、金属基体表面に被着さ
れ、バリウム（Ｂａ）を含有するアルカリ土類金属酸化
物からなる電子放射物質層とを有するものである。

【０００３】このような酸化物陰極においては、長時間
にわたり高電流密度の動作状態を維持させた場合、電子
放射物質層を流れる電流によって電子放射物質層内に大
きなジュール熱が発生し、発生した熱により電子放射物
質層内のバリウム（Ｂａ）等が順次蒸発するもので、バ
リウム（Ｂａ）等が蒸発すると、電子放射物質層が次第
に痩せ、損耗してしまうことから、酸化物陰極は、長時
間にわたる使用に伴って電子放射機能が低減するように
なる。そして、酸化物陰極は、電子放射機能が所定値以
下に低減すると、その寿命を全うしたことになり、この
酸化物陰極を備えた電子管を新しいものと交換しなけれ
ばならない。

【０００４】最近になって、各種の陰極線管、撮像管、
表示管等の電子管は、画像形成面の高精細化が進んでき
ているが、電子管の画像形成面の高精細化の傾向に平行
し、電子流を放出する酸化物陰極についても、長時間に
わたり高電流密度の動作状態を維持させることができる
ものが強く要望されるようになってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、既知の酸化
物陰極においては、前述のように、電子放射物質層に比
較的大きな電流が流れたとき、電子放射物質層内に大き
なジュール熱が発生し、発生したジュール熱により電子
放射物質層が損耗するようになる。同時に、既知の酸化
物陰極においては、金属基体と電子放射物質層との界面
に高い電気抵抗を有し、界面を流れる電流の通流を妨げ
るバリウムシンジケート（Ｂａ₂ＳｉＯ₄）等の中間生
成物質層が形成され、電子放射物質層に比較的大きな電
流が流れたとき、中間生成物質層の形成の度合いが加速
増大するようになり、これらの現象は、いずれも、酸化
物陰極における高電流密度の動作状態を維持させるの際
の支障になる。

【０００６】この場合、中間生成物質層の形成に対抗
し、各周辺電極の印加電圧を酸化物陰極の印加電圧に対
して高めること等によって、酸化物陰極から強制的に大
きな電流を取り出させ、高い電流密度の動作状態を維持
させようとした場合は、電子放射物質層と中間生成物質
層とを流れる電流により電子放射物質層と中間生成物質
層との双方にジュール熱が発生し、酸化物陰極は、これ
まで以上に温度上昇の程度が大きくなり、電子放射物質
層の損耗の度合い及び中間生成物質層の形成の度合いが
いずれも促進されるようになり、却って、酸化物陰極の
寿命を短くすることになる。

【０００７】このように、既知の酸化物陰極は、長時間
にわたり高い電流密度の動作状態を維持させることが難
しいという問題を有するものである。

【０００８】本発明は、かかる問題点を解決するもの
で、その目的は、酸化物陰極における電子放射物質層の
電気抵抗を低下し、中間生成物質層の形成を抑制して、
長時間にわたり高電流密度の動作状態を維持できるよう
にした酸化物陰極を備えた電子管を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の酸化物陰極を備えた電子管は、酸化物陰極
において、帽状の金属基体表面に被着され、電子流を放
出する電子放射物質層にスカンジウム（Ｓｃ）と遷移金
属元素との合金粉末を混合する手段を具備している。

【００１０】前記手段によれば、電子管、即ち、酸化物
陰極の動作時に、金属基体中の還元性元素と電子放射物
質とが界面において反応し、中間生成物層を形成すると
ともにバリウム（Ｂａ）を生成する。生成されたバリウ
ム（Ｂａ）をスカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との
合金粉末の中のスカンジウム（Ｓｃ）が取り込み、電子
放射物質層内のバリウム（Ｂａ）濃度を高めるので、新
たなバリウム（Ｂａ）の生成が抑制され、同時に、中間
生成物質層の形成も抑制される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、酸
化物陰極を備えた電子管は、金属スリーブと、金属スリ
ーブの一端に嵌合され、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし
てシリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の微量の
還元性金属元素を含有する帽状の金属基体と、金属基体
表面に被着され、バリウム（Ｂａ）を含有するアルカリ
土類金属酸化物からなる電子放射物質層とを有する酸化
物陰極を備えており、電子放射物質層にスカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合したもので
ある。

【００１２】また、本発明の実施の形態において、電子
放射物質層は、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素と
の合金粉末の質量が２乃至１０％の範囲内に選ばれてい
る。

【００１３】さらに、本発明の実施の形態の第２の例に
おいて、電子放射物質層は、スカンジウム（Ｓｃ）と遷
移金属元素との合金粉末の粒径が３乃至１８μｍの範囲
内になっている。

【００１４】この他に、本発明の実施の形態において、
電子放射物質層は、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元
素との合金粉末の中で、スカンジウム（Ｓｃ）の含有量
が質量で５乃至７５％の範囲内に選ばれている。

【００１５】本発明の実施の形態の一つの例において、
電子放射物質層は、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元
素との合金粉末の混合比率を、金属基体側から表面側に
向けて順次大きくなるようにしている。

【００１６】また、本発明の実施の形態の他の例におい
て、電子放射物質層は、金属基体側の層と表面側の層と
に分かれた２層構造のものからなり、金属基体側の層に
スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末が混
合されず、表面側の層だけにスカンジウム（Ｓｃ）と遷
移金属元素との合金粉末を混合している。

【００１７】これら本発明の実施の形態によれば、電子
管の動作時、即ち、酸化物陰極の動作時において、スカ
ンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末の中のス
カンジウム（Ｓｃ）が金属基体中の還元性元素と電子放
射物質との界面における反応により、中間生成物質層が
形成されるとともに、生成された中間生成物質層がバリ
ウム（Ｂａ）を取り込み、電子放射物質層内のバリウム
（Ｂａ）濃度を高めているので、新たなバリウム（Ｂ
ａ）の生成速度が抑制され、これと同時に、金属基体と
電子放射物質層との界面に形成される高い電気抵抗を有
する中間生成物質層の形成速度も抑制される。この結
果、電子放射物質層内の電気抵抗が低減されるだけでな
く、中間生成物質層の電気抵抗もそれほど大きくなら
ず、電子放射物質層及び中間生成物質層を流れる電流に
より電子放射物質層及び中間生成物質層内のジュール熱
の発生が抑制されることから、酸化物陰極を、長時間に
わたり高い電流密度の動作状態を維持させることができ
るようになる。

【００１８】なお、本発明において、電子放射物質層に
スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混
合している理由は、スカンジウム（Ｓｃ）を安定状態に
保持させるためである。即ち、本来、単体の金属スカン
ジウム（Ｓｃ）は非常に活性度の高い金属であって、大
気中においても酸化することから、電子管の製造工程に
おいて、単体の金属スカンジウム（Ｓｃ）が含有してい
たとすれば、非常に急激に酸化してしまい、単体の金属
スカンジウム（Ｓｃ）の状態では安定に存在しないこと
になる。そして、酸化したスカンジウム（Ｓｃ）は、電
子放射物質層に混合しても、スカンジウム（Ｓｃ）と遷
移金属元素との合金粉末を混合した場合に比べ、電子放
射物質層内の電気抵抗が低減機能等が小さくなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２０】図１は、本発明による酸化物陰極を備えた
電子管の一実施例を示す概略断面構成図であって、電子
管がカラー陰極線管である例を示すものである。

【００２１】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
イ調整用マグネット、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
酸化物陰極を有する電子銃、１２は電子ビームである。

【００２２】そして、カラー陰極線管を構成する管体
は、前側に配置されたパネル部１と、電子銃７を収納し
ているネック部３と、パネル部１とネック部３を連結す
るファンネル部２とからなっている。パネル部１は、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は、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の連結部分の外側には
偏向ヨーク７が設けられる。ネック部３の外側に、ピュ
リテイ調整用マグネット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、ネック部３の内側に電子銃１１が収納されて
いる。電子銃１１は、酸化物陰極（図示なし）や各種の
電極からなっており、電子銃１１から投射された３本の
電子ビーム１２（図には１本だけが図示されている）
は、偏向ヨーク７によって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
画素に到達するように構成されている。

【００２３】前記構成によるカラー陰極線管における動
作、即ち、画像表示動作は、既知のカラー陰極線管にお
ける画像表示動作と全く同じであるので、このカラー陰
極線管における画像表示動作については、その説明を省
略する。

【００２４】続いて、図２は、図１に図示されたカラー
陰極線管の電子銃１１に用いられる酸化物陰極の第１実
施例の構成を示す拡大断面図である。

【００２５】図２において、１３は円筒状の金属スリー
ブ、１４は帽状の金属基体、１５は電子放射物質層、１
６はスカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末、
１７はヒータである。この場合、金属スリーブ１３は、
高融点金属、例えばニクロム等の組成のものからなり、
金属基体１４は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてシリ
コン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の微量の還元性
金属元素を含有する組成のものからなり、電子放射物質
層１５は、バリウム（Ｂａ）を含有するアルカリ土類酸
化物に、後述するように若干量のスカンジウム−ニッケ
ル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６を混合した組成のものか
らなっている。

【００２６】そして、金属スリーブ１３は、一端に帽状
の金属基体１４が嵌合固定され、金属基体１４は、表面
に電子放射物質層１５が被着形成される。ヒータ１７
は、金属スリーブ１３の他端から挿入され、金属スリー
ブ１３内に保持される。

【００２７】前記構成による酸化物陰極は、次のように
して構成される。

【００２８】まず、ニクロム材を用いて円筒状の金属ス
リーブ１３、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、約０．０
３質量％のシリコン（Ｓｉ）と約０．０７質量％のマグ
ネシウム（Ｍｇ）を含有した組成を有し、厚さが約０．
１５ｍｍの金属板材を用いて帽状の金属基体１４を形成
する。

【００２９】次に、円筒状の金属スリーブ１３の帽状の
金属基体１４を嵌合し、それらの接合部の一部を溶接
し、金属スリーブ１３に金属基体１４を固着する。

【００３０】一方、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）を５０
質量％、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ₃）を４０質量
％、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）を１０質量％の割合
で混合し、この混合体の中に、粒径が５乃至１０μｍ
で、スカンジウム（Ｓｃ）の含有量が４３質量％のスカ
ンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末を５質量％
だけ混合し、サスペンション（懸濁液）を作成する。

【００３１】このとき、既に用意してある金属基体１４
を固着した金属スリーブ１３を用い、金属基体１４の表
面に、既知の電子放射物質層の形成方法と同様の方法、
即ち、スプレー法によってサスペンション（懸濁液）を
スプレー塗布し、約８０μｍの厚さの電子放射物質層１
５を被着形成する。

【００３２】その後、金属スリーブ１３の開口側からヒ
ータ１７を金属スリーブ１３内に挿入し、所定のヒータ
保持手段によって、ヒータ１７を金属スリーブ１３内に
保持させる。

【００３３】こうして得られた酸化物陰極は、他の構成
部分とともに電子銃に１１に組み込まれ、さらに、電子
銃１１が管体のネック部２に挿入保持され、電子銃１１
のステム部がネック部２の端部に取り付けられ、管体の
パネル部１、ファンネル部３、ネック部２の溶接等の手
段を経て、カラー陰極線管が完成される。

【００３４】前記構成の酸化物陰極を備えるカラー陰極
線管は、カラー陰極線管の動作時に、金属基体１４中の
還元性元素と電子放射物質層１５との界面における反応
によって電子放射物質層１５内にある酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）が還元され、中間生成物質層が形成されるととも
にバリウム（Ｂａ）が生成される。さらに、酸化物陰極
の電子放射物質層１５に混合されたスカンジウム−ニッ
ケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６中のスカンジウム（Ｓ
ｃ）は、生成したバリウム（Ｂａ）を取り込み、電子放
射物質層内のバリウム（Ｂａ）濃度を高めることによ
り、金属基体１４と電子放射物質層１５との界面におけ
る新たなバリウム（Ｂａ）の生成速度が抑制され、同時
に、金属基体１４と電子放射物質層１５との界面に形成
される高い電気抵抗を有する中間生成物質層の形成速度
も抑制される。この結果、電子放射物質層１５内の電気
抵抗が低減され、中間生成物質層の電気抵抗もそれほど
大きくならないので、電子放射物質層１５及び中間生成
物質層を流れる電流により電子放射物質層１５及び中間
生成物質層内のジュール熱の発生が抑制される。

【００３５】このように本実施例の酸化物陰極を備えた
カラー陰極線管は、酸化物陰極の電子放射物質層１５を
スカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６を
混合したことにより、電子放射物質層１５内の電気抵抗
が低減され、中間生成物質層の形成が抑制されるので、
ジュール熱の発生が抑制され、長時間にわたり高い電流
密度の動作状態を維持させることが可能な酸化物陰極が
得られる。

【００３６】ここで、図５は、酸化物陰極における動作
経過時間（使用時間）と電子放出能との関係を示す特性
図であって、横軸は１０００時間（ｋＨｒ）単位で表し
た動作経過時間であり、縦軸は使用開始時の電子放出量
を１００としたときに各動作経過時間における電子放出
量の相対値を表した電子放出能である。

【００３７】図５において、曲線Ａは本実施例による酸
化物陰極の特性であり、曲線Ｂは電子放射物質層にスカ
ンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末を混合して
いない既知の酸化物陰極の特性である。

【００３８】図５の曲線Ｂに示されるように、既知の酸
化物陰極は、使用時間が５０００時間になると、電子放
出能の相対値が８０弱であり、使用時間が１００００時
間になると、電子放出能の相対値が６０程度であり、使
用時間が１５０００時間になると、電子放出能の相対値
が５０程度であるのに対して、本実施例の酸化物陰極
は、使用時間が５０００時間になると、電子放出能の相
対値が８５強であり、使用時間が１００００時間になる
と、電子放出能の相対値が８０弱であり、使用時間が１
５０００時間になると、電子放出能の相対値が７０程度
である。

【００３９】これらの特性図から明らかなように、本実
施例の酸化物陰極は、既知の酸化物陰極に比べて長時間
にわたり高い電流密度の動作状態を維持させることが可
能であることが判る。

【００４０】次に、図３は、図１に図示されたカラー陰
極線管の電子銃１１に用いられる酸化物陰極の第２実施
例の構成を示す拡大断面図である。

【００４１】図３において、図２に示された構成要素と
同じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００４２】この第２実施例と前述の第１実施例との構
成の差異については、電子放射物質層１５に混合される
スカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６の
混合分布に関して、第１実施例が厚さ方向に均一な混合
分布にしているのに対して、第２実施例が厚さ方向に不
均一な混合分布、具体的には金属基体１４との界面の分
布割合が最も低く、厚さ方向に表面側に行くに従って順
次分布の割合が高くなるようにした点だけであり、その
他に、第２実施例と第１実施例との間に構成の違いがな
い。このため、第２実施例の構成については、これ以上
の説明は省略する。

【００４３】また、第２実施例の酸化物陰極と第１実施
例の酸化物陰極との動作及び得られる効果との差異につ
いては、第２実施例において、電子放射物質層１５に混
合されるスカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉
末１６の混合分布を厚さ方向に不均一にしていても、そ
の程度の差はあるにせよ、電子放射物質層１５内のスカ
ンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６の機能
は、既に述べた第１実施例において電子放射物質層１５
に混合されるスカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合
金粉末１６の機能と殆んど同じであるから、第２実施例
及び第１実施例との間に動作及び得られる効果の違いは
見出せない。このため、第２実施例の酸化物陰極の動作
及び効果についても、これ以上の説明は省略する。

【００４４】続いて、図４は、図１に図示されたカラー
陰極線管の電子銃１１に用いられる酸化物陰極の第３実
施例の構成を示す拡大断面図である。

【００４５】図４において、１５（１）は電子放射物質
層の第１層、１５（２）は電子放射物質層の第２層であ
り、その他、図２に示された構成要素と同じ構成要素に
ついては同じ符号を付けている。

【００４６】そして、電子放射物質層の第１層１５
（１）は、スカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金
粉末１６が混合されていない電子放射物質層であり、電
子放射物質層の第２層１５（２）は、スカンジウム−ニ
ッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６が均一に混合されて
いる電子放射物質層である。この場合、電子放射物質層
の第１層１５（１）の厚さは全電子放射物質層１５の厚
さの約１／４程度になり、電子放射物質層の第２層１５
（２）の厚さは全電子放射物質層１５の厚さの約３／４
程度になるように構成されている。

【００４７】ここで、第３実施例と前述の第１実施例と
の構成の差異については、電子放射物質層１５の構成に
関して、第１実施例が厚さ方向に１層構成のものである
のに対して、第２実施例が厚さ方向に重なり合った第１
層１５（１）及び第２層１５（２）からなる２層構成の
ものである点だけであって、その他に、第３実施例と第
１実施例との間に構成の違いがない。このため、第３実
施例の構成については、これ以上の説明は省略する。

【００４８】また、第３実施例の酸化物陰極と第１実施
例の酸化物陰極との動作及び得られる効果については、
第３実施例において、電子放射物質層１５が厚さ方向に
重なり合った２層構成のものであっても、全体的に電子
放射物質層１５の機能は、専ら、厚みの厚い第２層１５
（２）に依存することになる。このため、やはりその程
度の差はあるにせよ、電子放射物質層の第２層１５
（２）内のスカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金
粉末１６の機能は、既に述べた第１実施例における電子
放射物質層１５に混合されるスカンジウム−ニッケル
（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１６の機能と殆んど同じになる
ので、第３実施例の酸化物陰極の動作及び効果について
も、これ以上の説明は省略する。

【００４９】なお、前記各実施例においては、電子管が
カラー陰極線管である例を挙げて説明したが、本発明に
よる電子管はカラー陰極線管であるに限られるものでな
く、長時間にわたり高い電流密度で動作する電子管であ
れば、撮像管や表示管等の他種類の電子管であってもよ
いことは勿論である。

【００５０】また、前記実施例においては、金属基体１
４に電子放射物質層１５を被着形成する場合に、サスペ
ンション（懸濁液）の塗布をスプレー法によって行う場
合を例に挙げて説明したが、本発明におけるサスペンシ
ョン（懸濁液）の塗布はスプレー法に限られるものでな
く、他の方法、例えば、サスペンション（懸濁液）をペ
ースト状にし、これを印刷法によって金属基体１４の表
面に被着形成するようにしてもよい。

【００５１】この他に、前記各実施例においては、スカ
ンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末がスカン
ジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末である場合を
例に挙げて説明したが、本発明に用いるスカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末はスカンジウム−
ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末である場合に限られ
ず、他の遷移金属元素、例えば、チタン（Ｔｉ）、バナ
ジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）等であってもよい。

【００５２】この場合、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金
属元素との合金粉末の混合量は、２乃至１０質量％の範
囲内であれば、前述のように混合量が５質量％である場
合に達成される機能とほぼ等価な機能を達成させること
ができる。ちなみに、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属
元素との合金粉末の混合量が２質量％未満であれば、ス
カンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合
したことの効果が十分発揮されず、一方、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末の混合量が１０質
量％を越えると、電子放射物質層１５の電流放出機能に
影響が出るようになる。

【００５３】また、使用されるスカンジウム（Ｓｃ）と
遷移金属元素との合金粉末の粒径は、最小が電子放射物
質層１５を構成する炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）、炭酸
ストロンチウム（ＳｒＣＯ₃）、炭酸カルシウム（Ｃａ
ＣＯ₃）の粉末の粒径とほぼ同じであり、最大がそれら
の粉末の粒径の約４倍程度、即ち、３乃至１８μｍの範
囲内であればよい。ちなみに、スカンジウム（Ｓｃ）と
遷移金属元素との合金粉末の粒径が３μｍ未満のものは
作ることが難しく、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元
素との合金粉末の粒径が１８μｍを越えると、スカンジ
ウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合したこ
との効果が十分発揮されなくなる。

【００５４】さらに、使用されるスカンジウム（Ｓｃ）
と遷移金属元素との合金粉末は、遷移金属元素によって
大きく左右されるが、総じてスカンジウム（Ｓｃ）の含
有量が５乃至７５質量％の範囲内であれば、スカンジウ
ム（Ｓｃ）の酸化が発生せず、しかも、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合したことの
効果が十分発揮される。ちなみに、遷移金属元素が、例
えば、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル
（Ｔａ）等である場合、スカンジウム（Ｓｃ）の含有量
が少なくてもよく、遷移金属元素が、例えば、ニッケル
（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等である場合、スカン
ジウム（Ｓｃ）の含有量を多くする。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子管
の動作時に、スカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との
合金粉末の中のスカンジウム（Ｓｃ）が金属基体と電子
放射物質層との界面に生成されたバリウム（Ｂａ）を取
り込み、電子放射物質層内のバリウム（Ｂａ）濃度を高
めるので、新たなバリウム（Ｂａ）の生成速度が抑制さ
れ、同時に、金属基体と電子放射物質層との界面に形成
される高い電気抵抗を有する中間生成物質層の形成速度
も抑制される。この結果、電子放射物質層内の電気抵抗
が低減されるとともに、中間生成物質層の電気抵抗もそ
れほど大きくならず、電子放射物質層及び中間生成物質
層を流れる電流により電子放射物質層及び中間生成物質
層内のジュール熱の発生が抑制されるので、酸化物陰極
を、長時間にわたり高い電流密度の動作状態を維持でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による酸化物陰極を備えた電子管の一実
施例を示す概略断面構成図である。

【図２】図１に図示されたカラー陰極線管の電子銃に用
いられる酸化物陰極の第１実施例の構成を示す拡大断面
図である。

【図３】図１に図示されたカラー陰極線管の電子銃に用
いられる酸化物陰極の第２実施例の構成を示す拡大断面
図である。

【図４】図１に図示されたカラー陰極線管の電子銃に用
いられる酸化物陰極の第３実施例の構成を示す拡大断面
図である。

【図５】酸化物陰極における動作経過時間（使用時間）
と電子放出能との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

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ピュリテイ調整用マグネット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酸化物陰極を有する電子銃１２電子ビーム１３金属スリーブ１４金属基体１５電子放射物質層１５（１）電子放射物質層の第１層１５（２）電子放射物質層の第２層１６スカンジウム−ニッケル（Ｓｃ−Ｎｉ）合金粉末１７ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属スリーブと、前記金属スリーブの一
端に嵌合され、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としてシリコ
ン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の微量の還元性金
属元素を含有する帽状の金属基体と、前記金属基体表面
に被着され、バリウム（Ｂａ）を含有するアルカリ土類
金属酸化物からなる電子放射物質層とを有する酸化物陰
極を備える電子管において、前記電子放射物質層にスカ
ンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合し
ていることを特徴とする酸化物陰極を備えた電子管。
【請求項２】前記電子放射物質層は、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末の質量が２乃至１
０％の範囲内に選ばれていることを特徴とする請求項１
に記載の酸化物陰極を備えた電子管。
【請求項３】前記電子放射物質層は、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末の粒径が３乃至１
８μｍの範囲内のものを用いていることを特徴とする請
求項１または２に記載の酸化物陰極を備えた電子管。
【請求項４】前記電子放射物質層は、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末において、スカン
ジウム（Ｓｃ）の含有量が質量で５乃至７５％の範囲内
に選ばれていることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の酸化物陰極を備えた電子管。
【請求項５】前記電子放射物質層は、スカンジウム
（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末の混合比率を、金
属基体側から表面側に向けて順次大きくなるようにして
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
の酸化物陰極を備えた電子管。
【請求項６】前記電子放射物質層は、金属基体側の層
と表面側の層とに分かれた２層構造のものからなり、前
記金属基体側の層にスカンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元
素との合金粉末が混合されず、前記表面側の層だけにス
カンジウム（Ｓｃ）と遷移金属元素との合金粉末を混合
していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の酸化物陰極を備えた電子管。