JPH11213862A - Cathode substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

Cathode substrate and method of manufacturing the same

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JPH11213862A
JPH11213862A JP1294698A JP1294698A JPH11213862A JP H11213862 A JPH11213862 A JP H11213862A JP 1294698 A JP1294698 A JP 1294698A JP 1294698 A JP1294698 A JP 1294698A JP H11213862 A JPH11213862 A JP H11213862A
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scandium
thin film
film layer
cathode
cathode substrate
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Eiichiro Uda
英一郎 宇田
Osamu Nakamura
修 中村
Sadao Matsumoto
貞雄 松本
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電圧、高周波数条件下でも充分な耐イオン
衝撃性を有し、良好な電子放射特性、さらには良好な低
温動作性を有する陰極基体を提供する。 【解決手段】 多孔質タングステン基板を焼結によって
形成し、多孔質タングステン基板の空孔部に電子放射物
質を溶融含浸させる。多孔質陰極基板に、酸化スカンジ
ウム薄膜層およびタングステン薄膜層をスパッタリング
により順次成膜する。多孔質陰極基体4を装着した含浸
型陰極構体1を陰極線管に組み込み、活性化工程におい
て1200℃から1300℃の温度で1時間から2時間
活性化する。多孔質陰極基体4は、電子放射面側にタン
グステン、スカンジウムおよび酸素を有するとともに、
スカンジウム薄膜を有する。スカンジウム薄膜はスカン
ジウム原子濃度が電子放射面側の表面から深さ方向に向
かって正の濃度勾配を有している。
(57) [Problem] To provide a cathode substrate having sufficient ion impact resistance under high voltage and high frequency conditions, good electron emission characteristics, and good low temperature operability. SOLUTION: A porous tungsten substrate is formed by sintering, and holes of the porous tungsten substrate are melt-impregnated with an electron emitting substance. A scandium oxide thin film layer and a tungsten thin film layer are sequentially formed on a porous cathode substrate by sputtering. The impregnated cathode assembly 1 having the porous cathode substrate 4 mounted thereon is incorporated into a cathode ray tube, and activated at a temperature of 1200 to 1300 ° C. for 1 to 2 hours in an activation step. The porous cathode substrate 4 has tungsten, scandium and oxygen on the electron emission surface side,
It has a scandium thin film. The scandium thin film has a scandium atom concentration having a positive concentration gradient from the surface on the electron emission surface side in the depth direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高電流密度動作が
可能な陰極基体およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a cathode substrate capable of operating at a high current density and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、走査線を増加させ解像度を改善し
たカラー受像管や、超高周波対応受像管の開発が要請さ
れており、また、投写管などにおいても輝度の向上が望
まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for the development of a color picture tube with an increased number of scanning lines and improved resolution, and a picture tube for an ultra-high frequency, and also an improvement in luminance of a projection tube and the like.

【0003】これら解像度の改善あるいは輝度の向上に
対応するためには、陰極からの放出電流密度を従来に対
し大幅に増大させる必要がある。
In order to cope with the improvement of the resolution or the luminance, it is necessary to greatly increase the density of the emission current from the cathode as compared with the prior art.

【0004】ところで含浸型陰極は酸化物陰極に比べて
大きな放射電流密度が得られ、撮像管、進行波管あるい
はクライストロンなどの電子管に使用されている。
An impregnated cathode has a higher emission current density than an oxide cathode, and is used for an electron tube such as an image pickup tube, a traveling wave tube, or a klystron.

【0005】一方、含浸型陰極は、カラー受像管の分野
ではHD−TV管あるいはED−TV管などの特殊用途
のみに限られていたが、近年大型カラー受像管などにも
用いられつつある。
On the other hand, in the field of color picture tubes, impregnated cathodes have been limited to special applications such as HD-TV tubes and ED-TV tubes, but have recently been used for large color picture tubes and the like.

【0006】そして、このような含浸型陰極構体は、陰
極構体にたとえば空孔率15%から20%の多孔質タン
グステンを用い、この陰極構体の空孔部にたとえば酸化
バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)および
酸化アルミニウム(Al2 3 )などの電子放射物質が
含浸され、電子放射面を形成している。さらに、この陰
極基体の電子放射面上に、スパッタリング法などの薄膜
形成手段によりイリジウム(Ir)などの金属薄膜層が
設けられたメタルコート型の含浸型陰極構体が形成され
ている。そして、この含浸型陰極構体は電子管内に装着
され、ヒータによって加熱されることにより、含浸型陰
極構体内に含浸されたたとえばバリウム(Ba)あるい
は酸素(O)などが拡散し、含浸型陰極構体の表面の電
子放射面上に電気二重層が形成されることによって高密
度の電流放射が可能となる。
In such an impregnated cathode structure, porous cathode having a porosity of, for example, 15% to 20% is used for the cathode structure, and barium oxide (BaO), calcium oxide, etc. An electron emitting material such as (CaO) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is impregnated to form an electron emitting surface. Further, a metal coat type impregnated cathode structure provided with a metal thin film layer such as iridium (Ir) is formed on the electron emission surface of the cathode substrate by a thin film forming means such as a sputtering method. The impregnated cathode assembly is mounted in an electron tube and heated by a heater to diffuse, for example, barium (Ba) or oxygen (O) impregnated into the impregnated cathode assembly. The formation of the electric double layer on the electron emission surface on the surface of the substrate enables high-density current emission.

【0007】ここで、このような電子管用の含浸型陰極
構体として、近年、スカンジウム系の含浸型陰極構体が
注目されている。
Here, as such an impregnated cathode structure for an electron tube, a scandium-based impregnated cathode structure has recently been receiving attention.

【0008】一方、電子管用の含浸型陰極構体は、省電
力の目的から従来に比べコンパクトな構造に形成されて
おり、陰極基体は必然的に厚さおよび直径が制限されて
しまい電子放射物質を充分に含浸させることができな
い。
On the other hand, the impregnated type cathode structure for an electron tube is formed in a compact structure as compared with the conventional structure for the purpose of power saving. It cannot be sufficiently impregnated.

【0009】また、一般的に含浸型陰極構体の寿命特性
は、電子放射物質の主要成分であるバリウムの蒸発量に
支配され、蒸発によりバリウムが消耗すると陰極基体の
バリウムの単原子層被覆率が減少して、要求される長寿
命特性が得られない。
In general, the life characteristics of an impregnated cathode assembly are governed by the amount of evaporation of barium, which is a main component of an electron-emitting substance. As a result, the required long life characteristics cannot be obtained.

【0010】これらの理由から、低温動作、高電流密度
動作が可能な含浸型陰極構体の開発が強く要求されてい
る。このような陰極として、酸化スカンジウム(Sc2
03)を分散させた含浸型陰極、あるいは陰極基体表面
にスカンジウム(Sc)化合物を被着したスカンジウム
系の含浸型陰極構体が開発され、このスカンジウム系の
含浸型陰極構体では、動作温度がたとえば900℃から
1000℃で、放出電流密度が数10A/cm2 とな
る。
[0010] For these reasons, there is a strong demand for the development of an impregnated cathode assembly capable of operating at a low temperature and at a high current density. As such a cathode, scandium oxide (Sc2
03) is dispersed, or a scandium-based impregnated cathode structure in which a scandium (Sc) compound is adhered to the surface of the cathode substrate has been developed. The operating temperature of the scandium-based impregnated cathode structure is 900, for example. From ℃ to 1000 ℃, the emission current density is several tens A / cm 2 .

【0011】また、二極管にスカンジウム系の含浸型陰
極構体を適用した場合、パルス幅5μ秒、周波数50H
zのパルス放射電流の評価では、従来のメタルコート型
の含浸陰極構体の約10倍の放射電流密度を得ることが
でき、放射電流の大幅な向上が期待される。
When a scandium-based impregnated cathode structure is applied to a diode, a pulse width of 5 μsec and a frequency of 50 H
In the evaluation of the pulsed emission current of z, the emission current density can be obtained about 10 times that of the conventional metal-coated impregnated cathode assembly, and a significant improvement in emission current is expected.

【0012】ところが、高周波パルスの場合、たとえば
周波数を受像管などで一般に使用される15.75kH
zとすると、従来のメタルコート型と同等程度の放射電
流しか得られない。つまり、スカンジウム系の含浸型陰
極構体には、デューティの低い動作条件ではカソード温
度が比較的低温でも充分なエミッションを得ることがで
きるが、高デューティ領域の動作になると、この低温動
作効果が減少し、メタルコート型の含浸型陰極構体とス
カンジウム系の含浸型陰極構体との特性に顕著な差がな
い。
However, in the case of a high-frequency pulse, for example, the frequency is set to 15.75 kHz which is generally used in a picture tube or the like.
If z, only a radiation current equivalent to that of the conventional metal coat type can be obtained. In other words, in the scandium-based impregnated cathode assembly, sufficient emission can be obtained even at a relatively low cathode temperature under low duty operating conditions, but when operating in a high duty region, this low temperature operation effect decreases. There is no remarkable difference between the characteristics of the metal-coated impregnated cathode structure and the scandium-based impregnated cathode structure.

【0013】この原因としては、低デューティ動作で
は、陰極基体の多孔質基体の空孔部から拡散するバリウ
ム、酸素、スカンジウムの供給が充分であるために、陰
極基体の電子放射面上に電気二重層が保たれているが、
高デューティの動作では、この電気二重層がイオン衝撃
を受けて破壊されていく。したがって、低デューティ動
作領域で優位であったスカンジウム系陰極が、高デュー
ティ動作領域でメタルコート型と差異がなくなるのは、
スカンジウムの拡散速度の遅さに起因すると考えられ
る。そして、スカンジウム系の含浸型陰極構体をオージ
ェ電子分光により表面解析をしたところ、イオン衝撃を
受けると表面のスカンジウムが消失し、電子放射の良好
なスカンジウム濃度に回復するまでに時間を要すること
がわかった。
The reason for this is that in the low-duty operation, the supply of barium, oxygen and scandium diffused from the pores of the porous substrate of the cathode substrate is sufficient, so that the electric current is discharged on the electron emission surface of the cathode substrate. Although the layers are kept,
In high-duty operation, this electric double layer is destroyed by ion bombardment. Therefore, the difference between the scandium-based cathode, which was superior in the low-duty operation region, and the metal-coated type in the high-duty operation region,
This is thought to be due to the slow diffusion rate of scandium. When the surface of the scandium-based impregnated cathode structure was analyzed by Auger electron spectroscopy, it was found that scandium on the surface disappeared when subjected to ion bombardment, and that it took time for the electron emission to recover to a favorable scandium concentration. Was.

【0014】また、スカンジウム系の含浸型陰極が、高
電圧、高周波数動作条件の下で充分な耐イオン衝撃性を
示すようにするために、電子放射面上に電気二重層を構
成する酸素、スカンジウム、バリウムが、イオン衝撃後
に非常に早い回復を示すような改良表面を作るものとし
て、たとえば特開昭63−91924号公報に記載の構
成が知られている。この特開昭63−91924号公報
には、タングステン(W)、二酸化タングステン(WO
2 )、酸化スカンジウム(Sc2 3 )を陰極基体の電
子放出側の表面に同時にスパッタリングすることによ
り、Sc2 3 O12、Sc6 WO12などの複合酸化物薄
膜を形成させ、これらの複合酸化物は陰極動作温度でf
ree Scを有効に遊離することができ、このfre
e Scの高い拡散速度のために、耐イオン衝撃性を改
善させているが、これらの改良によっても実用化される
までには至っていない。
In order to make the scandium-based impregnated cathode exhibit sufficient ion bombardment resistance under high voltage and high frequency operating conditions, oxygen constituting an electric double layer on the electron emission surface, A structure described in, for example, JP-A-63-91924 is known as an improved surface in which scandium and barium exhibit an extremely fast recovery after ion bombardment. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-91924 discloses tungsten (W), tungsten dioxide (WO).
2 ) Simultaneously sputtering scandium oxide (Sc 2 O 3 ) on the surface of the cathode substrate on the electron emission side to form a composite oxide thin film such as Sc 2 W 3 O 12, Sc 6 WO 12, etc. Oxide f at cathode operating temperature
free Sc can be effectively released, and this free Sc
Due to the high diffusion rate of e Sc, the ion impact resistance has been improved, but these improvements have not yet reached practical use.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
スカンジウム系の含浸型陰極構体では、高電圧、高周波
数の条件下で充分な耐イオン衝撃性が得られない。すな
わち、高周波数動作でイオン衝撃を受けると、消失した
スカンジウムの回復が遅く、低温動作性が低下する問題
を有している。
As described above, the conventional scandium-based impregnated cathode assembly cannot provide sufficient ion impact resistance under high voltage and high frequency conditions. That is, there is a problem that when subjected to ion bombardment in high-frequency operation, recovery of lost scandium is slow, and low-temperature operability is reduced.

【0016】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、高電圧、高周波数条件下でも充分な耐イオン衝撃性
を有し、良好な電子放射特性、さらには良好な低温動作
性を有する陰極基体およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has sufficient ion impact resistance even under high voltage and high frequency conditions, has good electron emission characteristics, and has good low temperature operability. An object of the present invention is to provide a cathode substrate and a method for manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、電子放射物質
が含浸された電子放射面と、金属スカンジウム、スカン
ジウム化合物およびスカンジウム合金の少なくともいず
れかを含み、少なくともある深さ区間でスカンジウム原
子濃度が前記電子放射面側から深さ方向に向かって正の
濃度勾配であるスカンジウム薄膜層とを具備している。
According to the present invention, there is provided an electron emitting surface impregnated with an electron emitting material, and at least one of a metal scandium, a scandium compound, and a scandium alloy, wherein the scandium atom concentration is at least in a certain depth section. A scandium thin film layer having a positive concentration gradient from the electron emission surface side in the depth direction.

【0018】そして、陰極基体中のスカンジウム薄膜層
のスカンジウム原子濃度が電子放射側から深さ方向に向
かって正の勾配で、スカンジウムの拡散は濃度勾配に比
例して高濃度領域から低濃度領域へと拡散するので、陰
極基体の内部から電子放射面側に向けてスカンジウムが
拡散し、積極的にスカンジウムが供給され、また、動作
中のスカンジウムの熱拡散によって陰極表面の濃度勾配
は減少するため、濃度勾配により内部のスカンジウムを
スカンジウムの供給源として、長寿命化する。
The scandium atom concentration of the scandium thin film layer in the cathode substrate has a positive gradient from the electron emission side toward the depth direction, and the diffusion of scandium is from the high concentration region to the low concentration region in proportion to the concentration gradient. Since scandium diffuses from the inside of the cathode base toward the electron emission surface side and is actively supplied with scandium, and the thermal diffusion of scandium during operation reduces the concentration gradient on the cathode surface, The life is prolonged by using the internal scandium as a scandium supply source due to the concentration gradient.

【0019】また、本発明は、陰極基板の表面に金属ス
カンジウム、スカンジウム化合物およびスカンジウム合
金のいずれかを含むスカンジウム薄膜層を形成し、この
スカンジウム薄膜層を形成した後に高融点金属の高融点
金属薄膜層を形成し、この高融点金属薄膜層を形成した
陰極基板を高温で加熱するものである。
Further, the present invention provides a method of forming a scandium thin film layer containing any of metal scandium, a scandium compound and a scandium alloy on the surface of a cathode substrate, forming the scandium thin film layer, and then forming a high melting point metal refractory metal thin film. The layer is formed, and the cathode substrate on which the refractory metal thin film layer is formed is heated at a high temperature.

【0020】そして、たとえば電子管を活性化させる活
性化工程では、残留ガスの中で陰極基体を動作させなけ
ればならずイオン衝撃を受けるが、活性化工程の初期時
にはイオン衝撃に弱いスカンジウム薄膜層が高融点金属
薄膜層より内部に設けられており、スカンジウム薄膜層
がイオン衝撃を受けることなく活性化工程を通過するこ
とができ、また、活性化工程中で加熱されることでスカ
ンジウム層が熱拡散し、活性化工程の終了時に電子放射
側の表面にスカンジウム原子が現れるようにできる。
In the activation step for activating the electron tube, for example, the cathode substrate must be operated in the residual gas and is subjected to ion bombardment. At the initial stage of the activation step, a scandium thin film layer weak to ion bombardment is formed. Provided inside the refractory metal thin film layer, the scandium thin film layer can pass through the activation process without being subjected to ion bombardment. However, at the end of the activation step, scandium atoms can appear on the surface on the electron emission side.

【0021】さらに、高融点金属薄膜層を形成した後
に、先に形成した金属スカンジウム、スカンジウム化合
物およびスカンジウム合金のいずれかを含むスカンジウ
ム薄膜層の膜厚以下で金属スカンジウム、スカンジウム
化合物およびスカンジウム合金のいずれかを含むスカン
ジウム薄膜層を形成し、このスカンジウム薄膜層を形成
した後に、先に形成した高融点金属薄膜層の膜厚以下で
高融点金属薄膜層を形成するものである。
Further, after forming the refractory metal thin film layer, the thickness of the scandium thin film layer containing any of the previously formed metal scandium, the scandium compound and the scandium alloy is equal to or less than the film thickness of the scandium metal, the scandium compound and the scandium alloy. After forming the scandium thin film layer containing the above, the scandium thin film layer is formed, and then the refractory metal thin film layer is formed with a thickness equal to or less than the thickness of the previously formed refractory metal thin film layer.

【0022】そして、動作中にスカンジウムの熱拡散に
よって陰極表面近傍の濃度勾配は減少していくが、内部
にスカンジウム薄膜層を供給源として設け、この供給層
となるスカンジウム薄膜層を深さ方向に複数設け、各ス
カンジウム薄膜層の厚さは内部の層ほど厚くなるように
するとともに、各スカンジウム薄膜層間の高融点薄膜金
属層の厚さも内部に従って厚くすることにより各スカン
ジウム薄膜層の間隔が内部になるに従って長くなり、濃
度勾配を駆動力としてスカンジウムをより長期にわたり
電子放射側の表面に供給し、長期間に亘ってスカンジウ
ムを供給でき、長寿命化する。
During operation, the concentration gradient near the cathode surface decreases due to the thermal diffusion of scandium. However, a scandium thin film layer is provided inside as a supply source, and the scandium thin film layer serving as the supply layer is provided in the depth direction. A plurality of scandium thin-film layers are provided such that the thickness of each scandium thin-film layer becomes thicker toward the inner layer, and the thickness of the high-melting-point thin-film metal layer between each scandium thin-film layer is also increased according to the inside, so that the interval between each scandium thin-film layer is internally. Scandium is supplied to the surface on the electron emission side for a longer period of time by using the concentration gradient as a driving force, so that scandium can be supplied for a long period of time and the life is extended.

【0023】またさらに、スカンジウム薄膜層および高
融点薄膜金属層は、複数回繰り返して形成されるもので
ある。
Further, the scandium thin film layer and the high melting point thin metal layer are formed by repeating a plurality of times.

【0024】そしてまた、金属スカンジウム、スカンジ
ウム化合物およびスカンジウム合金を含むスカンジウム
薄膜層は、酸化スカンジウム(Sc2 3 )を含み、高
融点金属薄膜層は、タングステン(W)を含むものであ
る。
[0024] And also, the metal scandium, scandium compounds and scandium thin layer containing scandium alloy comprises scandium oxide (Sc 2 0 3), the refractory metal film layer, is intended to include tungsten (W).

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の含
浸型陰極構体を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an impregnated cathode structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】図1に示すように、含浸型陰極構体1は、
両端が開口した筒状の陰極スリーブ2を有し、この陰極
スリーブ2の一端部の内側に、開口とほぼ同一面で凹面
が上方に向いたカップ状固定部材3が配設され、このカ
ップ状固定部材3内に電子放射物質が含浸された電子放
射面を上面にした多孔質陰極基体4が固定され、陰極ス
リーブ2内のカップ状固定部材3には、多孔質陰極基体
4を加熱するヒータ5が配設されている。なお、多孔質
陰極基体4は、多孔質タングステン(W)で構成され、
空孔部にはスカンジウム(Sc)が含浸されるととも
に、たとえば酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム
(CaO)および酸化アルミニウム(Al2 3 )がB
aO:CaO:Al2 3 =4:1:1のモル比の電子
放射物質が含浸されている。そして、この多孔質陰極基
体4は、電子放射面側にタングステン(W)、スカンジ
ウム(Sc)および酸素(O)を有するとともに、スカ
ンジウム薄膜を有し、このスカンジウム薄膜はスカンジ
ウム原子濃度が電子放射面側の表面から深さ方向に向か
って正の濃度勾配を有している。また、陰極スリーブ2
の外側には、外周面と所定間隔を保持して筒状ホルダ6
が陰極スリーブ2と同軸上に配設され、この筒状ホルダ
6の上面には開口7が形成され、この開口7には、複数
個、たとえば3個の短冊状のストラップ8が取り付けら
れ、このストラップ8により陰極スリーブ2を保持して
いる。さらに、筒状ホルダ6の開口7には内方に向けて
突出した張出部9が形成され、この張出部9には陰極ス
リーブ2と同軸状の遮蔽筒11がL字状の支持体12にて3
箇所で取り付けられている。なお、これら支持体12は、
開口7内でストラップ8と交互に位置している。
As shown in FIG. 1, the impregnated cathode assembly 1
A cup-shaped fixing member 3 having a cylindrical cathode sleeve 2 open at both ends and having a concave surface facing upward on the same plane as the opening is provided inside one end of the cathode sleeve 2. A porous cathode base member 4 having an electron emission surface impregnated with an electron emitting substance on its upper surface is fixed in the fixing member 3, and a heater for heating the porous cathode base member 4 is provided in the cup-shaped fixing member 3 in the cathode sleeve 2. 5 are provided. Note that the porous cathode substrate 4 is made of porous tungsten (W),
The pores are impregnated with scandium (Sc) and, for example, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), and aluminum oxide (Al 2 O 3 )
The electron emitting material is impregnated in a molar ratio of aO: CaO: Al 2 O 3 = 4: 1: 1. The porous cathode substrate 4 has tungsten (W), scandium (Sc), and oxygen (O) on the electron emission surface side and also has a scandium thin film, and the scandium thin film has a scandium atom concentration of the electron emission surface. Has a positive concentration gradient from the surface on the side toward the depth direction. In addition, the cathode sleeve 2
Outside the cylindrical holder 6 at a predetermined distance from the outer peripheral surface.
Is disposed coaxially with the cathode sleeve 2, an opening 7 is formed in the upper surface of the cylindrical holder 6, and a plurality of, for example, three strip-shaped straps 8 are attached to the opening 7. The strap 8 holds the cathode sleeve 2. Further, an overhang 9 protruding inward is formed in the opening 7 of the cylindrical holder 6, and an L-shaped support member is formed on the overhang 9, with a shielding cylinder 11 coaxial with the cathode sleeve 2. 3 at 12
It is attached at the point. In addition, these supports 12
Alternating with the strap 8 in the opening 7.

【0027】さらに、この含浸型陰極構体1は支持体15
で第1グリッド16およびその他図示しないグリッドなど
とともにボンドガラス17にて保持され、多孔質陰極基体
4が第1グリッド16に形成された照射孔18に対向して配
設され、電子銃19を形成し電子管内に搭載される。
Further, the impregnated cathode structure 1 is
The first cathode 16 and other grids (not shown) are held together by a bond glass 17, and the porous cathode substrate 4 is disposed so as to face an irradiation hole 18 formed in the first grid 16 to form an electron gun 19. Mounted inside the electron tube.

【0028】次に、多孔質陰極基体4の製造方法につい
て説明する。
Next, a method for manufacturing the porous cathode substrate 4 will be described.

【0029】まず、粒径3μmのタングステン粒子を有
する空孔率約17%の多孔質タングステン基板を焼結に
よって形成し、この多孔質タングステン基板の空孔部に
BaO:CaO:Al2 3 =4:1:1のモル比の混
合物の電子放射物質を、H2雰囲気中で1700℃で約
10分間加熱して溶融含浸させる。
First, a porous tungsten substrate having a porosity of about 17% and having tungsten particles having a particle diameter of 3 μm is formed by sintering, and BaO: CaO: Al 2 O 3 = The mixture of electron emitting materials in a molar ratio of 4: 1: 1 is melt impregnated by heating at 1700 ° C. for about 10 minutes in an H 2 atmosphere.

【0030】そして、この多孔質陰極基板に、酸化スカ
ンジウム薄膜層およびタングステン薄膜層をスパッタリ
ングにより順次成膜する。最初に、酸化スカンジウム
(Sc2 3 )をターゲット材として、スパッタガスに
1vol.%の酸素(O2 )を混合したアルゴン(A
r)を用い、あらかじめ測定したスパッタ速度の条件に
従って酸化スカンジウムを10オングストロームの膜厚
にスパッタリングする。続いて、タングステン(W)を
ターゲット材として、スパッタガスにアルゴン(Ar)
を用い、同様にあらかじめ測定したスパッタ速度の条件
に従ってタングステンを200オングストロームの膜厚
にスパッタリングする。
Then, a scandium oxide thin film layer and a tungsten thin film layer are sequentially formed on the porous cathode substrate by sputtering. First, using scandium oxide (Sc 2 O 3 ) as a target material, 1 vol. % Oxygen (O 2 ) mixed with argon (A
Using r), scandium oxide is sputtered to a thickness of 10 angstroms according to the conditions of the sputtering rate measured in advance. Subsequently, using tungsten (W) as a target material, argon (Ar) is used as a sputtering gas.
And tungsten is sputtered to a thickness of 200 angstroms in accordance with the conditions of the sputtering rate similarly measured in advance.

【0031】このようにして作製した多孔質陰極基体4
が装着された含浸型陰極構体1を陰極線管に組み込み、
活性化工程において1200℃から1300℃の温度で
1時間から2時間活性化する。なお、ここでの温度およ
び時間は、前後の工程における熱履歴を考えて細かく調
整する必要がある。
The porous cathode substrate 4 thus produced
The impregnated cathode assembly 1 equipped with is assembled into a cathode ray tube,
In the activation step, activation is performed at a temperature of 1200 ° C. to 1300 ° C. for 1 hour to 2 hours. The temperature and time here need to be finely adjusted in consideration of the heat history in the preceding and subsequent steps.

【0032】そして、この陰極線管を用いて、多孔質陰
極基体4および第1グリッド16に印加電圧300V、パ
ルス幅5μsec、パルス周期50Hzのパルスを印加
し、二極管動作で特性を評価した。
Using this cathode ray tube, a pulse having an applied voltage of 300 V, a pulse width of 5 μsec, and a pulse period of 50 Hz was applied to the porous cathode substrate 4 and the first grid 16, and the characteristics were evaluated by the operation of a diode.

【0033】その結果得られた放射電流密度は、陰極動
作温度1300Kで120A/cm2 、1150Kで3
0A/cm2 であり、従来の陰極線管で得られる放射電
流密度は動作温度1300Kで20A/cm2 程度なの
で、動作温度を100K下げても従来以上の性能が得ら
れる。
The resulting emission current density was 120 A / cm 2 at a cathode operating temperature of 1300 K and 3 at 1150 K.
It is 0 A / cm 2 , and the emission current density obtained with a conventional cathode ray tube is about 20 A / cm 2 at an operating temperature of 1300 K. Therefore, even if the operating temperature is lowered by 100 K, a performance higher than the conventional one can be obtained.

【0034】また、この陰極線管を陰極動作温度を11
50Kとして通常の陰極線管の使用条件で連続動作して
寿命試験を行なったが、5000時間を経ても陰極線管
の特性の低下は見られなかった。
Further, this cathode ray tube is operated at a cathode operating temperature of 11
A life test was performed by continuously operating the cathode ray tube at 50 K under the normal use conditions, but no deterioration in the characteristics of the cathode ray tube was observed even after 5000 hours.

【0035】なお、酸化スカンジウム薄膜層の膜厚は1
0オングストロームないし50オングストローム、より
好適には10オングストロームないし20オングストロ
ーム、タングステン薄膜層の膜厚は100オングストロ
ームないし500オングストロームストローム、より好
適には100オングストロームないし200オングスト
ロームの範囲内であれば、同様の効果を得ることができ
る。
The thickness of the scandium oxide thin film layer is 1
The same effect can be obtained if the thickness is in the range of 0 to 50 angstroms, more preferably 10 to 20 angstroms, and the thickness of the tungsten thin film layer is in the range of 100 to 500 angstroms, more preferably 100 to 200 angstroms. Obtainable.

【0036】また、酸化スカンジウム薄膜層が薄くなり
すぎると初期電子放出特性が悪化し、同時に陰極の寿命
も短くなる。反対に、酸化スカンジウム薄膜層が厚くな
りすぎると多孔質陰極基体4の表面のスカンジウム濃度
が高くなりすぎ、電子放出特性が悪化する。一方、タン
グステン薄膜層は薄すぎると有効なスカンジウム濃度勾
配を形成することができず、厚すぎると表面にスカンジ
ウムを出現させるために極めて高い温度あるいは長い時
間を要し、製造が難しくなる。
If the scandium oxide thin film layer is too thin, the initial electron emission characteristics deteriorate, and at the same time, the life of the cathode is shortened. Conversely, if the scandium oxide thin film layer is too thick, the scandium concentration on the surface of the porous cathode substrate 4 will be too high, and the electron emission characteristics will deteriorate. On the other hand, if the tungsten thin film layer is too thin, an effective scandium concentration gradient cannot be formed. If the tungsten thin film layer is too thick, an extremely high temperature or a long time is required to cause scandium to appear on the surface, which makes production difficult.

【0037】次に、他の実施の形態の多孔質陰極基体4
の製造方法について説明する。なお、構成については、
図1に示す含浸型陰極構体1の多孔質陰極基体4と同様
である。
Next, the porous cathode substrate 4 of another embodiment will be described.
A method of manufacturing the device will be described. In addition, about composition,
This is the same as the porous cathode substrate 4 of the impregnated cathode assembly 1 shown in FIG.

【0038】まず、粒径3μmのタングステン粒子を有
する空孔率約17%の多孔質タングステン基板を焼結に
よって形成し、この多孔質タングステン基板の空孔部に
BaO:CaO:Al2 3 =4:1:1のモル比の混
合物の電子放射物質を、H2雰囲気中で1700℃で約
10分間加熱して溶融含浸させる。
First, a porous tungsten substrate having a porosity of about 17% and containing tungsten particles having a particle diameter of 3 μm is formed by sintering, and BaO: CaO: Al 2 O 3 = The mixture of electron emitting materials in a molar ratio of 4: 1: 1 is melt impregnated by heating at 1700 ° C. for about 10 minutes in an H 2 atmosphere.

【0039】そして、この多孔質陰極基板に、酸化スカ
ンジウム薄膜層およびタングステン薄膜層を二層ずつス
パッタリングにより成膜する。最初に、酸化スカンジウ
ム(Sc2 3 )をターゲット材として、スパッタガス
に1vol.%の酸素(O2)を混合したアルゴン(A
r)を用い、あらかじめ測定したスパッタ速度の条件に
従って酸化スカンジウムを20オングストロームの膜厚
にスパッタリングする。続いて、タングステン(W)を
ターゲット材として、スパッタガスにアルゴン(Ar)
を用い、同様にあらかじめ測定したスパッタ速度の条件
に従ってタングステンを800オングストロームの膜厚
でスパッタリングする。さらに、同様の条件で酸化スカ
ンジウムを前回の膜厚より薄い10オングストロームの
膜厚で形成し、タングステンを同様に前回の膜厚より薄
い400オングストロームの膜厚で形成する。
Then, a scandium oxide thin film layer and a tungsten thin film layer are formed on the porous cathode substrate by sputtering. First, using scandium oxide (Sc 2 O 3 ) as a target material, 1 vol. % Oxygen (O 2 ) mixed with argon (A
Using r), scandium oxide is sputtered to a thickness of 20 angstroms according to the conditions of the sputtering rate measured in advance. Subsequently, using tungsten (W) as a target material, argon (Ar) is used as a sputtering gas.
And tungsten is sputtered to a thickness of 800 angstroms according to the conditions of the sputtering rate similarly measured in advance. Further, under the same conditions, scandium oxide is formed with a thickness of 10 Å which is smaller than the previous film thickness, and tungsten is formed with a film thickness of 400 Å which is also smaller than the previous film thickness.

【0040】このようにして作製した多孔質陰極基体4
が装着された含浸型陰極構体1を陰極線管に組み込み、
活性化工程において1200℃から1300℃の温度で
1時間から2時間活性化する。
The porous cathode substrate 4 thus produced
The impregnated cathode assembly 1 equipped with is assembled into a cathode ray tube,
In the activation step, activation is performed at a temperature of 1200 ° C. to 1300 ° C. for 1 hour to 2 hours.

【0041】そして、上述と同じ条件で二極管動作特性
を評価した。
Then, the operating characteristics of the diode were evaluated under the same conditions as described above.

【0042】その結果得られた放射電流密度は、陰極動
作温度1300Kで70A/cm2、1200Kで30
A/cm2 であった。
The resulting radiant current density was 70 A / cm 2 at a cathode operating temperature of 1300 K and 30 A at 1200 K.
A / cm 2 .

【0043】また、この陰極線管を陰極動作温度を12
00Kとして通常の陰極線管の使用条件で連続動作して
寿命試験を行なったが、8000時間を経ても陰極線管
の特性の低下は見られなかった。
Further, the cathode ray tube is operated at a cathode operating temperature of 12
A life test was carried out by continuously operating the cathode ray tube at the operating condition of 00K, but no deterioration in the characteristics of the cathode ray tube was observed even after 8000 hours.

【0044】なお、このように酸化スカンジウム薄膜層
とタングステン薄膜層を各2層ずつ形成する場合には、
酸化スカンジウム薄膜層の膜厚は1層目が20オングス
トロームないし60オングストローム、2層目が10オ
ングストロームないし30オングストローム、タングス
テン薄膜層の膜厚は1層目が400オングストロームな
いし1200オングストロームストローム、2層目が2
00オングストロームないし600オングストロームの
範囲内で、電子放射面の表面側に向けて薄くすれば、同
様の効果を得ることができる。
When two scandium oxide thin film layers and two tungsten thin film layers are formed as described above,
The thickness of the scandium oxide thin film layer is 20 Å to 60 Å for the first layer, 10 Å to 30 Å for the second layer, and 400 Å to 1200 Å for the first layer of the tungsten thin film layer. 2
The same effect can be obtained by reducing the thickness in the range of 00 Å to 600 Å toward the surface side of the electron emission surface.

【0045】さらに、他の実施の形態の多孔質陰極基体
4の製造方法について説明する。なお、この構成につい
ても、図1に示す含浸型陰極構体1の多孔質陰極基体4
と同様である。
Further, a method of manufacturing a porous cathode substrate 4 according to another embodiment will be described. Note that this configuration also applies to the porous cathode substrate 4 of the impregnated cathode assembly 1 shown in FIG.
Is the same as

【0046】まず、粒径3μmのタングステン粒子を有
する空孔率約17%の多孔質タングステン基板を焼結に
よって形成し、この多孔質タングステン基板の空孔部に
BaO:CaO:Al2 3 =4:1:1のモル比の混
合物の電子放射物質を、H2雰囲気中で1700℃で約
10分間加熱して溶融含浸させる。
First, a porous tungsten substrate having a porosity of about 17% and containing tungsten particles having a particle diameter of 3 μm is formed by sintering, and BaO: CaO: Al 2 O 3 = The mixture of electron emitting materials in a molar ratio of 4: 1: 1 is melt impregnated by heating at 1700 ° C. for about 10 minutes in an H 2 atmosphere.

【0047】そして、この多孔質陰極基板に、酸化スカ
ンジウム薄膜層およびタングステン薄膜層を三層ずつス
パッタリングにより成膜する。最初に、酸化スカンジウ
ム(Sc2 3 )をターゲット材として、スパッタガス
に1vol.%の酸素(O2)を混合したアルゴン(A
r)を用い、あらかじめ測定したスパッタ速度の条件に
従って酸化スカンジウムを40オングストロームの膜厚
にスパッタリングする。続いて、タングステン(W)を
ターゲット材として、スパッタガスにアルゴン(Ar)
を用い、同様にあらかじめ測定したスパッタ速度の条件
に従ってタングステンを1200オングストロームの膜
厚でスパッタリングする。さらに、同様の条件で酸化ス
カンジウムを前回の膜厚より薄い20オングストローム
の膜厚で形成し、タングステンを同様に前回の膜厚より
薄い800オングストロームの膜厚で形成し、酸化スカ
ンジウムを前回の膜厚より薄い10オングストロームの
膜厚で形成し、タングステンを同様に前回の膜厚より薄
い400オングストロームの膜厚で形成する。
Then, a scandium oxide thin film layer and a tungsten thin film layer are formed on the porous cathode substrate by sputtering. First, using scandium oxide (Sc 2 O 3 ) as a target material, 1 vol. % Oxygen (O 2 ) mixed with argon (A
Using r), scandium oxide is sputtered to a thickness of 40 angstroms according to the conditions of the sputtering rate measured in advance. Subsequently, using tungsten (W) as a target material, argon (Ar) is used as a sputtering gas.
Is used, and tungsten is sputtered to a thickness of 1200 angstroms in accordance with the conditions of the sputtering rate similarly measured in advance. Further, under the same conditions, scandium oxide is formed to a thickness of 20 angstroms thinner than the previous film thickness, tungsten is similarly formed to a thickness of 800 angstroms smaller than the previous film thickness, and scandium oxide is formed to a thickness of the previous film thickness. A thinner film having a thickness of 10 angstroms is formed, and tungsten is similarly formed with a thinner film thickness of 400 angstroms than the previous film thickness.

【0048】このようにして作製した多孔質陰極基体4
が装着された含浸型陰極構体1を陰極線管に組み込み、
活性化工程において1200℃から1300℃の温度で
1時間から2時間活性化する。
The porous cathode substrate 4 thus produced
The impregnated cathode assembly 1 equipped with is assembled into a cathode ray tube,
In the activation step, activation is performed at a temperature of 1200 ° C. to 1300 ° C. for 1 hour to 2 hours.

【0049】そして、活性化工程を通過した後の多孔質
陰極基体4の表面を、イオンエッチングを併用したオー
ジェ電子分光法によって分析することにより、スカンジ
ウム原子の深さ方向の濃度分布を測定した。スカンジウ
ムの原子濃度はその深さにおけるスカンジウム(S
c)、タングステン(W)、酸素(O)の信号強度に所
定の感度係数をかけ、その比から求める。
Then, the surface distribution of the scandium atoms in the depth direction was measured by analyzing the surface of the porous cathode substrate 4 after passing through the activation step by Auger electron spectroscopy combined with ion etching. The atomic concentration of scandium is equal to the scandium (S
c) The signal intensity of tungsten (W) and oxygen (O) is multiplied by a predetermined sensitivity coefficient, and the intensity is determined from the ratio.

【0050】その結果、図2に示すように、多孔質陰極
基体4の表面から深さ方向に向かって濃度の高くなる領
域があることが認められ、多孔質陰極基体4の表面から
深さ方向に向かって濃度の高くなる領域が2領域あるこ
とが認められる。すなわち、多孔質陰極基体4の表面に
近い領域は動作寿命後期には拡散により消滅してしま
い、多孔質陰極基体4の表面から遠いほうにあった濃度
勾配が多孔質陰極基体4の表面まで拡散してきて表面の
スカンジウム供給の駆動力になると考えられる。
As a result, as shown in FIG. 2, it was recognized that there was a region where the concentration increased from the surface of the porous cathode substrate 4 in the depth direction. It is recognized that there are two regions where the density increases toward. That is, the region near the surface of the porous cathode substrate 4 disappears by diffusion in the latter half of the operating life, and the concentration gradient far from the surface of the porous cathode substrate 4 diffuses to the surface of the porous cathode substrate 4. It is thought that it becomes the driving force for scandium supply on the surface.

【0051】そして、上述と同じ条件で二極管動作特性
を評価した。
The operating characteristics of the diode were evaluated under the same conditions as described above.

【0052】その結果得られた放射電流密度は、陰極動
作温度1300Kで50A/cm2、1200Kで30
A/cm2 であった。
The resulting emission current density was 50 A / cm 2 at a cathode operating temperature of 1300 K and 30 A at 1200 K.
A / cm 2 .

【0053】また、この陰極線管を陰極動作温度を12
20Kとして通常の陰極線管の使用条件で連続動作して
寿命試験を行なうとともに、動作温度1220Kでの二
極管動作特性を併せて評価した。
Further, this cathode ray tube is operated at a cathode operating temperature of 12
The life test was performed by continuously operating the cathode ray tube at 20 K under normal operating conditions, and the diode operating characteristics at an operating temperature of 1220 K were also evaluated.

【0054】その結果、図3に示すように、放出電流密
度は寿命試験開始から多少の変動はあるものの、試験時
間10000時間まで寿命試験開始時の放出電流密度を
保っている。
As a result, as shown in FIG. 3, although the emission current density slightly varies from the start of the life test, the emission current density at the start of the life test is maintained until the test time reaches 10,000 hours.

【0055】なお、このように酸化スカンジウム薄膜層
とタングステン薄膜層を各3層ずつ形成する場合には、
酸化スカンジウム薄膜層の膜厚は1層目が40オングス
トロームないし120オングストローム、2層目が20
オングストロームないし60オングストローム、3層目
が10オングストロームないし30オングストローム、
タングステン薄膜層の膜厚は1層目が800オングスト
ロームないし2400オングストロームストローム、2
層目が400オングストロームないし1200オングス
トロームストローム、3層目が200オングストローム
ないし600オングストロームの範囲内で、電子放射面
の表面側に向けて薄くすれば、同様の効果を得ることが
できる。
When three scandium oxide thin film layers and three tungsten thin film layers are formed as described above,
The thickness of the scandium oxide thin film layer is 40 Å to 120 Å for the first layer and 20 Å for the second layer.
Angstroms to 60 Angstroms, the third layer is 10 Angstroms to 30 Angstroms,
The thickness of the tungsten thin film layer is 800 angstrom to 2400 angstrom for the first layer, 2
The same effect can be obtained by reducing the thickness of the third layer in the range of 200 to 600 angstroms toward the surface side of the electron emission surface within the range of 400 to 1200 angstroms.

【0056】また、実験によれば、金属スカンジウム、
スカンジウム化合物あるいはスカンジウム合金を含むス
カンジウム薄膜層には、金属スカンジウム(Sc)のほ
か、酸化スカンジウム(Sc2 3 )、水素化スカンジ
ウム(ScH2 )、レニウムースカンジウム(Re−S
c)合金なども用いることができ、高融点金属薄膜層に
は、タングステン(W)のほか、モリブデン(Mo)を
用いることができる。
According to experiments, metal scandium,
A scandium thin film layer containing a scandium compound or a scandium alloy includes, in addition to metal scandium (Sc), scandium oxide (Sc 2 O 3 ), scandium hydride (ScH 2 ), and rhenium scandium (Re-S).
c) An alloy or the like can also be used, and molybdenum (Mo) can be used for the high melting point metal thin film layer in addition to tungsten (W).

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、陰極基体中のスカンジ
ウム薄膜層のスカンジウム原子濃度が電子放射側から深
さ方向に向かって正の勾配で、スカンジウムの拡散は濃
度勾配に比例して高濃度領域から低濃度領域へと拡散す
るので、陰極基体の内部から電子放射面側に向けてスカ
ンジウムが拡散し、積極的にスカンジウムが供給できる
とともに、動作中のスカンジウムの熱拡散によって陰極
表面の濃度勾配は減少するため、濃度勾配により内部の
スカンジウムをスカンジウムの供給源とするので、高電
圧、高周波数条件下でも充分な耐イオン衝撃性を示し、
良好な電子放出特性にでき、良好な電子放出特性を維持
しつつも低温動作性が向上し、長寿命化できる。
According to the present invention, the scandium atom concentration of the scandium thin film layer in the cathode substrate has a positive gradient from the electron emission side to the depth direction, and the diffusion of scandium is high in proportion to the concentration gradient. Since the diffusion from the region to the low-concentration region, scandium diffuses from the inside of the cathode base toward the electron emission surface side, so that scandium can be positively supplied, and the concentration gradient on the cathode surface due to thermal diffusion of scandium during operation. Because the concentration decreases, scandium inside is used as a source of scandium due to the concentration gradient, so it shows sufficient ion impact resistance even under high voltage and high frequency conditions,
Good electron emission characteristics can be obtained, and low-temperature operability is improved while maintaining good electron emission characteristics, and the life can be extended.

【0058】そして、たとえば電子管を活性化させる活
性化工程では、残留ガスの中で陰極基体を動作させなけ
ればならずイオン衝撃を受けるが、活性化工程の初期時
にはイオン衝撃に弱いスカンジウム薄膜層が高融点金属
薄膜層より内部に設けられており、スカンジウム薄膜層
がイオン衝撃を受けることなく活性化工程を通過するこ
とができ、また、活性化工程中で加熱されることでスカ
ンジウム層が熱拡散し、活性化工程の終了時に電子放射
側の表面にスカンジウム原子が現れ、高電圧、高周波数
条件下でも充分な耐イオン衝撃性を示し、良好な電子放
出特性にでき、良好な電子放出特性を維持しつつも低温
動作性が向上し、長寿命化できる。
In the activation step for activating the electron tube, for example, the cathode substrate must be operated in the residual gas and is subjected to ion bombardment. At the initial stage of the activation step, a scandium thin film layer weak to ion bombardment is formed. Provided inside the refractory metal thin film layer, the scandium thin film layer can pass through the activation process without being subjected to ion bombardment. At the end of the activation step, scandium atoms appear on the surface on the electron emission side, exhibit sufficient ion bombardment resistance even under high voltage and high frequency conditions, and have good electron emission characteristics. The low-temperature operability is improved while maintaining, and the life can be extended.

【0059】そして、動作中にスカンジウムの熱拡散に
よって陰極表面近傍の濃度勾配は減少していくが、内部
にスカンジウム薄膜層を供給源として設け、この供給層
となるスカンジウム薄膜層を深さ方向に複数設け、各ス
カンジウム薄膜層の厚さは内部の層ほど厚くなるように
するとともに、各スカンジウム薄膜層間の高融点薄膜金
属層の厚さも内部に従って厚くすることにより各スカン
ジウム薄膜層の間隔が内部になるに従って長くなり、濃
度勾配を駆動力としてスカンジウムをより長期にわたり
電子放射側の表面に供給し、長期間に亘ってスカンジウ
ムを供給でき、長寿命化できる。
During operation, the concentration gradient near the cathode surface decreases due to thermal diffusion of scandium. However, a scandium thin film layer is provided inside as a supply source, and the scandium thin film layer serving as the supply layer is provided in the depth direction. A plurality of scandium thin-film layers are provided such that the thickness of each scandium thin-film layer becomes thicker toward the inner layer, and the thickness of the high-melting-point thin-film metal layer between each scandium thin-film layer is also increased according to the inside, so that the interval between each scandium thin-film layer is internally. Scandium can be supplied to the surface on the electron emission side for a longer period of time by using the concentration gradient as a driving force, so that scandium can be supplied for a long period of time and the life can be prolonged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の含浸型陰極構体を示す
一部を切り欠いた側面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an impregnated cathode structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上他の含浸型陰極構体の表面から深さ方向に
対するスカンジウム原子濃度分布を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a scandium atom concentration distribution in a depth direction from the surface of another impregnated cathode assembly according to the first embodiment.

【図3】同上他の含浸型陰極構体の寿命試験時間と放射
電流密度との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a life test time and a radiation current density of another impregnated cathode assembly according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 多孔質陰極基体 4 Porous cathode substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子放射物質が含浸された電子放射面
と、 金属スカンジウム、スカンジウム化合物およびスカンジ
ウム合金の少なくともいずれかを含み、少なくともある
深さ区間でスカンジウム原子濃度が前記電子放射面側か
ら深さ方向に向かって正の濃度勾配であるスカンジウム
薄膜層とを具備したことを特徴とした陰極基体。
An electron emitting surface impregnated with an electron emitting material, and at least one of a metal scandium, a scandium compound, and a scandium alloy, wherein a scandium atom concentration is at least a depth section from the electron emitting surface side. And a scandium thin film layer having a positive concentration gradient in the direction.
【請求項2】 陰極基板の表面に金属スカンジウム、ス
カンジウム化合物およびスカンジウム合金のいずれかを
含むスカンジウム薄膜層を形成し、 このスカンジウム薄膜層を形成した後に高融点金属の高
融点金属薄膜層を形成し、 この高融点金属薄膜層を形成した陰極基板を高温で加熱
することを特徴とする陰極基体の製造方法。
2. A method for forming a scandium thin film layer containing any one of scandium, a scandium compound, and a scandium alloy on a surface of a cathode substrate, forming a scandium thin film layer, and then forming a refractory metal thin film layer of a refractory metal. A method for manufacturing a cathode substrate, comprising heating the cathode substrate having the refractory metal thin film layer formed thereon at a high temperature.
【請求項3】 高融点金属薄膜層を形成した後に、先に
形成した金属スカンジウム、スカンジウム化合物および
スカンジウム合金のいずれかを含むスカンジウム薄膜層
の膜厚以下で金属スカンジウム、スカンジウム化合物お
よびスカンジウム合金のいずれかを含むスカンジウム薄
膜層を形成し、 このスカンジウム薄膜層を形成した後に、先に形成した
高融点金属薄膜層の膜厚以下で高融点金属薄膜層を形成
することを特徴とする請求項2記載の陰極基体の製造方
法。
3. After forming the refractory metal thin film layer, the thickness of the scandium thin film layer containing any of the previously formed metal scandium, scandium compound and scandium alloy is equal to or less than the thickness of the scandium metal, scandium compound and scandium alloy. 3. A high melting point metal thin film layer having a thickness equal to or less than the thickness of the previously formed high melting point metal thin film layer after forming a scandium thin film layer containing the above. A method for producing a cathode substrate.
【請求項4】 スカンジウム薄膜層および高融点薄膜金
属層は、複数回繰り返して形成されることを特徴とする
請求項3記載の陰極基体の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the scandium thin film layer and the high melting point thin metal layer are repeatedly formed a plurality of times.
【請求項5】 金属スカンジウム、スカンジウム化合物
およびスカンジウム合金を含むスカンジウム薄膜層は、
酸化スカンジウム(Sc2 3 )を含み、 高融点金属薄膜層は、タングステン(W)を含むことを
特徴とする請求項2ないし4いずれか記載の陰極基体の
製造方法。
5. A scandium thin film layer comprising a metal scandium, a scandium compound and a scandium alloy,
Includes a scandium oxide (Sc 2 0 3), the refractory metal film layer, the manufacturing method of claims 2 to 4 cathode substrate according to any one characterized in that it comprises a tungsten (W).
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JP (1) JPH11213862A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505697A (en) * 2014-11-01 2015-04-08 朱惠冲 Sputtering-resistant laser pumping rare earth alloy hot electron emission cathode paste piece and preparation method thereof

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