JPS63257156A - 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′ｒｖ用ブラブラウン管像管に用いられ
ている陰極を示すものであり、図において、（１）はシ
リコン（汎）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素
を微量含訃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（Ｂ＆）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、Ｃ３）は上記
基体（１）内に配設されたヒータ（３）で、加熱により
上記電子放射物質Ｎ（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（１
）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ｒｄｒｃＢ＆ｅｓｒｅ
Ｏａ）の三元炭酸塩からなる懸濁液を基体（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１．基体（１）内に含
有されたシリコン、マグネシウム等の還光性元素は拡散
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。たとえば
、アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（ＥａＯ）で
あれば次式（１）　、　（２）の様に反応する。

ＢａＯ＋ｌ／２Ｓｉ−Ｂａ＋１／２Ｓｉ０２　　・・・
（１）ＥａＯ＋　　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０５〜０．８　Ａ　／　ａｍ２　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は、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）　、　（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５ｉｏ２　、　ＭｇＯまたはＢａＯ−
５ｉ０２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世のバリウム（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）と電子放射物質層（２）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
層（２）表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、篩電
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
なエミッション（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１電子放射物質層にスカ
ンジウムと鉄、コバルト、ニッケル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
質層に、０．１〜２０重量％のスカンジウムと鉄、コバ
ルト、ニッケル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ト鉄
、コバルト、ニッケルとの合金を含有ｆるようにしたの
で、基体の界面近傍にＳｏ拡散層が形成され、このＳｏ
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（
Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（３ｒ）ｔ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
を主成分とし、０．１〜２０重量％の８ｃｍ０゜合金粉
末を含有している。

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、Ｓｒ。

０＆　の三元炭酸塩に、たとえば、５ｏ−Ｏｏ　合金粉
末を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（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ｉ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。

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、エミッション電流の変化を調べた結果
、第２図のライン１１で示す結果を得た。ラインｅ１は
、従来のテレビ用陰極としての電流密度０．６６Ａ１０
ｍ２の３．１倍（２゜０５Ａ１０ｎ２）テ動作させた時
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−Ｏｏ金合金予め添加す
ることによって、添加した５ｏ−Ｏｏ金合金一部は解離
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Ｓｃ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ＳＬ　、　Ｍｇが基
体（１）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（Ｅａ　、　Ｓｒ　、　Ｏａ　）
　Ｏ）と反応してこの酸化物を還元する。その結果、Ｂ
ａ、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、たとえは
Ｂ１２５１０４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Ｓ１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（２＆）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ｆＥ／ｊ止できる。

上記実施例では、５ａ−Ｏｏ　５重斂％を添加した例を
示したが、Ｃｏとの合金以外、鉄、ニッケルとの合金を
使用しても同様な結果が得られることが確認された。

なお、鉄、フパルト、ニッケルとの合金を添加する利点
は、化学的な活性なＳｏを合金化することにより、不活
性にし、しかしながらニッケル基体（１）の界面では合
金より遊離してニッケル基体（１）に拡散するものであ
る。

Ｓｏト鉄、コバルト、ニッケルとの合金を０．１〜２０
重量第の範囲で添加するのけ以下の理由による〇すなわ
ち、０．１重量％未溝の添加では、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、２
０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。

ナオ、鉄、コバルト、ニッケルのｉ合ｍ合り任意でよい
が、少なくとも１０％が望ましい。

〔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
と鉄、コバルト、ニッケル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ツシ′Ｅ１７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。

【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、第２図は寿
命試験時間とエミッション電流とノ関係を示すグラフ、
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、（２＆）・・・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％のスカンジウムと鉄
   、コバルト、ニッケルとの合金を含有することを特徴と
   する電子管用陰極。