JPS63257154A - 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用プラクン管な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ａ術〕

第８図は従来のＴＶ用プラクン管や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、田はシリコン
１ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ　）すどの還元性元素を
微酸含む主成分がニッケルからなる何底筒伏の基体、（
２（はこの基体＋ｔ７の底部上面に被着され、少なく生
もバリウム（Ｂａ）を含み、他にストロンチクム（Ｓｒ
）または／およびカルシクム（Ｃａ）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、（３１は上記基
体川内に配設されたヒータ＋３１で、加熱により上記電
子放射物質層（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…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、Ｃａ）の三元炭酸塩からなる懸濁液を基体Ｉｌ＋
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何す
るように活性化を行なうことにより、基体山上にアルカ
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Ｉｌｌ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：１１の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえば、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂａｄ）であ
れば次式＋ＩＩ　、　１２１の様に反応する。

ＢａＯ＋　１／２Ｓｉ　＝　Ｂａ　＋　１／２ＳｉＯｓ
　　−−−ＩＩＩＢａＯ＋　Ｍｇ−Ｂａ　＋　ＭｇＯ−
１２１この反応の結果、基体１１１上に被着形成され九
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〜ＳＯＯ℃の動作温度
で０．５〜ｏ、５Ａ７＝の電子放射が得られることＶＣ
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来の電子管用陰極では、電子放射が０．５
〜Ｇ、８Ａ／ｄ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＋１１　、１１１式からも明らかなよう
に、基体Ｉｌ＋とアルカリ土類金属酸化物層との界面に
５ｉ０２．ＭｇＯまたはＢａＯ・８１０１などの複合酸
化物層Ｃ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…中の還元性元素ｒｓｉ、Ｍｇ）が電子放射物質層（
２１の表面側へ拡散するのを妨げるため十分な微のバＩ
Ｊ　＋’ｌム（Ｂａ）が生成されなｒためであると考え
られている。つ１す、電子動作中に基体（１）と電子放
射物質層］２１の界面近傍、特に基体１１１表面近傍の
ニッケル結晶粒界と上記界面よりＩＯμｍ程度電子放射
物質層（２１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層（２１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つ九〇 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）特性を臀し、かつ、生産
性・信頓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
ンジウムと他の希土類金属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（中間層）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ｌＪ＋’
７ムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とする電子
放射物質層に％０．１−　Ｂ　０重量％のスカンジウム
と他の希土類金属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他
の希土類金属との合金を含有するようにしたので、基体
界面近傍にＳｃ拡散層が形成され、この８ｃ拡敢１（至
）により陰極動作時に上記界面近傍に生成した基体中の
還元性元素を含む調合酸化物層が解離される。これによ
り、高′ＩＩＡ縁性の上記複合酸化物層が上記界面に偏
析するのが防止される。これにより、を子放射物質層の
活性度を長時間に蝦って維持することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例７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（
Ｂａ）ｉ含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）または／お
よびカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化物
を主成分とし、０．１〜２０重量％のスカンジウムクと
他の希土類金属との合金を含有して−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。

Ｓｒ、Ｃａの三元炭酸塩に、たとえば、　８ｃｍＹ合金
粉末ｔ−５重量％、（上記三元炭酸塩が全て酸化物にな
るとしての重量％）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…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Ｉｌｌに被着形成する。

上記電子管用陰極を用いて２ｗ＆管真空管を作成し、身
命試験全行なって、エミッション電流の変化を調べた結
果、第２図のライン／１　で示す結果を得た。ライン１
１は、従来のテレビ用嵯極としての電流密度０．６ｆｌ
Ａ／ｃｎの８．１倍（２、０５Ａ　／　ｃｌで動作させ
た時の特性を示し、ライン１２は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、この実施グｊ
の陰極は従来例の陰極にｘｔ　して高１を流密度動作で
のエミツ７ヨン劣化が少ないものである。

上記において、５重量％のＳＣ−Ｘ合金粉末を予め添加
することによって、添加したＳｃ　−Ｙ合金から一部Ｓ
ｃが解離して第１図に示す基体山内に拡散し、基体＋１
１の界面近傍にＢａ拡飲層を形成する。一方、陰極を動
作させると、基体（１）内の還元性元素１１１１、ｌｖ
ｌｇが基体Ｈ１の表面に移動し、電子放射物質層（２ａ
）のアルカリ土類金属酸化物（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｏ）
と反応してこの酸化物を還元する。その結果、Ｂａ　、
　Ｓｒ　、　Ｃａ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１１
１内の還元性元素との反応の副産物として複合酸化物、
たとえばＢａ！！１３１０＋層を生成し、これが陰極の
動作時間の経過とともに基体…界面上に中間層として形
成される。ところで、基体＋１１の界面近傍には上記Ｓ
ｃ拡拡散が形成されており、上記Ｂａｇ　５ｉ０４が解
離して再びＳ１原子を生成する。したがって、基体ＩＩ
Ｉ内の還元性元素８、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ｅ　Ｂａ、Ｓｌ”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８ｃｍＹ合金をｌ？ｔｔ％添加した例を
示したが、Ｙとの合金以外にＧｄ、Ｎｄなど他の希土類
金属であればいずれでも良い。またＳＣとの混合割合は
任意でよいが、少なくとも８Ｃ以外の他の希土類金属が
Ｉｏ％含まれていることが望ましい。このようにＳｏと
の合金を添加することによる利点は、ＳＣが化学的に活
性な物質であり、これを合金にすることにより不活性に
し、しかしながらニッケル基体＋１１の界面では合金よ
り遊離してニッケル基体Ｉｌ＋に拡散するものである。

８ｃと他の希土類金属の合金を０．１−　’Ａ　Ｏ重ｔ
％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１１１の
界面での中間層形成全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ＶＣ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。

〔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
と他の希土類金属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、
高電流密度下の十分なエミッション特性を得ることがで
き、従来よりも長身命、かつ、安価で製造の制約の少な
い信頓性の高い電子管用陰極が得られるという効果全音
する０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例金示す断面図、第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８図は従来の電子管用陰極を示す断面図である。 …−基体、（２ａ）−電子放射物質層。 なお各図中、同一符号は同一またけ相当部分を示す。

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％のスカンジウムと他
   の希土類金属との合金を含有することを特徴とする電子
   管用陰極。