JPS6074326A - 電子管用陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ブラウン管あるいは撮像％゛等に使用する電
子管用陰極に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

たとえばカラーブラウン管では、出画時間の短縮がめら
れておシ、そのため、第１図ないし第３図に示すような
超速動型の電子管用陰極構体（１）が使用されている。

この電子管用陰極構体（１）は、たとえば長円形状に形
成された陰極支持筒体（２）と、この陰極支持筒体（２
）の両側円形部の上側内面に溶接固定された１対の円形
状の筒体（３）と、この各筒体（３）の中心部に接着ガ
ラス（４）々どの絶縁物を介して貫通固定された１対の
円柱状の導電支持部材（５）と、上記長円形状の陰極支
持筒体（２）の対向する平坦状部内面の異なる筒体（３
）に近接した位置の上部に溶接固定されて上方に突設さ
れた１対の支持片（６）と、互いに溶接されて平行状に
固着され上記支持片（６）にその端部近傍を溶接固着さ
れて電子銃軸（Ｚ）に直角となる、　ように支持されか
つ内外面を黒化処理された１対の円形状の陰極スリーブ
（７）と、この各陰極スリーブ（７）の外周上部に電子
銃軸（Ｚ）を中心とするように溶接固定された帽子形の
基体金属（８）と、この基体金属（８）の表面（図示上
面）に被着形成された電子放射酸化物層（９）と、コイ
ル状に形成したフィラメントαＱにその両端の脚部α■
を残してアルミナα秒が焼結被覆されかつ上記各陰極ス
リーブ（７）に挿入されてその両端の脚部αめを上記導
電支持部材（５）の上端面に溶接固着した１対のヒータ
（ロ）とで構成されている。

なお、上述した各部材間の溶接は点溶接で行々い、その
溶接点は、可能な範囲で図中にＸ印で示しである。

〔背景技術の問題点〕

上述したような超連動型の電子管用陰極構体（１）は、
ヒータ０通電時における基体金属（８）の温度上昇を極
めて速く行なわせて、電子放射酸化物層（９）からの熱
電子の放出を速かに行ない、これによって、出画時間の
短縮を行なって１いる。

そのため、基体金属（８）の軽量化つ″？：、シ熱容量
の低減化が行なわれておシ、基体金属（８）は、外径が
１、４　ｍｍ程度、中心の電子放射酸化物層（９）が被
着形成される部分の径が１．０＝程度、板厚が４０μｍ
程度に形成されているが、このようにすると、連動化は
可能になる反面で陰極寿命が短縮することになってしま
う。

その理由としては、基体金属（８）はニッケル（Ｎｉ’
）を主体としてマグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｔ）
、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｚ）、チタ
ン（Ｔ１）等の還元剤全微量含有させ、動作時には電子
放射酸化物層（９）のバリウム（Ｂａ）　、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金
属の酸化物と徐々に反応し、たとえば酸化バリウム（Ｂ
ａｄ）中に酸素（０）の格子欠陥を生成させるが、板厚
の薄い基体金属（８）からは、Ｍｇなどの還元剤が短時
間で消失して電子放出特性が劣化する。とくに、Ｍｇは
還元剤として最も一般的であシ、その還元力と反応後に
おける生成物（中間層）が比較的に抵抗を持ちにくいこ
とから用いられているが、その反面、拡散速度が非常に
速いので、短時間で消失してしまう０ ここで、酸化物層（９）と基体金属（８）の境界にでき
る中間層について説明する。

酸化物層（９）は、基体金属（８）の表面にアルカリ土
類金属の炭酸塩を被着し、これを排気及び加熱によって
分解して形成するが、この際に発生する炭酸ガス（Ｃｏ
２）によって、既に中間層の生成が始まシ、基体金属（
８）中のＭｇ　＋　Ｓ　ｉ等が内部酸化され導体金属（
８）の表面から２〜１０μｍ程度の深さまでのＭｇ＋Ｓ
ｔ等は全て酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　、二酸化ケイ
累（Ｓ１０□）等の酸化物の粒子としてＮｉ中に分散し
た状態となる。（以下、基体金属（８）の内部において
ＭｇＯ，ＳｉＯ２等の酸化物の粒子が分散分布している
部分を内部酸化層と呼ぶ。）内部酸化層内に存在する結
晶粒は、粒界に沿ってＭｇＯ、Ｓ　ｉ　Ｏ２等の酸化物
が生成しておシ、基体金属（８）の加熱を続けても結晶
成長ができず、粒界は固定されたままである。

内部酸化層内に固定された粒界が多い場合には、結果と
して、基体金属（８）は、その素面近傍に、表面とほぼ
平行に、酸化物の存在する結晶粒界が連なった断面構造
となる。

また、Ｎｉ中では、還元剤であるＭｇ、Ｓｔ等よシも、
０の方が拡散が速いこと、ＭｇＯｐ８１０２等から成る
酸化物中におけるＭｇ、Ｓｔ等の還元剤及び０の拡散速
度は、Ｎｉ中におけるそれらの拡散速度と比較して著し
く遅いことが判った。

これは、陰極の動作時に生ずる還元剤の酸化現象が、Ｎ
ｉ中のＭｇ＋Ｓｔ等の還元剤が基体金属（８）の内部か
ら基体金属（８）と電子放射酸化物層（９）の界面に拡
散して起こる表面酸化よシは、むしろ酸化物層（９）か
ら熱解離したＯが基体金属（８）中に固溶、拡散して内
部酸化となることを理由づけるものであり、基体金属（
８）の表面近傍に、表面とほぼ平行に、酸化物層が連な
っていれば、この層がＭｇ、Ｓｔ等の還元剤及び０の拡
散制御層となることを示してい本第１図ないし第３図に
示した電子管用成極構体（１）では、電子放射酸化物層
（９）と接している基体金属（８）の表面（図示上面）
には内部酸化層及び拡散制御層ができるが、酸化物層（
９）が被着形成されてい々い基体金属（８）の裏面（図
示下面）には内部酸化層及び拡散制御層が顕著には発生
しない。したがって、基体金属（８）の裏面には、Ｍｇ
、Ｓｔ等の還元物の顕著な拡散を制御する機能はない。

基体金属（８）は、陰極の動作中に、徐々にその結晶粒
が成長して粗大化し、ついには結晶粒が表裏まで抜ける
大きさとなシ、粒界に沿って表裏まで抜ける貫通粒界を
発生する。このため、基体金属（８）の内部の還元剤と
くにＭｇは、粒界沿いに顕著々拡散制御層のない基体金
属（８）の裏面に拡散して裏面から蒸発し、基体金属（
８）は、その内部までＭｇを消失して還元能力を失ない
、基体金属（８）の板厚の薄い場合、たとえば、この例
のように４０μｍ程反の板厚の場合、この現象が２，０
００時間以内で起シ、要求される寿命を満足しない結果
となっていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述したような点に鑑みなされたもので、基
体金属の裏面からの還元剤の蒸発を抑制し、これによっ
て、電子管用陰極の長寿命化を引ることを目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明の電子管用陰極は、ヒータと、このヒータと直接
的に対向しないように配置された基体金属と、この基体
金属の表面に被着形成され上記ヒータによシ加熱されて
熱電子を放出する電子放射酸化物層とを備えた電子管用
陰極であって、上記基体金属の裏面にアルカリ土類金属
の垣類を加熱分解したアルカリ土類金属の酸化物層を形
成して基体金属の裏面に内部酸化層及び基体金属の内部
の還元剤の拡散を抑制する拡散制御層を形成したことを
特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

本発明の電子管用陰極の実施例を説明する。

実施例１ この実施例は、２種以上のアルカリ土類金属の塩類によ
って基体金属（８）の裏面にアルカリ土類金属の酸化物
層を形成し、基体金属（８）の裏面に内部酸化層及び拡
散制御層を形成するものである。

壕ず、Ｎｉを主体として、還元剤にＭｇを０．０１〜０
．２０％、同じ＜ｓｉを０．０１〜０．２０％含ませた
合金を４０μｍの板厚に圧延し、これから第１図々いし
第３図に示したのと同様な帽子形の基体金属（８）ヲプ
レス加工によって作る。

ついで、この基体金属（８）全水素炉で６００〜９００
℃で熱処理した後、その裏面にＢａ、Ｓｒの炭酸複合塩
（（ＢａＳｒ）ＣＯ３）あるいはＢａ　、Ｓｒ　、Ｃａ
の三元炭酸塩（Ｂａ　、Ｓｒ　、Ｃａ（ＣＯ３，））等
を１〜５ｍ９／ｃｒｎ程度、塗布し、これを真空中で加
熱分解させて基体金属（８）の裏面にＢａ、Ｓｒの酸化
物（（Ｂａ、５ｒ）Ｏ）　１７＞るいはＢ　ａ　Ｉ　Ｓ
　ｒ　＋（ａの酸化物（（Ｂａ　、Ｓｒ　、Ｃａ）Ｏ）
から成る酸化物層を作る。

なお、この実施例の場合、基体金属（８）の裏面に対す
る上記炭酸塩の塗布は、基体金属（８）を陰極スリーブ
（７）に溶接する前に行なうが、これとともに、基体金
属（８）の素面にも電子放射酸化物層（９）を形成する
だめのアルカリ土類金属の炭酸塩を被着しておき、基体
金属（８）の両面の炭酸塩を同時に分解させる。そして
、この分解の工程は、従来と同様に、陰極構体（１）を
組立てた後、陰極構体（１）を電子銃（１ｖ体に組付け
、さらに、この電子銃構体をバルブのネック部に組付け
て封止した後の排気及び活性化の工程において行なわれ
る。

このように形成した陰極は、４第４図及び第５図に示す
ように、基体金属（８）の表面にアルカリ土類金属の酸
化物から成る電子放射酸化物層（９）が形成されている
とともに、裏面にもアルカリ土類金属の酸化物からなる
酸化物層つまシこの実施例ではＢａ、Ｓｒの酸化物（（
Ｂａ、５ｒ）Ｏ）あるいはＢａ　、　Ｓｒ　、Ｃａの酸
化物（（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｏ）から成る酸化物層（２
１）が形成され、基体金属（８）の表面及び裏面から２
〜５μｍの深さまで内部酸化層Ｈ（２３）が形成される
とともに、これらの内部酸化層（２２１ＨとＭｇ、Ｓｉ
の還元剤が酸化されていない基体金属（８）内部（２（
イ）との間に表面及び裏面とほぼ平行にＢａＯ，ＭｇＯ
，５ｉ０２（ＢａＳｉ０４を含む）から成る拡散制御（
ハ）（イ）が形成される。

この拡散制御層Ｇ！５＋　（２ａは、先に述べたように
Ｍｇ。

８１．０の拡散を抑制するので、基体金属（８）内部Ｃ
２，１）からのＭｇ　、Ｓ　ｉの消失を防止できる。し
たがって、裏面側の拡散制御層（ハ）によって裏面から
のＭｇの蒸発が極力押えられ、基体金属（８）内部（２
局の還元剤を有効に利用して陰極の寿命を保つことがで
きる。

実施例２ この実施例は、Ｂａの塩類によって一基体金属（８）の
裏面にＢａの酸化物層（２υを形成し、基体金属（８）
の裏面に内部酸化層（２３）及び拡散制御層（２６）を
形成するものである。

Ｂａの塩類を用いた場合、たとえばＢａの炭酸塩（Ｂａ
ＣＯ３）　ｆ用いた場合には、分解時に２ＢａＣＯ３−
＋　ＢａＯ−ＢａＣＯ３＋ＣＯ２または３ＢａＣＯ３→
ＢａＯφ２ＢａＣＯ３＋ＣＯ２のように塩基性炭酸塩を
経て、最終的には炭酸塩（Ｂａｄ）に分解する。ここで
生じた塩基性炭酸塩は低温で溶融するため、電子放射材
料としては使用し難いが、本発明のように、内部酸化層
（ハ）及び拡散制御層（２６）をつくるための材料とし
ては、ＢａＣＯ３の塗付量を０．０１〜１　ｍ９７ｃｍ
２程度の少量にしても加熱分解の過程で溶融して基体金
属（８）の裏面に広がるため、少量で極めて密な塗布層
が得られることと同じ結果となり、また、分解時に発生
するＣＯ２ガスも少量となるので、基体金属（８）の裏
面の内部酸化層（至）の深さを浅くでき、還元剤（Ｍｇ
　、　Ｓ　ｉ　）が残留した基体金属（８）内部（２４
）の厚さを大きくすることができ、還元剤をよシ有効に
利用して陰極の寿命を保つことができる。

なお、この効果は水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２・８
Ｈ２０）を用いた場合にも、同様に得られるＯすなわち
、水酸化バリウム（ｎａ（ｏＨ）２−ｓａ２０）は、真
空中で約４００℃で８Ｈ２０が解離しＢ２０を発生し、
捷だ、（ＯＨ）２の分解が起シ、基体金・属（８）の裏
面を酸化させた上、ガラス状に溶解するので、薄い均一
な塗布状態を示す。

実施例３ この実施例は、アルカリ土類金属の硝酸塩によって基体
金属（８）の裏面にアルカリ土類金属の酸化物層Ｃ２１
）を形成し、基体金属（８）の裏面に内部酸化層（ハ）
及び拡散制御層０２６）を形成するものである。

アルカリ土類金属の硝酸塩を用いた場合、たとえばＢａ
の硝酸塩（Ｂａ（ＮＯ３）２）　ｆ用いた場合には、Ｂ
２、（Ｎｏ　５　）２は５９５℃で融解するので、上述
した実施例２と同様に、塗布量を０．０１〜１　ｍ９７
ｃｍ２程度の少量としても密な塗布層が得られ、実施例
２と同様な効果が得られる。

また、Ｂａ（ＮＯ３）２は、分解せずにそのままで融解
し、大気中に取出しても変質しないので、実施例２と同
様な効果の他に、次のような効果が付加される。

つまシ、ＢＩＬ（ＮＯ３）２　を融解して基体金属（８
）の裏面に薄く広げる工程は、Ｂａ（ＮＯ３）２の加熱
分解とは別に行なうことができ、基体金属（８）の裏面
にＢ　ａ　（Ｎｏ　３　）２を塗布した後、これを水素
炉で６００〜６５０℃程度で熱融解し、大気中に取出す
ことができる。したがって、基体金属（８）の表面に電
子放射酸化物層（９）全塗布する前に、基体金属（８）
の裏面のＢａ（ＮＯ３）２の塗装状態を検査でき、品質
を安定させることかできる。

そして、この工程は、基体金Ｒ（８）をｌｉ’Ｆ子形に
Ｊ７＼；、形した後でも良いが、薄く塗布したものは成
形［）に剥げ落ちないので、成形する前の根＊］の状ｐ
ｊ１で行なってもよい。

ナオ、基体金属（８）　（７）　表ｍ　Ｋ　Ｆ、子放Ｒ
−ｊ　！ｔニア化Ｑ６Ｕ　ｆｊ　（”）を形成するため
のアルカリ土類金属の炭酸坊を被着する工程は従来と同
様でよく、また、壮兵ｉｒ」ｌに酸化物層（９）　（２
＋）を形成する分解の工程も排気及び活性化の工程にお
いて行なえばよい。

また、この効果は、他の硝酸塩つまり５ｒ（Ｎｏ３　）
２を）るいはＣａ　（Ｎｏ　５　）２の場合でも、その
べ巾ガ７ン・１０１°〔が６４５℃あるいは５６１℃で
おることから、同（−モに得ることができる。

以上の各実施例では、アルカリ土μＩ　＜”、’　ｈ−
；とじてＢａを代表として説明したが、実施例３ではＳ
ｒ、Ｍｇ等でもよく、また、塩類として硝酸塩、炭酸塩
を代表として説明したが、実施例１では最終的に酸化物
となるものであれば、しゆう酸塩、酒石酸塩等の他の塩
類でもよい。

このように、本発明は、Ｂａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金
属の塩類であって最終的に酸化物となるものを基体金属
（８）の裏面に塗布し、Ｂａ、Ｓｒ等及び０を内部に拡
散させて基体金属（８）の裏面に内部酸化層（２階及び
拡散制御層（２６）を発生させ、Ｍｇ等の還元剤の蒸発
による損失を防止することに特徴があるが、基体金属（
８）内部（２４Ｊの還元剤を多く残こすことも上述した
ように重要なことである。したがって、基体金属（８）
は主としてＮｉで構成され、その結晶状態が同時に拡散
制御層Ｃ２５１０１％９の深さを決める要因の１つであ
るので、実施に際しては、基体金属（８）の少なくとも
表面は、圧延による加工歪、圧延仕上シ工程におけるス
キンパスロール、絞シ加工時の加圧力等で基体金属（８
）表面の残留歪を調節し、拡散制御層（ハ）を比較的に
浅く、かつ、しっが９と生成させ、基体金属（８）内部
（２４）を多く残すことが望ましい。

なお、基体金属（８）の裏面の酸化物層シυは、ｔｉｊ
子放出材量であるので、ヒータａ１との絶縁の点で、基
体金属（８）の裏面に形成することは、一般に禁止項目
とされている。しかしながら、本発明の陰極の構造はヒ
ータ（２）と基体金属（８）が直接的に対向しないこと
が前提となっておシ、実施例のように、ヒータ（２）は
陰極スリーブ（７）内に収納されて基体金属（８）と隔
絶されているので、絶縁には支障がない。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、基体金属の裏面にア
ルカリ土類金属の塩類を加熱分解したアルカリ土類金属
の酸化物層を設け、これからのＢａ、Ｓｒ、Ｃａ等のア
ルカリ土類金属及び０の拡散によシ基体金属の裏面に内
部酸化層及び拡散制御層を設けたので、基体金属の内部
に残留したＭｇ、Ｓｔ。

Ｚｒ、Ａｔ、Ｔｉ等の還元剤が裏面から蒸発するのを防
止でき、還元剤を有効に活用して陰極の長寿命化が達成
できる。

そして、アルカリ土類金属にＢａの塩類を用いるか、あ
るいは、アルカリ土類金属の硝酸塩を用いるかして、塗
布量を調節すると、拡散制御層を浅く、かつ密に形成で
きるので、基体金属内部の還元剤をよシ多く残すことが
できるとともに、蒸発を抑制する作用もよシ強くなシ、
長寿命化を促進できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は電子管用陰極構体の一例を示し、
第１図はその斜視図、第２図はその平面図、第３図は第
２図における■−■視断面断面図フ、第４図は本発明の
電子管用陰極の一部を断面にした正面図で第１図ないし
第３図に示した電子管用陰極構体に適用できる実施例で
あシ、第５図はその内部を示す拡大図である。 （８）・・基体金属、（９）・・電子放射酸化物層、０
］・・ヒータ、Ｑυ・０酸化物層、（ハ）・・内部酸化
層、（イ）・・拡散制御層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ヒータと、このヒータと直接的に対向しないよ
   うに配置された基体金属と、この基体金属の表面に被着
   形成され上記ヒータによシ加熱されて熱電子を放出する
   電子放射酸化物層とを備えた電子管用陰極であって、 上記基体金属の裏面にアルカリ土類金属の塩類を加熱分
   解したアルカリ土類金属の酸化物層を形成して基体金属
   の裏面に内部酸化層及び基体金属の内部の還元剤の拡散
   を抑制する拡散制御層を形成したことを特徴とする電子
   管用陰極。
2. （２）上記アルカリ土類金属の塩類にバリウム（Ｂａ）
   の塩類を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電子管用陰極。
3. （３）上記アルカリ土類金属の塩類にアルカリ土類金属
   の硝酸塩を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の電子管用陰極。