JPS5832732B2 - ゲッタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ニッケルとバリウム−アルミニウム合金とか
らなり、加熱によりバリウムをゲッタ金属として蒸発さ
せることができる粉末混合物を金属ゲッタホルダ内に圧
入してなるゲッタ装置に関するものである。

かかるゲッタ装置は既知で、特に陰極線管、例えばテレ
ビジョン表示管の製造に使用されている。

管を排気した後に、管内に残留する残ガスを管壁の内側
に設けたゲッタ金属層により吸収させる。

このゲッタ金属層を、ニッケルとバリウム−アルミニウ
ム合金との間に発熱反応が起ってニッケルがアルミニウ
ムと結合すると共にバリウムが蒸発するような高温まで
普通誘導加熱によりゲッタ装置を加熱することにより、
管壁内側に堆積させる。

蒸発したバリウムは管壁の内面の一部分に薄いゲッタ金
属層として堆積し、表示管の寿命のある間ゲッタ作用を
維持する。

ゲッタ装置を製造する場合およびゲッタ装置を電子管に
使用する場合には、多数の条件を満たす必要がある。

自動化製造プロセスでゲッタ装置を多量生産する場合に
は、ニッケルとバリウム−アルミニウムとの効果的な反
応を達成するにはゲッタ装置のゲッタホルダに充填する
粉末混合物の成分が均一に混和できることが必要である
。

更にこの混合物は再現可能なようにゲッタホルダに充填
できるような優れた流動学的性質を有している必要があ
る。

これらの性質によってゲッタ装置のバリウム収率が決ま
る。

製造したゲッタ装置から再現できる分量のバリウムを蒸
発させることができる必要があり、また残部は容易に付
着するようホルダ内に残留している必要がある。

ゲッタ装置の有用性は上記混合物が空気中で化学的に不
活性である程度により大きく左右される。

上記混合物の化学的組成は、ゲッタ装置を貯蔵する間ま
たはゲッタ装置を使用した表示管を製造する間に支配的
な条件下に変化することがあってはならない。

この点に関し特に好ましくない雰囲気にゲッタ装置を曝
した例が英国特許第１２２６７２８号明細書に披瀝され
ている。

この明細書は、ゲッタ装置を表示管に取付は次いで表示
窓をガラスエナメルにより表示管の円錐部に封着するこ
とを必須要件とするカラー・テレビジョン表示管の製造
方法に関するものである。

かかるバルブ部分の接続は約４５０’Ｃの炉内で行われ
、約１時間継続して行う。

かかる環境では既知のゲッタ装置のニッケルは少くとも
部分的に酸化ニッケルに転化する。

ゲッタ装置を加熱すると、この酸化ニッケルはバリウム
アルミニウム合金と激しく反応してゲッタホルダ内の圧
縮粉末混合物から固体粒子が放出される。

かかる固体粒子は表示スクリーン上で斑点を作るか、あ
るいは電子銃の電極間を短絡する。

かかる問題を解決するための従来知られている手段は、
ホルダ内の圧縮粉末混合物の自由表面上に保護層または
箔を設けることに限定されていた。

またニッケル粉末の代りに、化学的に一層抵抗性の大き
い形態のニッケル、例えばニッケルーチタン化合物を使
用する方法も提案された。

これらの手段により実際に粉末混合物が雰囲気の影響を
受けにくいゲッタ装置が得られるが、バリウムの収率は
、これらの手段をとらなかったゲッタ装置と較べて小さ
く、ある場合には望ましくないことがある。

実験の結果、粉末混合物の性質は、粉末混合物の成分の
粒径分布、特にニッケル粉末の比表面積がある要件を満
たす場合には、ゲッタ装置の製造に関しても、また電子
管におけるその有用性に関しても、著しく改善されるこ
とが分った。

本発明は、ニッケルとバリウム−アルミニウム合金とか
らなり、加熱によりバリウムをゲッタ金属として蒸発さ
せることができる粉末混合物を金属ホルダ内に圧入して
なるゲッタ装置において、前記混合物中のニッケル粉末
を４０〜６０重量φとし、前記ニッケル粉末が０．１５
ｄ／？より小さい比表面積および８０ミクロンより小さ
い平均粒径な有し、前記バリウム−アルミニウム粉末が
１２５ミクロンより小さい平均粒径を有することを特徴
とする。

ニッケル粉末を４０〜６０重量饅とすることは、ニッケ
ルとバリウム−アルミニウム合金との混合物からなるタ
イプのゲッタ装置においては極めて普通のことである。

この重量φは次の反応式に基づいて求められる： ＢａＡｌ、＋４Ｎｉ＝４ＮｉＡ＃＋Ｂａ ＢａＡＡ４ ：分子が４分子のＮｉと反応すると仮定す
ると、この混合物は約５０重量袈のＮｉおよび約５０重
量優のＢ ａ Ａ １４を含有する筈である。

しかし実際にはニッケル粉末の重量優な４０〜６０重量
饅とするのが普通であって、この理由は４０〜６０重量
饅の範囲内であれば全混合物重量を考慮に入れた場合に
ゲッタ装置のバリウム収率が充分受は入れられる値にな
るからである。

ここに「粒径」と称するのは１個の粒子の最大寸法を意
味し、「平均粒径」と称するのは複数個の粒子の最大寸
法の合計を粒子の数で除した値を意味するものとする。

ニッケル粉末の粒径と比表面積とは互に関係している。

比表面積とは単位重量当りの粒子の自由表面積である。

普通粒径が小さい程比表面積は大きくなる。

所定粒径の場合には、粒子が形状に関し真の球形から異
なる程度は粒子の比表面積で決まる。

更に、加熱処理の間にニッケル粉末により取上げられる
酸素量とニッケル粉末の比表面積との間には直線的関係
があり、この酸素量はニッケル粉末の比表面積が大きい
程大きくなる。

また、前述のよ５なゲッタ粉末混合物の成分間の激しす
ぎる反応を回避するには、酸化ニッケルの生成を最小に
維持する必要がある。

従って、ニッケル粉末により取上げられる酸素量がゲッ
タ装置の化学的抵抗性、即ちゲッタ装置の有用性の尺度
になる。

ゲッタ装置の化学的抵抗性のほかに、上述のように、粉
末混合物は再現可能なようにゲッタホルダ（金属容器）
に充填できるような流動学的性質を有していることも重
要であり、しかもニッケルとバリウム−アルミニウムと
の効果的な反応を達成するにはニッケル粉末およびバリ
ウム−アルミニウム粉末が均一に混合できる性質を有し
ていることが必要であって、これらの性質によってゲッ
タ装置のバリウム収率が決まる。

これらの性質はバリウム−アルミニウム粉末の粒径に関
連するニッケル粉末の粒径によって決まる。

ニッケル粉末の粒径に関して、本発明においては、粒径
が大きい場合にはニッケルとバリウム−アルミニウムと
の反応が不充分であって、その結果バリウム収率が極め
て小さくなり、ニッケル粉末の平均粒径が８０ミクロン
より小さい場合にはバリウム収率に関して良好なゲッタ
装置が得られることを確かめた。

粉末混合物の特に好ましい組成は、平均粒径が３０〜６
０ミクロンになる粒度分布を示すニッケル粉末を使用す
る場合に得られる。

また、ゲッタ装置の残りの性質に関して特に好ましい粉
末混合物の組成において、ニッケル粉末は次の粒度分布
を示す： １５ミクロンより小 ０ ２０ “ “ ０．１〜０．２重量饅３０
“ “ ３〜１０ “ ４０ “ “ ２２〜６０ “ ５０ “ ７０〜９６ “ ５５ “ “ ８６〜９９ “ ６５ “ “ ９７〜１００ “ニッケル粉末
の粒度分布を適正に選定することにより、円錐部および
表示管の窓を封着する間にゲッタ装置に取上げられる酸
素量を、ゲッタ装置の有用性が維持される程度に制限す
ることができる。

かかる有用性に関し、バリウム−アルミニウム粉末の粒
径はニッケル粉末の粒径と共に重要な役割を果す。

上述のように、バリウム−アルミニウム粉末はニッケル
粉末と均一に混合できることが必要である。

更に、この混合物は再現可能なようにゲッタホルダに充
填できるような優れた流動学的性質を有している必要が
ある。

しかも充分なバリウム収率な得るにはバリウム−アルミ
ニウム粒子とニッケル粒子との間に良好な接触面積が得
られることが必要である。

これらのすべてはバリウム−アルミニウム粉末の粒径と
ニッケル粉末の粒径とが互に調和している場合に達成す
ることができる。

０．１５ｔｔ？／ｆより小さい比表面積を有するニッケ
ル粉末から出発すると、バリウム−アルミニウム粉末の
粒径がニッケル粉末の粒径とほぼ等しい場合に、上述の
点に関して最良の結果が得られる。

本発明はニッケル粉末の平均粒径を８０ミクロンより小
さくすると共にバリウム−アルミニウム粉末の平均粒径
を１２５ミクロンより小さくすることにより満足できる
結果が得られることを実験的に確かめた。

本発明のゲッタ装置は約４５０℃の湿った雰囲気に少く
とも１時間以上何の問題もなく曝すことができる。

従って、かかるゲッタ装置は、表示管にゲッタ装置を取
付けた後に表示管の円錐部を表示窓に封着することによ
りカラー・テレビジョン表示管を製造する方法に極めて
適当である。

成分の均一混和性、流動学的性質および蒸発の際のバリ
ウムの歩留りに関する粉末混合物の性質が好適であるの
で本発明のゲッタ装置を使用すると、バリウム−アルミ
ニウム粉末が１５０〜３００ミクロンの平均粒径な有し
、ニッケル粉末が０．１５ｍ’／グより大きい比表面積
を有するのが普通である既知のゲッタ装置と比較して、
種々の利点がある。

ゲッタ装置のホルダに残部を固定する方法に関しては特
別な手段を取ることができ、所要に応じて平坦な有孔金
属リングの形態にして、これをホルダの底に点溶接する
ことができる。

本発明を図面を参照して例につき説明する。

第１図に示すホルダは、深さｈが２ｗＩＬで、幅すが５
闘であるニッケルークロム鋼の橋形部材１から構成され
る。

このホルダは厚さ０．２５ｒ／ｌｊｎの板状部材から製
造する。

この橋形部材１内に１重量部ノハリウムーアルミニウム
（Ｂ ａ Ａ ｉｌ＋ ） トＩ Ｆｔ量部のニッケ
ルとの粉末混合物を圧入する。

また粉末混合物を予備形成体としてホルダに圧入するこ
とができる。

ニッケル粉末の粒径は第２図に示す粒度分布を満たし、
またバリウム−アルミニウム粉末は第３図に示す分布を
満たす。

第２図および第３図において横軸にはミクロンで表わし
たね径をとった。

所定粒径の場合に、この粒径より小さい粒子を含有する
部分は、重量係を示す縦軸から読取ることができる。

例えば、第２図に示すグラフ上の点Ｐの場合には、ニッ
ケル粉末のＹ重量φがＸミクロンより小さい粒径の粒子
から構成されていることを示す。

同様に、第３図に示すグラフ上の点Ｐ′の場合には、バ
リウム−アルミニウム粉末の■重量優がＸ７ミクロンよ
り小さい粒径の粒子から構成されていることを示す。

第４図に示すカラー・テレビジョン表示管は、ネック１
０、円錐部１１およびガラス窓１２を具える。

この窓の内側に、赤色、緑色および青色の螢光を発生す
る区域の層１３を設ける。

この層はよく知られているように線パターンまたは点パ
ターンを構成する。

更に表示管は金属製シャドウマスク１５および金属製磁
気遮へいキャップ１７を具える。

キャップ１７は金属支持フレーム１６に取付ける。

金属製環状ホルダ２０から構成される本発明のゲッタ装
置２１を金属細条１９の端部に溶着する。

金属細条１９の他端を遮へいキャップ１７に２２におい
て溶着する。

このようにしてゲッタ装置を取付け、次いで窓１２をガ
ラスエナメル１８により円錐部１１に取付ける。

このために、組立体を炉内で１時間４５０’Ｃの温度に
曝す。

第４図に示すように、３種の電子ビームを発生すること
のできる電子銃系１４を表示管のネックに配置し、この
表示管を排気する。

最後にゲッタ装置を誘導加熱することによりバリウム−
アルミニウム（Ｂ ａ Ａ Ａ？４ ）とニッケルと
の間に発熱反応を生起させると、ゲッタ装置からバリウ
ムが放出され、このバリウムはマスク１５および遮へい
キャップ１７により形成される空間の内側にあたる表面
上にゲッタ金属の薄膜として堆積する。

ゲッタ装置の位置は、ジイン２４と電子銃系１４との間
にある表示管の内面上に設けた抵抗層２５０部分がバリ
ウムで被覆されないようにする。

事実、かかる抵抗層の目的は表示管に接続された制御回
路のある構成部品が表示管内で起り得る高電圧によって
破壊するという有害な結果を最小限にすることにある。

通常行われるようにゲッタ装置を電子銃系に、または電
子銃系に接続された素子に接続すると、前記抵抗層は堆
積したバリウムにより再度短絡するが、上述のようにゲ
ッタ装置を配置する場合にはかかる短絡を回避すること
ができる。

実施例 Ａ、第１の試験 本発明のゲッタ装置の有用性を明らかにするために、い
くつかの種類のニッケル粉末をそれぞれバリウム−アル
ミニウム粉末と混合し、これらの混合物を金属ゲッタ容
器内に圧入することによりゲッタ装置を製造した。

これらのゲッタ装置を既知のゲッタ装置と比較試験し、
この結果に基づいてゲッタ装置を「優」または「劣」で
評価した。

（１） 既知のゲッタ装置では５０重量饅のニッケル
と５０Ｍ量％のバリウム−アルミニウムとの粉末混合物
を用いた。

バリウム−アルミニウム粉末の粒度分布は第３図に示す
通りでその平均粒径は約８０ミクロン（即ち１２５ミク
ロンより小）であった。

ニッケル粉末の平均粒径は７ミクロンより小さく、その
比表面積は約０．４２ｍ’／ｆ？であった。

この既知のゲッタ装置では、「正常な条件」下で使用し
た場合には、ゲッタ装置のフラッシング（ｆｌａｓｈｉ
ｎｇ ）の間に何の問題も生起せず、バリウム収率は
満足できるものであった。

ここに「正常な条件」とは、ゲッタ装置のフラッシング
前にゲッタ装置を湿った空気中で加熱しなかったことを
意味するものとする。

（２）ニッケル粉末の酸化がゲッタ装置の化学的抵抗性
を決める際の最も重要な因子であるので、ニッケル粉末
の比表面積の影響を明らかにするために、その他の条件
（粉末混合物の組成、バリウム−アルミニウム粉末の粒
度分布および平均粒径）は上述の既知のゲッタ装置の場
合と同一とし、比表面積の異なる８種類のニッケル粉末
（第１表参照）を用いてゲッタ装置を製造した。

３）試験方法および結果ニゲツタ装置を４５０℃の湿っ
た空気中で１時間加熱し、次いで陰極線管内でフラッシ
ングさせた。

ゲッタ装置のフラッシング後に、陰極線管をガス圧につ
いて試験し、ゲッタ装置をバリウム収率および固着して
いない粒子（１ｏｏｓｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ）につい
て試験した。

比較試験の結果を第１表に示す。なお、既知のゲッタ装
置ではフラッシングの間にニッケル粉末とバリウム−ア
ルミニウム粉末との間に激しすぎる反応が生起した。

これはニッケル粉末の酸化に起因するものであった。

このため既知のゲッタ装置はテレビジョンに用いるのに
不適当であった。

上表から、比表面積がり０．１５ ｒｎ’／ ′？であ
るニッケル粉末の場合には、ゲッタ装置の評価は常に「
優」であり、比表面積が０．１５ ｍ’／ Ｌ？より太
きく ０．２１ ｒｄ／′？より小さい範囲ではあるゲ
ッタ装置は「優」であって他のゲッタ装置は「劣」であ
る転移区域が存在し、比表面積が０．２１ ｒｎ’／
９以上の場合には評価が「優」であるゲッタは得られな
いことが分る。

Ｂ、第２の試験 第１の試験に用いた異なるニッケル粉末によって取上げ
られる酸素量を求めるために試験を行った。

この試験ではニッケル粉末を４５０℃の湿った空気中で
１時間加熱した。

この結果、既知のゲッタ装置におけるニッケル粉末（粒
径７ミクロンより小、比表面積０．４２ ｄｌ？ ）は
ニッケル粉末１ｖ尚り約３６■の酸素を取上げたのに対
し、第１表に示す８種のニッケル粉末のうち比表面積が
０．１５ｍ２／ｆより小さいものはいずれもニッケル粉
末１ｖ当り約１２ｍ１！より少量の酸素を取上げた。

【図面の簡単な説明】

第１図は環状ホルダを具えた本発明のゲッタ装置の一例
の軸線を通る断面図、第２図および第３図はそれぞれ本
発明に使用するニッケル粉末およびバリウム−アルミニ
ウム粉末の粒度分布を示すグラフ、第４図は第１図のゲ
ッタ装置を使用したカラー・テレビジョン表示管の一例
の軸線を通る断面図である。 １・・・橋形部材、２・・・粉末混合物、１０・・・ネ
ック、１１・・・円錐部、１２・・・ガラス窓、１３・
・・螢光を発生する区域の層、１４・・・電子銃系、１
５・・・シャドウマスク、１６・・・金属支持フレーム
、１７・・・磁気遮へいキャップ、１８・・・ガラスエ
ナメル、１９・・・金属細条、２０・・・金属環状ホル
ダ、２１・・・ゲッタ装置、２２・・・溶着部、２４・
・・ライン、２５・・・抵抗層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ニッケルとバリウム−アルミニウム合金とからなり
   、加熱によりバリウムなゲッタ金属として蒸発させるこ
   とができる粉末混合物を金属ホルダ内に圧入してなるゲ
   ッタ装置において、前記混合物中のニッケル粉末を４０
   〜６０重量饅とし、前記ニッケル粉末がＱ、１５Ｊ／ｒ
   より小さい比表面積および８０ミクロンより小さい平均
   粒径を有し、前記バリウム−アルミニウム粉末が１２５
   ミクロンより小さい平均粒径を有することを特徴とする
   ゲッタ装置。