JPH1092293A - Electron tube cathode - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属基体と電子放射物質層との界面部分に形
成される中間物質層の形成を抑制し、高い電流密度状態
で長時間安定した電子放射特性を発揮できる電子管陰極
を提供する。
【解決手段】 ニッケル(Ni)を主成分とし、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金属基体2と、帽状金属基体2上
に被着され、バリウム(Ba)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4とを備える電子管陰極
において、帽状金属基体2の表面部分に還元性金属元素
を含むドーナツ状薄膜領域3を形成した。このドーナツ
状薄膜領域3を形成したことにより、帽状金属基体2と
電子放射物質層4との界面部分の中間物質層の形成が抑
制され、高い電流密度状態で動作しても、長時間にわた
り安定した電子放射特性が維持される。
(57) Abstract: An electron tube cathode capable of suppressing the formation of an intermediate material layer formed at an interface between a metal substrate and an electron emitting material layer and exhibiting stable electron emission characteristics for a long time under a high current density state. I will provide a. SOLUTION: A cap-shaped metal base 2 containing nickel (Ni) as a main component and containing a trace amount of a reducing metal element such as silicon (Si) and magnesium (Mg); And a donut-shaped thin film region 3 containing a reducible metal element on the surface of the cap-shaped metal substrate 2 in the electron tube cathode having an electron-emitting material layer 4 made of an alkaline earth metal oxide containing barium (Ba). . By forming the donut-shaped thin film region 3, the formation of an intermediate material layer at the interface between the cap-shaped metal substrate 2 and the electron-emitting material layer 4 is suppressed, and even if the device operates in a high current density state, it will be used for a long time. Stable electron emission characteristics are maintained.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子管陰極に係わ
り、特に、長期間にわたって、安定した状態で高い電子
放射特性が発揮できるような構成にした電子管陰極に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron tube cathode, and more particularly, to an electron tube cathode configured to exhibit high electron emission characteristics in a stable state for a long period of time.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、陰極線管や表示管または撮像管等
の電子管に用いられる陰極には、加熱用ヒータを内包し
た金属スリーブと、金属スリーブの一端に嵌合され、表
面に電子放射物質層が被着された帽状金属基体等を具備
する傍熱型陰極構体が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a cathode used for an electron tube such as a cathode ray tube, a display tube, or an image pickup tube is fitted with a metal sleeve containing a heater for heating, and one end of the metal sleeve. An indirectly heated cathode structure provided with a cap-shaped metal substrate or the like to which is attached.
【0003】図3は、かかる既知の電子管陰極の構成の
一例を示す断面図であって、例えば、特開昭58−15
4130号に開示されているものである。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of such a known electron tube cathode.
No. 4130.
【0004】図3において、電子管陰極は、ニッケル−
クロム(Ni−Cr)合金等の高融点金属で構成されて
いる金属スリーブ31と、金属スリーブ31の一端に嵌
合され、ニッケル(Ni)を主成分とし、シリコン(S
i)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)等
の微量の還元性金属元素を含有する帽状金属基体32
と、金属基体32の表面に被着され、バリウム(Ba)
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
33と、金属スリーブ31に内包された加熱用ヒータ3
4を備えている。In FIG. 3, an electron tube cathode is made of nickel-nickel.
A metal sleeve 31 made of a high melting point metal such as a chromium (Ni-Cr) alloy is fitted to one end of the metal sleeve 31 and contains nickel (Ni) as a main component and silicon (S)
i), a cap-shaped metal substrate 32 containing a trace amount of a reducing metal element such as magnesium (Mg), zirconium (Zr), etc.
And barium (Ba) applied on the surface of the metal base 32.
An electron emitting material layer 33 made of an alkaline earth metal oxide containing helium and a heating heater 3 contained in a metal sleeve 31
4 is provided.
【0005】かかる構成による電子管陰極は、加熱用ヒ
ータ34に加熱電力を供給すると、加熱用ヒータ34の
発熱による熱は、金属スリーブ31や金属基体32に伝
わった後、電子放射物質層33に伝達され、電子放射物
質層33から熱電子が放射される。In the electron tube cathode having such a configuration, when heating power is supplied to the heater 34, the heat generated by the heater 34 is transmitted to the metal sleeve 31 and the metal base 32, and then to the electron emitting material layer 33. Then, thermoelectrons are emitted from the electron emitting material layer 33.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】最近になって、陰極線
管、表示管、撮像管等の画像表示用電子管においては、
得ようとする画像の高精細化が進み、それらの陰極に対
して、高電流密度状態で動作させることができるととも
に、長時間わたって安定した電子放射特性を有するもの
が特に強く要望されるようになってきた。Recently, in image display electron tubes such as cathode ray tubes, display tubes, and image pickup tubes,
As the definition of the image to be obtained is advanced, those cathodes capable of operating in a high current density state and having stable electron emission characteristics over a long period of time are particularly strongly desired. It has become
【0007】ところで、前記既知の電子管陰極は、動作
時に、金属基体32と電子放射物質層33との界面部分
に、バリウムシリケート(Ba2 SiO4 )やバリウム
マグネシア(BaMgO2 )やバリウムジルコネート
(BaZrO3 )等からなる中間物質層(抵抗層)が形
成されるが、これらの中間物質層は、電子管陰極を高電
流密度状態で動作させたときにその形成が加速され、形
成された中間物質層が高抵抗を示して、金属基体32と
電子放射物質層33との界面部分を流れる電流の妨げに
なる。このとき、陰極と格子電極との間に高電圧を加
え、形成された中間物質層に対抗して強制的に高い電子
放射を達成させようとした場合、中間物質層に大きなジ
ュール熱が発生して温度上昇を引き起こし、より中間物
質層の形成が促進されるという悪循環に陥るようにな
る。そして、金属基体32と電子放射物質層33との界
面部分に形成される中間物質層は、第1格子電極の電子
ビーム通過孔に対向した領域において特に多く形成され
る。In the known electron tube cathode, barium silicate (Ba 2 SiO 4 ), barium magnesia (BaMgO 2 ), or barium zirconate (Ba 2 SiO 4 ) is formed at the interface between the metal substrate 32 and the electron emitting material layer 33 during operation. An intermediate material layer (resistive layer) made of BaZrO 3 ) or the like is formed. These intermediate material layers are accelerated when the electron tube cathode is operated in a high current density state, and the formed intermediate material layer is formed. The layer exhibits a high resistance, which hinders a current flowing at the interface between the metal substrate 32 and the electron emitting material layer 33. At this time, if a high voltage is applied between the cathode and the grid electrode to force high electron emission against the formed intermediate material layer, large Joule heat is generated in the intermediate material layer. As a result, the temperature rises and the formation of an intermediate material layer is promoted, thereby causing a vicious cycle. The intermediate material layer formed at the interface between the metal substrate 32 and the electron emitting material layer 33 is particularly formed in a region facing the electron beam passage hole of the first grid electrode.
【0008】このように、前記既知の電子管陰極は、高
い電流密度状態で動作させようとした際に、中間物質層
の形成によって高い電流密度状態の動作が妨げられ、結
果的に、高い電流密度状態で長時間にわたって安定した
電子放射特性を発揮させることができないという問題を
有している。As described above, when the known electron tube cathode is operated in a high current density state, the operation in the high current density state is hindered by the formation of the intermediate material layer. There is a problem that stable electron emission characteristics cannot be exhibited for a long time in the state.
【0009】本発明は、かかる問題点を解決するもの
で、その目的は、金属基体と電子放射物質層との界面部
分に形成される中間物質層の形成を抑制し、高い電流密
度状態で長時間安定した電子放射特性を発揮できる電子
管陰極を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to suppress the formation of an intermediate material layer formed at the interface between a metal substrate and an electron emitting material layer, and to provide a long current at a high current density. An object of the present invention is to provide an electron tube cathode capable of exhibiting stable electron emission characteristics over time.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電子管陰極は、金属基体と金属基体上に被
着された電子放射物質層とを備え、金属基体の表面部
分、即ち、金属基体と電子放射物質層との界面部分に、
還元性金属元素を含むドーナツ状薄膜領域を形成する手
段を具備する。In order to achieve the above object, an electron tube cathode according to the present invention comprises a metal substrate and an electron emitting material layer deposited on the metal substrate, and has a surface portion of the metal substrate, that is, a metal substrate. At the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer,
Means for forming a donut-shaped thin film region containing a reducing metal element is provided.
【0011】前記手段によれば、動作時に、金属基体の
表面部分には、高濃度の還元性金属元素を含むドーナツ
状薄膜領域と電子放射物質層との間に生じる反応によっ
て多量のバリウム(Ba)が生成され、金属基体と電子
放射物質層との界面部分にバリウムシリケート(Ba2
SiO4 )等の中間物質層が形成されるが、バリウム
(Ba)の濃度が高くなると、新たなバリウム(Ba)
の生成が抑制されるので、第1格子電極の電子ビーム通
過孔に対向した金属基体の表面(金属基体と電子放射物
質層との界面部分)のバリウムシリケート(Ba2 Si
O4 )等の中間物質層の形成も抑制されるようになる。According to the above means, during operation, a large amount of barium (Ba) is deposited on the surface of the metal substrate by a reaction occurring between the donut-shaped thin film region containing a high concentration of the reducing metal element and the electron emitting material layer. ) Is generated, and barium silicate (Ba 2 ) is formed at the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer.
An intermediate material layer such as SiO 4 ) is formed, but when the concentration of barium (Ba) increases, new barium (Ba)
Is suppressed, so that barium silicate (Ba 2 Si) on the surface of the metal substrate (the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer) facing the electron beam passage hole of the first lattice electrode is suppressed.
The formation of an intermediate material layer such as O 4 ) is also suppressed.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、電
子管陰極は、ニッケル(Ni)を主成分とし、シリコン
(Si)、マグネシウム(Mg)等の微量の還元性金属
元素を含有する金属基体と、金属基体上に被着され、バ
リウム(Ba)を含むアルカリ土類金属酸化物からなる
電子放射物質層とを備えるものであり、金属基体の表面
部分に還元性金属元素を含むドーナツ状薄膜領域を形成
したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention, an electron tube cathode is a metal substrate containing nickel (Ni) as a main component and a trace amount of a reducing metal element such as silicon (Si) and magnesium (Mg). And an electron-emitting substance layer made of an alkaline earth metal oxide containing barium (Ba), which is applied on the metal substrate, wherein a donut-like thin film containing a reducing metal element on a surface portion of the metal substrate. An area is formed.
【0013】かかる本発明の実施の形態の好適例におい
て、ドーナツ状薄膜領域は、第1格子電極の電子ビーム
通過孔の径と同じかそれよりもやや大きい内径と、金属
基体の外周まで達する外径とを有するものである。In a preferred example of the embodiment of the present invention, the donut-shaped thin film region has an inner diameter which is equal to or slightly larger than the diameter of the electron beam passage hole of the first lattice electrode, and an outer portion which reaches the outer periphery of the metal base. Having a diameter.
【0014】これらの本発明の実施の形態によれば、電
子管陰極の動作時に、金属基体の表面部分においては、
高濃度の還元性金属元素を含むドーナツ状薄膜領域と電
子放射物質層との間に生じる反応によって多量のバリウ
ム(Ba)が生成され、金属基体と電子放射物質層との
界面部分にバリウムシリケート(Ba2 SiO4 )等の
中間物質層が形成される。そして、多量のバリウム(B
a)の生成によってバリウム(Ba)の濃度が高くなる
と、新たなバリウム(Ba)の生成が抑制されるように
なり、同時に、第1格子電極の電子ビーム通過孔に対向
した金属基体の表面部分(金属基体と電子放射物質層と
の界面部分)におけるバリウムシリケート(Ba2 Si
O4 )等の中間物質層の形成も抑制される。According to these embodiments of the present invention, during operation of the electron tube cathode, the surface portion of the metal base is
A large amount of barium (Ba) is generated by the reaction between the donut-shaped thin film region containing the high-concentration reducing metal element and the electron-emitting material layer, and barium silicate (barium silicate) is formed at the interface between the metal substrate and the electron-emitting material layer. An intermediate material layer such as Ba 2 SiO 4 ) is formed. And a large amount of barium (B
When the concentration of barium (Ba) increases due to the generation of a), the generation of new barium (Ba) is suppressed, and at the same time, the surface portion of the metal substrate facing the electron beam passage hole of the first grid electrode. Barium silicate (Ba 2 Si) at (the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer)
The formation of an intermediate material layer such as O 4 ) is also suppressed.
【0015】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、中間物質層に基づく高抵抗状態が緩和され、金属基
体と電子放射物質層との界面部分を流れる電流が中間物
質層によって大幅に妨げられないので、高い電流密度状
態において長時間安定した電子放射特性を発揮させるこ
とが可能になる。As described above, according to the embodiment of the present invention, the high resistance state based on the intermediate material layer is alleviated, and the current flowing at the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer is greatly increased by the intermediate material layer. Since it is not hindered, it is possible to exhibit stable electron emission characteristics for a long time in a high current density state.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は、本発明による電子管陰極の一実施
例の要部を示す構成図であって、(a)は横断面図、
(b)はそのA−A’線部分から帽状金属基体側を見た
構成図である。FIG. 1 is a structural view showing a main part of an embodiment of an electron tube cathode according to the present invention, wherein FIG.
(B) is a configuration diagram of the cap-like metal base side viewed from the line AA ′.
【0018】図1(a)、(b)において、1は高融点
金属であるニッケル−クロム(Ni−Cr)合金からな
る円筒状金属スリーブ、2はニッケル(Ni)を主成分
とし、微量の還元性金属元素としてシリコン(Si)を
含有する帽状金属基体、3は還元性金属元素を含むドー
ナツ状薄膜領域、4はバリウム(Ba)を含んだアルカ
リ土類金属酸化物からなる電子放射物質層、5は加熱用
ヒータ、6は第1格子電極、7は電子ビーム通過孔であ
る。In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 1 is a cylindrical metal sleeve made of a nickel-chromium (Ni-Cr) alloy which is a high melting point metal, 2 is nickel (Ni) as a main component and a trace amount. A cap-shaped metal substrate containing silicon (Si) as a reducing metal element, 3 is a donut-shaped thin film region containing a reducing metal element, and 4 is an electron emitting material made of an alkaline earth metal oxide containing barium (Ba). Layer 5 is a heater for heating, 6 is a first grid electrode, and 7 is an electron beam passage hole.
【0019】そして、円筒状金属スリーブ1は、一端に
帽状金属基体2が嵌合され、内部に加熱用ヒータ5は挿
入配置されている。帽状金属基体2は、表面部分にドー
ナツ状薄膜領域3が形成され、ドーナツ状薄膜領域3を
含む表面に電子放射物質層4が被着されている。第1格
子電極6は、電子放射物質層4に対向して離間配置さ
れ、電子放射物質層4の中央部分に対向した位置に電子
ビーム通過孔7が設けられている。また、ドーナツ状薄
膜領域3は、内径部分(帽状金属基体2の表面が露出し
ている部分)が電子ビーム通過孔7の径にほぼ等しいか
または若干大きくなるように構成され、外径部分が帽状
金属基体2の外径にほぼ等しい領域にまで達するように
構成されている。この場合、帽状金属基体2とドーナツ
状薄膜領域3とは、複合金属基体8を構成している。The cylindrical metal sleeve 1 has a cap-shaped metal base 2 fitted at one end, and a heater 5 inserted therein. The doughnut-shaped thin film region 3 is formed on the surface of the cap-shaped metal substrate 2, and the electron-emitting material layer 4 is applied to the surface including the donut-shaped thin film region 3. The first grid electrode 6 is spaced apart from the electron emitting material layer 4, and an electron beam passage hole 7 is provided at a position facing the center of the electron emitting material layer 4. The donut-shaped thin film region 3 is configured such that the inner diameter portion (the portion where the surface of the cap-shaped metal base 2 is exposed) is substantially equal to or slightly larger than the diameter of the electron beam passage hole 7. Is configured to reach a region substantially equal to the outer diameter of the cap-shaped metal base 2. In this case, the cap-shaped metal base 2 and the donut-shaped thin film region 3 constitute a composite metal base 8.
【0020】前記構成による電子管陰極、特に、ドーナ
ツ状薄膜領域3を有する帽状金属基体2、即ち複合金属
基体8の製造方法の一例を挙げると、次のとおりであ
る。ニッケル(Ni)を主成分とし、微量の還元性金属
元素としてシリコン(Si)を含有する帽状金属基体2
を、既知の製造工程、例えば、プレス機械等を用いたプ
レス加工によって製造する。得られた帽状金属基体2の
表面をドーナツ状にマスキングし、マスキングした上か
らニトロセルロースと酢酸ブチルからなるバインダ材を
塗布し、塗布部分を乾燥させる。次に、帽状金属基体2
の表面のマスキングを取り外し、スパッタリング装置を
用いてレニウム(Re)をその表面にスパッタリングす
ることにより、帽状金属基体2の表面に、厚さ500n
mのレニウム(Re)のドーナツ状薄膜領域3を形成す
る。An example of a method for manufacturing the electron tube cathode having the above-described structure, particularly, the cap-shaped metal substrate 2 having the donut-shaped thin film region 3, that is, the composite metal substrate 8, is as follows. Cap-shaped metal base 2 containing nickel (Ni) as a main component and a trace amount of silicon (Si) as a reducing metal element 2
Is manufactured by a known manufacturing process, for example, press working using a press machine or the like. The surface of the obtained cap-shaped metal substrate 2 is masked in a donut shape, and after masking, a binder material composed of nitrocellulose and butyl acetate is applied, and the applied portion is dried. Next, the cap-shaped metal base 2
The surface of the cap-shaped metal substrate 2 is removed by masking the surface of the metal substrate 2 using a sputtering device and sputtering rhenium (Re) on the surface using a sputtering device.
A donut-shaped thin film region 3 of rhenium (Re) is formed.
【0021】次いで、ドーナツ状薄膜領域3を形成した
帽状金属基体2を水素ガス(H2 )雰囲気炉内で熱処理
し、ニトロセルロースと酢酸ブチルからなるバインダ材
を飛散させて帽状金属基体2の表面から取り除くととも
に、帽状金属基体2とレニウム(Re)のドーナツ状薄
膜領域3とを反応させる。このような過程を経ることに
より、帽状金属基体2の表面部分に高濃度還元性金属元
素を含んだドーナツ状薄膜領域13が形成される。続い
て、ドーナツ状薄膜領域13を形成した帽状金属基体2
上に、スプレーガンを用いてバリウム(Ba)、ストロ
ンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)を含んだ3元の
炭酸塩{(Ba、Sr、Ca)CO3 }をスプレー塗布
し、帽状金属基体2上に約80μmの厚さの電子放射物
質層4を形成する。その後、金属スリーブ1の一端に帽
状金属基体2を嵌合する工程や、金属スリーブ1の他端
から加熱用ヒータ5を挿入配置したりする工程等の既知
の製造工程を経て、電子管陰極が製造される。Next, the cap-shaped metal substrate 2 on which the donut-shaped thin film region 3 is formed is heat-treated in an atmosphere furnace of hydrogen gas (H 2 ) to scatter the binder material composed of nitrocellulose and butyl acetate, thereby removing the cap-shaped metal substrate 2. And the cap-shaped metal substrate 2 reacts with the donut-shaped thin film region 3 of rhenium (Re). Through such a process, a donut-shaped thin film region 13 containing a high-concentration reducing metal element is formed on the surface of the cap-shaped metal base 2. Subsequently, the cap-shaped metal substrate 2 on which the donut-shaped thin film region 13 is formed
A ternary carbonate {(Ba, Sr, Ca) CO 3 } containing barium (Ba), strontium (Sr), and calcium (Ca) is spray-coated thereon using a spray gun, and a cap-shaped metal substrate is applied. An electron emitting material layer 4 having a thickness of about 80 μm is formed on the substrate 2. Thereafter, through a known manufacturing process such as a process of fitting the cap-shaped metal base 2 to one end of the metal sleeve 1 and a process of inserting and disposing the heater 5 from the other end of the metal sleeve 1, the electron tube cathode is formed. Manufactured.
【0022】前記構成による電子管陰極は、次のように
動作する。加熱用ヒータ5に加熱電力を供給すると、加
熱用ヒータ5の発熱による熱は、金属スリーブ1や帽状
金属基体2に伝わった後、電子放射物質層4に伝達さ
れ、電子放射物質層4から熱電子が放射される。The electron tube cathode configured as described above operates as follows. When heating power is supplied to the heating heater 5, heat generated by the heating of the heating heater 5 is transmitted to the metal sleeve 1 and the cap-shaped metal base 2, then to the electron emitting material layer 4, and from the electron emitting material layer 4. Thermal electrons are emitted.
【0023】かかる熱電子放射動作が行われていると
き、帽状金属基体2の表面部分において、高濃度の還元
性金属元素を含んだドーナツ状薄膜領域3と電子放射物
質層4との間に生じる反応によって多量のバリウム(B
a)が生成され、帽状金属基体2と電子放射物質層4と
の界面部分にバリウムシリケート(Ba2 SiO4 )等
の中間物質層が形成される。そして、多量のバリウム
(Ba)の生成によりバリウム(Ba)濃度がある程度
高くなると、新たなバリウム(Ba)の生成が抑制され
るようになるので、バリウムシリケート(Ba2 SiO
4 )等の中間物質層の生成が抑えられ、電流密度の大き
い第1格子電極6の電子ビーム通過孔7に対向する帽状
金属基体2と電子放射物質層4との界面部分におけるバ
リウムシリケート(Ba2 SiO4 )等の中間物質層の
生成も抑えられる。When such a thermionic emission operation is performed, on the surface of the cap-shaped metal substrate 2, the donut-shaped thin film region 3 containing a high-concentration reducing metal element and the electron-emitting material layer 4 are interposed. A large amount of barium (B
a) is generated, and an intermediate material layer such as barium silicate (Ba 2 SiO 4 ) is formed at the interface between the cap-shaped metal substrate 2 and the electron emitting material layer 4. When the barium (Ba) concentration is increased to some extent due to the generation of a large amount of barium (Ba), the generation of new barium (Ba) is suppressed, so that barium silicate (Ba 2 SiO 2) is used.
4 ) The formation of an intermediate material layer is suppressed, and barium silicate () is formed at the interface between the cap-shaped metal substrate 2 and the electron emitting material layer 4 facing the electron beam passage hole 7 of the first grid electrode 6 having a large current density. The formation of an intermediate material layer such as Ba 2 SiO 4 ) can also be suppressed.
【0024】このように、本実施例による電子管陰極
は、陰極を流れる電流密度を大きくしても、バリウムシ
リケート(Ba2 SiO4 )等の中間物質層の生成が抑
えられていることから、高抵抗の中間物質層によるジュ
ール熱の発生が少なくなり、高い電流密度状態で動作さ
せても、長時間にわたって安定した電子放射特性を発揮
させることができる。As described above, in the electron tube cathode according to the present embodiment, even if the current density flowing through the cathode is increased, the formation of an intermediate material layer such as barium silicate (Ba 2 SiO 4 ) is suppressed. The generation of Joule heat due to the intermediate layer of the resistance is reduced, and stable electron emission characteristics can be exhibited over a long period of time even when operated in a high current density state.
【0025】ここで、図2は、本実施例による電子管陰
極と既知の電子管陰極との電子放射能特性を比較した特
性図である。Here, FIG. 2 is a characteristic diagram comparing the electron emission characteristics of the electron tube cathode according to the present embodiment with a known electron tube cathode.
【0026】図2において、縦軸は動作経過時間が0の
ときの値(100)に対する相対値で表した電子放射
能、横軸はキロアワー(Kh)で表した動作経過時間で
あって、曲線Aは本実施例による電子管陰極の特性、曲
線Bは既知の電子管陰極の特性を示すものである。In FIG. 2, the vertical axis represents the electron activity expressed as a relative value to the value (100) when the operation elapsed time is 0, and the horizontal axis represents the operation elapsed time expressed in kilohours (Kh). A shows the characteristics of the electron tube cathode according to the present embodiment, and curve B shows the characteristics of the known electron tube cathode.
【0027】図2の曲線Bに示されるように、既知の電
子管陰極は、動作経過時間が長くなるにしたがって電子
放射能が順次に低下し、10000時間で電子放射能の
相対値が65%に、15000時間で電子放射能の相対
値が約50%に低下するのに対して、本実施例による電
子管陰極は、動作経過時間が長くなるにしたがって電子
放射能が順次に低下することが同じであっても、その低
下の割合は既知の電子管陰極に比べてかなり小さく、1
0000時間で電子放射能の相対値が85%に、150
00時間で電子放射能の相対値が約80%に低下するだ
けである。このように、本実施例による電子管陰極は、
既知の電子管陰極に比べて、格段に優れた寿命特性を呈
するものであることが判る。As shown by the curve B in FIG. 2, in the known electron tube cathode, the emissivity gradually decreases as the operation elapsed time becomes longer, and the relative value of the emissivity becomes 65% in 10,000 hours. , 15000 hours, the relative value of the electron activity decreases to about 50%, whereas the electron tube cathode according to the present embodiment has the same decrease in the electron activity as the operation elapsed time becomes longer. Even so, the rate of reduction is considerably smaller than that of the known electron tube cathode.
In 0000 hours, the relative value of the electron activity becomes 85%, 150
At 00 hours the relative value of the electron activity only drops to about 80%. Thus, the electron tube cathode according to the present embodiment is
It can be seen that it has much better life characteristics than known electron tube cathodes.
【0028】本実施例において、ドーナツ状薄膜領域3
の内径は、第1格子電極6の電子ビーム通過孔の径と同
程度であればよく、第1格子電極6の電子ビーム通過孔
の径よりやや大きな径にすれば、ドーナツ状薄膜領域3
を設けた効果が顕著になる。また、ドーナツ状薄膜領域
3の外径は、帽状金属基体2の外周にまで達するような
大きさに選べばよい。In this embodiment, the donut-shaped thin film region 3
The inner diameter of the doughnut-shaped thin film region 3 may be approximately equal to the diameter of the electron beam passage hole of the first lattice electrode 6, and may be slightly larger than the diameter of the electron beam passage hole of the first lattice electrode 6.
The effect of providing is remarkable. The outer diameter of the donut-shaped thin film region 3 may be selected so as to reach the outer periphery of the cap-shaped metal base 2.
【0029】この場合、ドーナツ状薄膜領域3に含まれ
る還元性金属元素としては、レニウム(Re)の他に、
ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、シリコン
(Si)、アルミニウム(Al)、タングステン
(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、ニオ
ブ(Nb)、マグネシウム(Mg)等の元素の中の1種
または複数種のものが使用される。In this case, as the reducing metal element contained in the donut-shaped thin film region 3, in addition to rhenium (Re),
Among elements such as hafnium (Hf), zirconium (Zr), silicon (Si), aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), niobium (Nb), and magnesium (Mg) One or more are used.
【0030】そして、ドーナツ状薄膜領域3は、前述の
スパッタリング装置を用いたスパッタリングによって形
成する他にも、イオン打ち込み技術を用いて形成するよ
うにしてもよい。The doughnut-shaped thin film region 3 may be formed by ion implantation instead of the above-described sputtering using a sputtering apparatus.
【0031】また、ドーナツ状薄膜領域3は、還元性金
属元素を多く含んだ薄膜層の形にしてもよく、帽状金属
基体2と一体化した合金層の形にしてもよい。ただし、
薄膜層の形にした場合には、バリウム(Ba)を含んだ
アルカリ土類金属酸化物とからなる電子放射物質層4を
被着させる前に、熱処理を行って帽状金属基体2との合
金化を図ることが望ましい。The donut-shaped thin film region 3 may be in the form of a thin film layer containing a large amount of reducing metal elements, or may be in the form of an alloy layer integrated with the cap-shaped metal base 2. However,
In the case of forming a thin film layer, heat treatment is performed before depositing the electron emitting material layer 4 made of an alkaline earth metal oxide containing barium (Ba) to form an alloy with the cap-shaped metal base 2. It is desirable to achieve
【0032】本実施例の電子管陰極と既知の電子管陰極
とをそれぞれ10000時間動作させた後、帽状金属基
体2の表面から電子放射物質4、33を除去し、ビーム
径約100μmの微少X線解析装置を用いて、帽状金属
基体2、32の表面中央部分に形成された中間生成物、
即ち、バリウムシリケート(Ba2 SiO4 )の量を比
較したところ、本実施例の電子管陰極は、既知の電子管
陰極の約1/2程度で形成される量が少なかった。これ
に対して本実施例の電子管陰極は、帽状金属基体2周辺
部に多量の中間生成物が形成されており、電子放射に関
係するバリウム(Ba)が多く生成されたことを裏付け
ている。このことは、本実施例の電子管陰極が良好な電
子放射特性を維持できる理由である。After operating the electron tube cathode of this embodiment and the known electron tube cathode for 10,000 hours, respectively, the electron emitting materials 4 and 33 were removed from the surface of the cap-shaped metal base 2 and a minute X-ray having a beam diameter of about 100 μm was obtained. An intermediate product formed at the center of the surface of the cap-shaped metal bases 2 and 32 using the analyzer;
That is, when the amount of barium silicate (Ba 2 SiO 4 ) was compared, the amount of the electron tube cathode formed in this embodiment was about の that of the known electron tube cathode, and the amount was small. On the other hand, in the electron tube cathode according to the present embodiment, a large amount of intermediate products are formed around the cap-shaped metal substrate 2, which confirms that a large amount of barium (Ba) related to electron emission was generated. . This is the reason why the electron tube cathode of this embodiment can maintain good electron emission characteristics.
【0033】なお、前記実施例においては、帽状金属基
体2中の還元性金属元素がシリコン(Si)である例を
挙げて説明したが、本発明における帽状金属基体2中の
還元性金属元素はシリコン(Si)に限られるものでな
く、他の還元性金属元素、例えば、マグネシウム(M
g)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、ま
たはそれらの複合体を用いても、同様の効果を得ること
ができる。In the above embodiment, an example was described in which the reducing metal element in the cap-shaped metal substrate 2 was silicon (Si), but the reducing metal element in the cap-shaped metal substrate 2 in the present invention was described. The element is not limited to silicon (Si), and other reducing metal elements, for example, magnesium (M
The same effect can be obtained by using g), zirconium (Zr), tungsten (W), or a composite thereof.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子管
陰極の動作時に、第1格子電極の電子ビーム通過孔に対
向した金属基体の表面部分(金属基体と電子放射物質層
との界面部分)における中間物質層の形成が抑制され、
中間物質層に基づく高抵抗状態が緩和されるので、金属
基体と電子放射物質層との界面部分を流れる電流が中間
物質層によって大幅に妨げられことがなくなり、高い電
流密度状態で連続的に動作しても、長時間にわたって安
定した電子放射特性を維持させることができるという効
果がある。As described above, according to the present invention, during operation of the electron tube cathode, the surface portion of the metal substrate facing the electron beam passage hole of the first grid electrode (the interface between the metal substrate and the electron emitting material layer). Part), the formation of the intermediate material layer is suppressed,
Since the high-resistance state based on the intermediate material layer is relaxed, the current flowing at the interface between the metal substrate and the electron-emitting material layer is not significantly obstructed by the intermediate material layer, and the device operates continuously at a high current density state. Even so, there is an effect that stable electron emission characteristics can be maintained for a long time.
【図1】本発明による電子管陰極の一実施例の要部を示
す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of one embodiment of an electron tube cathode according to the present invention.
【図2】本実施例による電子管陰極と既知の電子管陰極
との電子放射能特性を比較した特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram comparing the electron emission characteristics of the electron tube cathode according to the present embodiment and a known electron tube cathode.
【図3】既知の電子管陰極の構成の一例を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a known electron tube cathode.
1 金属スリーブ 2 帽状金属基体 3 ドーナツ状薄膜領域 4 電子放射物質層 5 加熱用ヒータ 6 第1格子電極 7 電子ビーム通過孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal sleeve 2 Cap-shaped metal base 3 Donut-shaped thin film area 4 Electron emitting material layer 5 Heater 6 First lattice electrode 7 Electron beam passage hole
Claims (2)
ネシウム等の微量の還元性金属元素を含有する金属基体
と、前記金属基体上に被着され、バリウムを含むアルカ
リ土類金属酸化物からなる電子放射物質層とを備える電
子管陰極において、前記金属基体の表面部分に還元性金
属元素を含むドーナツ状薄膜領域を形成したことを特徴
とする電子管陰極。1. A metal substrate containing nickel as a main component and a trace amount of a reducing metal element such as silicon and magnesium, and an electron deposited on the metal substrate and made of an alkaline earth metal oxide containing barium. An electron tube cathode comprising a radiating material layer, wherein a donut-shaped thin film region containing a reducing metal element is formed on a surface portion of the metal substrate.
極の電子ビーム通過孔の径と同じかそれよりもやや大き
い内径と、前記金属基体の外周まで達する外径とを有す
るものであることを特徴とする請求項1に記載の電子管
陰極。2. The donut-shaped thin film region has an inner diameter that is equal to or slightly larger than the diameter of the electron beam passage hole of the first lattice electrode, and an outer diameter that reaches the outer periphery of the metal base. 2. The electron tube cathode according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24183396A JPH1092293A (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Electron tube cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24183396A JPH1092293A (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Electron tube cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092293A true JPH1092293A (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=17080182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24183396A Pending JPH1092293A (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Electron tube cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1092293A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990045119A (en) * | 1997-11-29 | 1999-06-25 | 김영남 | Impregnated cathode structure for cathode ray tube and manufacturing method |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP24183396A patent/JPH1092293A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990045119A (en) * | 1997-11-29 | 1999-06-25 | 김영남 | Impregnated cathode structure for cathode ray tube and manufacturing method |
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