JPS63257152A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｔｖ用ジブラウン管どに用いられる電子管
用陰極に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、（１）はシリ
コン（Ｓｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素
を微量台す主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、
（２）はこの基体（１）の底部上面に被着され、少なく
ともバリウム（Ｅａ）を含み、他にストロンチウム（ｓ
ｒ）または／およびカルシウム（Ｏａ）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、（３）は上記
基体（１）内に配設されたヒータ（３）で、加熱により
上記電子数・対物質層（２）から熱電子を放出させるた
めのものである。

この様に構成された電子管用陰極において、基体口）へ
の電子放射物質層（２）の被着は次の様にして行なわれ
る。まず、アルカリ土類金属（Ｂａ　、　Ｓｒ　。

０＆）の三元炭酸塩からなや懸濁液を基体（１）の底部
上面に塗布し、真空排気工程中にヒータ【３）によって
加熱する◎この時、アルカリ土類金属の炭酸塩はアルカ
リ土類金属の酸化物に変わる。その後、アルカリ土類金
属の酸化物の一部を還元して半導体的性質を有するよう
に活性化を行なうことにより、基体（１）上にアルカリ
土類金属の酸化物からなる電子放射物質層（２）を被着
形成している。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次の様に反応する。つまり、基体（１）内に含有
されたシリコン、マグネシウム等の還元性元素は拡散に
よりアルカリ土類金属の酸化物と基体（１）の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえは、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂ−０）であ
れば次式（１）　、　（２）の様に反応する。

ＢａＯ＋　ユ／２Ｓｉ　−Ｂａ　＋ｌ／２Ｓｉ０２　　
　”・（１）ＢａＯ＋　　Ｍｇ　　−Ｂａ　＋ＭｇＯ・
・・（２）この反応の結果、基体（１）上に被着形成さ
れたアルカリ土類金属酸化物の一部が還元され、酸素欠
乏型の半導体となり、陰極温度７００〜８００°Ｃの動
作温度で０．５〜０．８ｉ１０ｍ２の電子放射が得られ
ることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の電子管用陰極でけ１電子放射が０
．５〜・０．８　Ａ／　ａｍ２以上の電流密度は取り出
せない。その理由として、アルカリ土類金属酸化物の一
部を還元反応させた場合、上記（１）　ｓ　（２）式か
らも明らかなように、基体（１）とアルカリ土類金属酸
化物層との界面に５ｉ０２　、　ＭｇＯまたはＢａＯ・
５１０２などの複合酸化物層（中間層）が形成され、こ
の中間層が高抵抗層となって電流の流れを妨げること、
および上記中間層が基体（１）中の還元性元素（Ｓｌ。

Ｍｇ）が電子放射物質層（２）の表面側へ拡散するのを
妨げるため十分な量のバリウム（Ｂａ）が生成されない
ためであると考えられている。つまり、電子管動作中に
基体（１）と電子放射物質＃　ｒ２）の界面近傍、特に
基体（１）表面近傍のニッケル結晶粒界と上記界面より
１０μｍ程度電子放射物質層（２）内側の位置に上記中
間層が偏析するため、電流の流れおよび電子放射物質ｍ
　（２）表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、高電
流密度下の十分な電子放出特性が得られないという問題
があった。

この発明は上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、高電流密度下において長時間にわたって安定し
たエミッション（電子放出）特性を有し、かつ、生産性
・信頼性の高い電子管用陰極を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者等は、鋭意研究の末、電子放射物質層にスカ
ンジウムとホ・つ素、アルミニウムとの合金を添加する
ことにより、基体中の還元性元素を含む複合酸化物層（
中間Ｉりが基体界面近傍に偏析するのを抑制できること
に成功した。

すなわち、この発明に係る電子管用陰極は、バリウムを
含もアルカリ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物
質層に、０．１〜２０重量襲重量力ンジウムとホウ素、
アルミニウムとの合金を含有させるものである。

〔作用〕

この発明によれば、電子放射物質層にスカンジウムとホ
ウ素、アルミニウムとの合金を含有するようにしたので
、基体の界面近傍にＳＣ拡散層が形成され、このＳＣ拡
散層により陰極動作時に上記界面近傍に生成した基体中
の還元性元素を含む複合酸化物層が解離される。これに
より、高絶縁性の上記複合酸化物層が上記界面に偏析す
るのが防止できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図において、（２ａ）は基体（１）の底部上面に被
着された電子放射物質層であり、少なくともバリウム（
！Ｉａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）または／
およびカルシウムＣｏ−’）を含もアルカリ土類金属酸
化物を主成分とし、０．１〜２０重皿％のスカンジウム
とホウ素、アルミニウムとの合金を含有している。

つぎに、この実施例の電子放射物質層（２ａ）の被着形
成方法について説明すると、まず、Ｂａ、３ｒ、Ｏａの
三元炭酸塩に、念とえば、５ｃ−Ａ１合金粉求を５重量
％（上記三元炭酸塩が全て酸化物になるとしての重ｉｔ
％）添加混合し、懸濁液を作成する。

この懸濁液をニッケルを主成分とする基体（１）の底部
上面にスプレィにより約８０ミクロンの厚みで塗布し、
その後、従来と同様に、炭酸塩から酸化物への分解過程
および酸化物の一部を還元する活性化過程を経て、電子
放射物質層（２ａ）を基体（１）に被着形成する〇 上記電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、寿命
試験を行なって、エミッション電流ノ変化を調べた結果
、第２図のライン４１で示す結果を得た。ライン１１け
、従来のテレビ用陰極としての電流密度０．６６　Ａ　
／　ｏｍ２の３．１倍（２，Ｏ５Ａ１０ｍ２）で動作さ
せた時の特性を示し、ライン１２け従来のアルカリ土類
酸化物のみからなる電子管用陰極の寿命特性を示したも
のである。この第２図から明らかなように、この実施例
の陰極は従来例の陰極に対して高電流密度動作でのエミ
ッション劣化が少ないものである。

上記において、５重量％の５ｏ−Ａ１合金を予め添加す
ることによって、添加した５ｏ−Ａ１合金の一部は解離
して第１図に示す基体（１）内に拡散し、基体（１）の
界面近傍にＳｏ拡散層を形成する◇一方、陰極を動作さ
せると、基体（１）内の還元性元素Ｓｉ、Ｍｇが基体（
１）の表面に移動し、を子放射物質層（２＆）のアルカ
リ土類金属酸化物（Ｂａ　、　Ｓｒ　、　Ｏａ　）　０
　）　　と反応してこの酸化物を還元する。その結果、
Ｂａ　、　Ｓｒ、Ｏａの活性原子を生成し、電子放射を
容易にする。

このとき、アルカリ土類金属酸化物と基体（１）内の還
元性元素との反応の副産物として複合酸化物１、たとえ
ばＢａ２ＳｉＯ４層を生成し、これが陰極の動作時間の
経過とともに基体（１）の界面上に中間層として形成さ
れる。ところが、基体（１）の界面近傍には上記Ｓｃ拡
散層が形成されており、上記Ｂａ２ＳｉＯ４が解離して
再び８１原子を生成する。したがって、基体（１）内の
還元性元素Ｓｉ　、　Ｍｇの電子放射物質層（２ａ）内
への継続的な拡散が妨げられず、しかも、高絶縁層とし
て作用する上記Ｂａ２ＳｉＯ４を解離させることにより
、エミッション電流の流れも阻害されない。これにより
、再びアルカリ土類金属酸化物の還元反応が生じ、エミ
ッション電流の低下を防止できる。

上記実施例では、５ｏ−Ａ１合金５重量％を添加した例
を示したが、５ｏ−Ｂ合金を添加しても同様な結果が得
られることが確認された。

スカンジウムとホウ素、アルミニウムとの合金を添加す
る利点は、化学的な活性なＳｏを不活性にすることがで
き、しかもニッケル基体（１）の界面では合金より遊離
して基体（１）に拡散するものである◇スカンジウムと
ホウ素、アルミニウムとの合金を０．１〜２０重ｆｆ１
％の範囲で添加するのは以下の理由による。すなわち、
０．１重量％未満の添加では、基体（１）の界面での中
間層形成を抑制する効果が不十分であり、また、２０重
量％を超える添加では、相対的にアルカリ土類金属酸化
物の量が少なくなり、電子放射量が低下するためである
Ｏなお、ＳＣとの合金でホウ素、アルミニウムの混合割
合は任意でよいが、少なくとも１０％が望ましいＯ 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、スカンジウム
とホウ素、アルミニウムとの合金の添加により基体界面
近傍に偏析した高抵抗層である複合酸化物が解離できる
ので、高電流密度の十分なエミッション特性を得ること
ができ、従来よりも長寿命、かつ、安価で製造の制約の
少ない信頼性の高い電子管用陰極が得られるという効果
を有する０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図１第一２図は
寿命試験時間とエミッション電流との関係を示すグラフ
、第３図は従来の電子管用陰極を示す断面図である。 図において、（１）・・・基体、（２ａ）・・・電子放
射物質層である。 なお各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケルを主成分とする基体上に、バリウムを含
   むアルカリ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物質
   層を被着形成してなる電子管用陰極において、上記電子
   放射物質層は、０．１〜２０重量％のスカンジウムとホ
   ウ素、アルミニウムの合金を含有することを特徴とする
   電子管用陰極。