JPS63310535A - 電子管陰極 - Google Patents
電子管陰極Info
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- JPS63310535A JPS63310535A JP62146643A JP14664387A JPS63310535A JP S63310535 A JPS63310535 A JP S63310535A JP 62146643 A JP62146643 A JP 62146643A JP 14664387 A JP14664387 A JP 14664387A JP S63310535 A JPS63310535 A JP S63310535A
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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。
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］
本発明は、受像管などに用いられる電子管陰極に関する
もので、陰極から放出される電子の放射特性の向上が図
・られたものである。
もので、陰極から放出される電子の放射特性の向上が図
・られたものである。
［従来の技術］
従来、受像管などに用いられる電子管陰極には、ニッケ
ル（Ｎｉ）を主成分としてマグネシウム（８９）、シリ
コン（Ｓｌ）などの還元剤を微最含有させた基体金属上
に、バリウム（Ｂａ）を含むアルカリ土類金属の酸化物
−を被着形成したいわゆる酸化物陰極が多用されている
。
ル（Ｎｉ）を主成分としてマグネシウム（８９）、シリ
コン（Ｓｌ）などの還元剤を微最含有させた基体金属上
に、バリウム（Ｂａ）を含むアルカリ土類金属の酸化物
−を被着形成したいわゆる酸化物陰極が多用されている
。
この酸化物陰極はアルカリ土類金属の炭８！塩を熱分解
して酸化物に変換せしめたもので、のちに還元剤と酸化
物とを反応させて酸化物から遊離原子を生成させ、この
遊離原子を電子放射のドナー（源）として電子を放射せ
しめるようにしたものである。
して酸化物に変換せしめたもので、のちに還元剤と酸化
物とを反応させて酸化物から遊離原子を生成させ、この
遊離原子を電子放射のドナー（源）として電子を放射せ
しめるようにしたものである。
このような手順を経る理由は、Ｂａは電子放射能力に優
れているが非常に活性であるために空気中の水分と反応
して水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）になりやすく、
このＢａ（ＯＨ）ｚから遊離Ｂａを電子管内で生成させ
ることが困難であるので、化学的に安定である炭酸塩を
出発物質にせざるをえないからである。
れているが非常に活性であるために空気中の水分と反応
して水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）になりやすく、
このＢａ（ＯＨ）ｚから遊離Ｂａを電子管内で生成させ
ることが困難であるので、化学的に安定である炭酸塩を
出発物質にせざるをえないからである。
前記炭酸塩には炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）の単元のも
のと（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ，などの補元のものとが
あるが、活性化してドナーを形成する基本的な機構は同
じであるから、理解を容易にするために単元炭酸塩を例
にとって詳細に説明する。
のと（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＣＯ，などの補元のものとが
あるが、活性化してドナーを形成する基本的な機構は同
じであるから、理解を容易にするために単元炭酸塩を例
にとって詳細に説明する。
第６図は従来の電子管陰極の一例を示す概略断面図であ
って、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（２）とで
構成される陰極筒内部にはヒーター（３）が配備され加
熱昇温される構造になっており、基体金属（１）の表面
には酸化バリウム（Ｂａｄ）からなる電子放射物質層（
５５）が形成されている。
って、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（２）とで
構成される陰極筒内部にはヒーター（３）が配備され加
熱昇温される構造になっており、基体金属（１）の表面
には酸化バリウム（Ｂａｄ）からなる電子放射物質層（
５５）が形成されている。
この電子放射物質層（５５）は、つぎのような工程によ
って形成される。すなわち、有機溶剤に溶解したニトロ
セルロースなどの樹脂溶液にＢａＣＯ３を混合せしめた
のち、吹き付け、電着、塗布などの方法で基体金属（１
）上に被着形成させる。
って形成される。すなわち、有機溶剤に溶解したニトロ
セルロースなどの樹脂溶液にＢａＣＯ３を混合せしめた
のち、吹き付け、電着、塗布などの方法で基体金属（１
）上に被着形成させる。
このようにして形成された陰極は、ついで電子管内に組
込まれ、電子管内を真空にするための排気工程でヒータ
ー３）によって約１０００℃に加熱昇温せしめられ、Ｂ
ａＣＯ３は次式で示されるように熱分解せしめられ、Ｂ
ａＯに変換せしめられる。
込まれ、電子管内を真空にするための排気工程でヒータ
ー３）によって約１０００℃に加熱昇温せしめられ、Ｂ
ａＣＯ３は次式で示されるように熱分解せしめられ、Ｂ
ａＯに変換せしめられる。
ＢａＣＯ３→ＢａＯ＋ＣＯ２（１）
この反応によって生成した炭酸ガス（ＣＯ２）は、ニト
ロセルロースの熱分解によって生じた気体とともに電子
管外に排出される。
ロセルロースの熱分解によって生じた気体とともに電子
管外に排出される。
しかしこの方法では、式＋１）で示される反応の際に管
内の一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（０２）などの酸化性雰
囲気により、還元反応の重要な役割を担う還元剤のＳｉ
やＨＯが酸化されてしまうという欠点があるうえ、基体
金属（１）の表面のＮｉも酸化されてしまうという欠点
がある。
内の一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（０２）などの酸化性雰
囲気により、還元反応の重要な役割を担う還元剤のＳｉ
やＨＯが酸化されてしまうという欠点があるうえ、基体
金属（１）の表面のＮｉも酸化されてしまうという欠点
がある。
第７図は基体金属（１）と電子放射物質層（５５）との
界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の
一部分を拡大した模式図である。一般に電子放射物質層
（Ｓを構成するＢａＯは棒状の微小な結晶（ａが凝集し
て数摩〜数士虜の大きさの結晶粒（９）となる。電子放
射物質層（５５）を構成する結晶粒（９）間には適度の
間隙Ｖがあり、多孔質となっている。
界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の
一部分を拡大した模式図である。一般に電子放射物質層
（Ｓを構成するＢａＯは棒状の微小な結晶（ａが凝集し
て数摩〜数士虜の大きさの結晶粒（９）となる。電子放
射物質層（５５）を構成する結晶粒（９）間には適度の
間隙Ｖがあり、多孔質となっている。
このＢａＯは基体金属（１）と接触する界面ＯＢにおい
て、前記還元剤の８１や旬と反応し、・遊離のＢａが生
成する。これらの還元剤は基体金属（１）の旧の結晶粒
（０の園の結晶粒界（刀を拡散移動し、界面ＯｒＪ近傍
でつぎのような還元反応を行なう。
て、前記還元剤の８１や旬と反応し、・遊離のＢａが生
成する。これらの還元剤は基体金属（１）の旧の結晶粒
（０の園の結晶粒界（刀を拡散移動し、界面ＯｒＪ近傍
でつぎのような還元反応を行なう。
２ＢａＯ＋ Ｓｉ−＋ ２Ｂａ ＋ ５ｉ０２
（１）この遊離Ｂａが電子放射のドナーとし
て作用する。
（１）この遊離Ｂａが電子放射のドナーとし
て作用する。
また、この際式圓：
５ｉ０２＋２ＢａＯ−４Ｂａ２ＳｉＯ４圓で示される反
応も同時におこる。
応も同時におこる。
以上のようにドナーとして作用する遊１１Ｂａは電子放
射物質層（５５）と基体金属（１）との界面で生成し、
電子放射物質ＩＩ（５５）の間隙ηを移動し、その表面
に出て電子放射するという役割を担うが、該ドナーは蒸
発したり、電子管内に残留するＣ０１ＣＯ２，０２、Ｈ
２Ｏなどのガスと反応して消滅したりするので、絶えず
上記のような反応を行なわせてドナーを補給する必要が
あり、陰極では作動中常にこの還元反応が行なわれてい
る必要がある。この補給と消滅とのバランスをとるため
、この種の陰極は一般に約８００℃の高温で使用される
。
射物質層（５５）と基体金属（１）との界面で生成し、
電子放射物質ＩＩ（５５）の間隙ηを移動し、その表面
に出て電子放射するという役割を担うが、該ドナーは蒸
発したり、電子管内に残留するＣ０１ＣＯ２，０２、Ｈ
２Ｏなどのガスと反応して消滅したりするので、絶えず
上記のような反応を行なわせてドナーを補給する必要が
あり、陰極では作動中常にこの還元反応が行なわれてい
る必要がある。この補給と消滅とのバランスをとるため
、この種の陰極は一般に約８００℃の高温で使用される
。
しかしながら、陰極の作動中に式（１）または式圓に示
されるｓ＋ｏ２、ｅａ２ｓ＋ｏ、などの反応生成物Ｏ２
が電子放射物質層（５５）と基体金属（１）との接合面
である界面ａ１）において生成するので、この反応生成
物面が界面ａＤや結晶粒界（刀にどんどん蓄積して結晶
粒界（刀−を移動するＳｔなどの障壁（一般に、これを
中間層という）となり、反応は次第に遅くなり、ドナー
であるＢａの生成が困難となる。また、この中間層が高
抵抗値を有し放射電子電流の流れを妨げるという問題も
生じる。
されるｓ＋ｏ２、ｅａ２ｓ＋ｏ、などの反応生成物Ｏ２
が電子放射物質層（５５）と基体金属（１）との接合面
である界面ａ１）において生成するので、この反応生成
物面が界面ａＤや結晶粒界（刀にどんどん蓄積して結晶
粒界（刀−を移動するＳｔなどの障壁（一般に、これを
中間層という）となり、反応は次第に遅くなり、ドナー
であるＢａの生成が困難となる。また、この中間層が高
抵抗値を有し放射電子電流の流れを妨げるという問題も
生じる。
このような問題点を解決するために、特開昭６１−２６
９８２８号公報や特開昭６１−２７１７３２号公報など
には酸化スカンジウム（ＳＣ２０ｓ）の粉末が分散した
電子放射物質層を形成することにより、■５Ｃ２０３と
アルカリ土類金属酸化物との反応で生成する複合酸化物
（たとえばＢａ３ＳＣ４０９）が陰極の動作中に熱分解
をおこしてドナーである遊離Ｂａを生成し、補給する ■遊離した金属スカンジウム（Ｓｃ）が電子放射物質層
の導電性を高める ■界面に生成するＢａ２５ｉ０４などの反応生成物を解
離させる ことなどが開示されている。
９８２８号公報や特開昭６１−２７１７３２号公報など
には酸化スカンジウム（ＳＣ２０ｓ）の粉末が分散した
電子放射物質層を形成することにより、■５Ｃ２０３と
アルカリ土類金属酸化物との反応で生成する複合酸化物
（たとえばＢａ３ＳＣ４０９）が陰極の動作中に熱分解
をおこしてドナーである遊離Ｂａを生成し、補給する ■遊離した金属スカンジウム（Ｓｃ）が電子放射物質層
の導電性を高める ■界面に生成するＢａ２５ｉ０４などの反応生成物を解
離させる ことなどが開示されている。
［発明が解決しようとする問題点］
このように、５ｃ２０３の粉末が分散した電子放射物質
層を設けることにより、高電流密度で作動させうる電子
管陰極が開示されているが、製品ごとの電子放射特性に
バラツキができることがあり、一定の電子放射特性を有
する電子管陰極を製造することは困難である。また、５
ｃ２ｏ３が電子放射物質層中に充分均一に分散している
にもかかわらず、製品によっては５Ｃ２０３が電子放射
物質層中に分散させられていない陰極と比較して電子放
射ｉＩ流が少ない、すなわち５ｃ２ｏ３の分散効果がえ
られていないばあいもある。
層を設けることにより、高電流密度で作動させうる電子
管陰極が開示されているが、製品ごとの電子放射特性に
バラツキができることがあり、一定の電子放射特性を有
する電子管陰極を製造することは困難である。また、５
ｃ２ｏ３が電子放射物質層中に充分均一に分散している
にもかかわらず、製品によっては５Ｃ２０３が電子放射
物質層中に分散させられていない陰極と比較して電子放
射ｉＩ流が少ない、すなわち５ｃ２ｏ３の分散効果がえ
られていないばあいもある。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、１２面体結晶構造の５Ｃ２０３が分散した電子
放射物質層を設けることによって、長時間にわたって安
定した電子放射特性がえられる電子管陰極をうることを
目的とする。
もので、１２面体結晶構造の５Ｃ２０３が分散した電子
放射物質層を設けることによって、長時間にわたって安
定した電子放射特性がえられる電子管陰極をうることを
目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、Ｎ１を主成分とし、少なくともＳｌを含有し
た陰極基体金属と、Ｂ１を含有したアルカリ土類金属酸
化物および５ｃ２ｏ、からなる電子放射物質層とから構
成された電子管陰極であって、該５ｃ２ｏ３が１２面体
の結晶形を有する５Ｃ３０３で、電子放射物質層中に０
．１〜２０重量％分散している電子管陰極に関する。
た陰極基体金属と、Ｂ１を含有したアルカリ土類金属酸
化物および５ｃ２ｏ、からなる電子放射物質層とから構
成された電子管陰極であって、該５ｃ２ｏ３が１２面体
の結晶形を有する５Ｃ３０３で、電子放射物質層中に０
．１〜２０重量％分散している電子管陰極に関する。
［作 用］
本発明における電子放射物質層に分散した１２面体の結
晶構造を有する５Ｃ２０３は、電子放射物質層の結晶ｌ
ＩＩ随を埋めることがなく、アルカリ土類金属の炭酸塩
が分解して酸化物に変換する際、またはこの酸化物（Ｂ
ａＯ々と）が還元反応によって解離する際に基体金属の
酸化反応を防止するとともに、還元剤の複合酸化物から
なる中間層が基体金属と電子放射物質層との界面近傍に
集中して形成されることを防止し、遊離原子（Ｂａなど
）の層内移動が妨げられないようにしたものである。
晶構造を有する５Ｃ２０３は、電子放射物質層の結晶ｌ
ＩＩ随を埋めることがなく、アルカリ土類金属の炭酸塩
が分解して酸化物に変換する際、またはこの酸化物（Ｂ
ａＯ々と）が還元反応によって解離する際に基体金属の
酸化反応を防止するとともに、還元剤の複合酸化物から
なる中間層が基体金属と電子放射物質層との界面近傍に
集中して形成されることを防止し、遊離原子（Ｂａなど
）の層内移動が妨げられないようにしたものである。
［実施例］
本発明の一実施例を第１〜５図に基づいて説明する。
第１図は、本発明の電子管陰極の一実施例を示す概略断
面図であって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（
２）とで構成される陰極筒の内部にはヒーター（３）が
配備され、加熱昇温される構成となっている。陰極帽体
の表面には、電子放射物質ＩＩ（５１が被着形成されて
いる。
面図であって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（
２）とで構成される陰極筒の内部にはヒーター（３）が
配備され、加熱昇温される構成となっている。陰極帽体
の表面には、電子放射物質ＩＩ（５１が被着形成されて
いる。
本発明に用いられる基体金属としては、Ｎｉを主成分と
し、少なくともＳｌを含有したものであればいずれのも
のであってもよく、従来から陰極基体金属として用いら
れているものが使用されうる。
し、少なくともＳｌを含有したものであればいずれのも
のであってもよく、従来から陰極基体金属として用いら
れているものが使用されうる。
陰極基体金属の具体例としては、たとえばＳｌを含有し
、要すれば旬、Ｗ、Ｚｒ、Ｎなどを含有したＮｉやニク
ロム（Ｎｉ−Ｃｒ）などがあげられる。かかるＳｉの含
有率は基体金属中０．０１〜１．０％（重量％、以下同
様）であるのが好ましい。
、要すれば旬、Ｗ、Ｚｒ、Ｎなどを含有したＮｉやニク
ロム（Ｎｉ−Ｃｒ）などがあげられる。かかるＳｉの含
有率は基体金属中０．０１〜１．０％（重量％、以下同
様）であるのが好ましい。
本発明に用いられる筒にはとくに限定はなく、従来から
陰極筒に用いられているものが使用でき、たとえばニク
ロム（１４１−Ｃｒ）からなるものがあげられる。
陰極筒に用いられているものが使用でき、たとえばニク
ロム（１４１−Ｃｒ）からなるものがあげられる。
電子放射物質層はＢａを含有したアルカリ土類金属酸化
物を主体とする層であって、１２面体の結晶形を有する
５Ｃ２０３（やむなく砕けたものが含まれていてもよく
、好ましくは１２面体結晶が５０％以上、さらに好まし
くは７０％以上、とくに好ましくは９０％以上のもので
ある）が該層中に０．１〜２０％好ましくは３〜１０％
分散した層である。該層の厚さは５０〜２００．である
のが好ましい。
物を主体とする層であって、１２面体の結晶形を有する
５Ｃ２０３（やむなく砕けたものが含まれていてもよく
、好ましくは１２面体結晶が５０％以上、さらに好まし
くは７０％以上、とくに好ましくは９０％以上のもので
ある）が該層中に０．１〜２０％好ましくは３〜１０％
分散した層である。該層の厚さは５０〜２００．である
のが好ましい。
前記アルカリ土類金属酸化物としては、たとえばＢａＣ
０，、（Ｂａ、５ｒ）Ｃｏｔ 、（８ａ、Ｓｒ、Ｃａ）
ＣＯ３などを熱分解して酸化物に変換せしめたものなど
がおばらる。
０，、（Ｂａ、５ｒ）Ｃｏｔ 、（８ａ、Ｓｒ、Ｃａ）
ＣＯ３などを熱分解して酸化物に変換せしめたものなど
がおばらる。
１２面体の結晶形を有する５Ｃ３０３は第２図に示され
るような結晶構造を有し、実際は第３図（倍率８００倍
の電子顕微鏡写真）に示されるような結晶構造を有する
ものである。前記５ｃ２ｏ、の平均粒径は５〜５０摩で
あるのが好ましい。平均粒径が５−未満のばあい、電子
放射物質層中の間隙を埋めやすくなり、また５０虜をこ
えるばあい、電子放射物質層を吹き付は法によって形成
すると、吹き付は時に５ｃ２０．の結晶が沈澱しやすく
、該層内の分散状態がわるくなりやすい。
るような結晶構造を有し、実際は第３図（倍率８００倍
の電子顕微鏡写真）に示されるような結晶構造を有する
ものである。前記５ｃ２ｏ、の平均粒径は５〜５０摩で
あるのが好ましい。平均粒径が５−未満のばあい、電子
放射物質層中の間隙を埋めやすくなり、また５０虜をこ
えるばあい、電子放射物質層を吹き付は法によって形成
すると、吹き付は時に５ｃ２０．の結晶が沈澱しやすく
、該層内の分散状態がわるくなりやすい。
１２面体の結晶形を有する５Ｃ３０３はいずれの方法を
用いて製造してもよいが、水酸化スカンジウムを塩酸（
ＨＣ＆）に溶解し、シュウ酸アンモニウム（Ｃ２０ａ
（ＮＨ４）２ ）により沈殿させることにより製造する
ことができる。一方、５ｃ２ｏ３を硝酸（８８０３）に
溶解し、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４） ２ＣＯｓ ）
により沈殿させたものは、第４図（倍率８００倍の電子
顕微鏡写真）に示されるような微細な略球形の結晶構造
となり、破砕されやすく、電子放射物質層中の間隙を埋
めやすいものとなるので望ましくない。
用いて製造してもよいが、水酸化スカンジウムを塩酸（
ＨＣ＆）に溶解し、シュウ酸アンモニウム（Ｃ２０ａ
（ＮＨ４）２ ）により沈殿させることにより製造する
ことができる。一方、５ｃ２ｏ３を硝酸（８８０３）に
溶解し、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４） ２ＣＯｓ ）
により沈殿させたものは、第４図（倍率８００倍の電子
顕微鏡写真）に示されるような微細な略球形の結晶構造
となり、破砕されやすく、電子放射物質層中の間隙を埋
めやすいものとなるので望ましくない。
前記５Ｃ３０３の含有率が、電子放射物質層中０．１％
未満のばあい、高電流密度動作下での電子放射の劣化を
防止する効果が充分でなく、また２０％をこえると陰極
の活性化工程を終了した段階（初期特性）で充分な電子
放射電流をとることができず、実用的でない。
未満のばあい、高電流密度動作下での電子放射の劣化を
防止する効果が充分でなく、また２０％をこえると陰極
の活性化工程を終了した段階（初期特性）で充分な電子
放射電流をとることができず、実用的でない。
電子放射物質層の形成方法にはとくに限定はなく、電着
、塗布、吹き付けなどの方法によってもよいが、良好な
電子放射性能をうるために多孔質のＷＴ！Ａに形成する
ことが重要であるので吹き付は法が好ましい。たとえば
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液にＢａＣＯ
３と前記５ｃ２０３とを所望の割合（前記アルカリ土類
金属の炭ｌｌｉ塩（たとえばＢａＣＯ３）が酸化物（た
とえば８ａＯ）になるものとして求めた該酸化物と５ｃ
２ｏ３との割合）で混合して懸濁液とし、吹き付は法に
よって被着形成するのが好ましい。
、塗布、吹き付けなどの方法によってもよいが、良好な
電子放射性能をうるために多孔質のＷＴ！Ａに形成する
ことが重要であるので吹き付は法が好ましい。たとえば
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液にＢａＣＯ
３と前記５ｃ２０３とを所望の割合（前記アルカリ土類
金属の炭ｌｌｉ塩（たとえばＢａＣＯ３）が酸化物（た
とえば８ａＯ）になるものとして求めた該酸化物と５ｃ
２ｏ３との割合）で混合して懸濁液とし、吹き付は法に
よって被着形成するのが好ましい。
以上のような構成で製作された排気工程や活性化工程に
より電子管陰極になるものは、電子放射源であるドナー
を生成させるための従来と同様の排気工程や活性化工程
により電子管陰極となる。
より電子管陰極になるものは、電子放射源であるドナー
を生成させるための従来と同様の排気工程や活性化工程
により電子管陰極となる。
このようにして製造された電子管陰極の作用効果を、ド
ナーの出発物質として単元炭酸塩（ＢａＣＯ３）を例に
あげて説明する。
ナーの出発物質として単元炭酸塩（ＢａＣＯ３）を例に
あげて説明する。
上記のようにして作製された排気工程・活性化工程によ
って電子管陰極となるものは電子管内に組込まれ、電子
管内を真空にするための排気工程でヒーター（３）によ
って約１０００℃に昇温加熱されてＢａＣＯ３が次式の
ように熱分解される。
って電子管陰極となるものは電子管内に組込まれ、電子
管内を真空にするための排気工程でヒーター（３）によ
って約１０００℃に昇温加熱されてＢａＣＯ３が次式の
ように熱分解される。
ＢａＣＯ３→ａａｏ ＋ＣＯ２（１）
この反応時に生じたＣＯ２は電子管外に排出される。電
子放射物質層の形成時にニトロセルロースの懸濁液を用
いたばあいは、同時にニトロセルロースも熱分解されて
気体となり、ＣＯ２とともに管外に排出される。この反
応によって、ＢａＣＯ３は電子放射物質層（Ｓを形成す
るＢａＯに変換する。
子放射物質層の形成時にニトロセルロースの懸濁液を用
いたばあいは、同時にニトロセルロースも熱分解されて
気体となり、ＣＯ２とともに管外に排出される。この反
応によって、ＢａＣＯ３は電子放射物質層（Ｓを形成す
るＢａＯに変換する。
第５図は、基体金ｊ［（１）と電子放射物質層（Ｓとの
界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の
一部分を拡大した模式図である。電子放射物質層（９を
構成するＢａＯは棒状の微小な結晶（８）が凝集して数
ρ〜数十−の大きさの結晶粒（９）となる。
界面近傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の
一部分を拡大した模式図である。電子放射物質層（９を
構成するＢａＯは棒状の微小な結晶（８）が凝集して数
ρ〜数十−の大きさの結晶粒（９）となる。
電子放射物質層（５）は、結晶粒間に適度の間隙Ｉを有
する多孔質であることが電子放射性能の点から望ましい
。このような特性は、ＢａＣＯ３を被着形成する際にほ
ぼ決定される。電子放射物質ｗ！Ｊ（５）内には、１２
面体の結晶形を有する５Ｃ２０３（４）が分散している
。
する多孔質であることが電子放射性能の点から望ましい
。このような特性は、ＢａＣＯ３を被着形成する際にほ
ぼ決定される。電子放射物質ｗ！Ｊ（５）内には、１２
面体の結晶形を有する５Ｃ２０３（４）が分散している
。
還元剤の８１やＨＱは基体金属（１）のＮｉを主成分と
する結晶粒（６）の間の結晶粒界（７）を拡散移動し、
式（１）に示されるような反応で生成したＢａＯは、こ
のＢａＯを還元させる活性化工程中に界面０１）におい
て、基体金属（１）から拡散してくる還元剤と式（Ｉ）
：２８ａＯ＋Ｓｉ−＋２Ｂａ ＋５ｉ０２
（１）に示される反応を行なう。この遊離Ｂａが
電子放射のドナーとして電子を放射する。
する結晶粒（６）の間の結晶粒界（７）を拡散移動し、
式（１）に示されるような反応で生成したＢａＯは、こ
のＢａＯを還元させる活性化工程中に界面０１）におい
て、基体金属（１）から拡散してくる還元剤と式（Ｉ）
：２８ａＯ＋Ｓｉ−＋２Ｂａ ＋５ｉ０２
（１）に示される反応を行なう。この遊離Ｂａが
電子放射のドナーとして電子を放射する。
また、この際式＠：
５ｉ０２ ＋ ２ＢａＯ→Ｂａ２５ｉ０４
（ＩＤで示される反応もおこる。
（ＩＤで示される反応もおこる。
以上のように、ドナーとなるＢａは電子放射物質層（５
）と固体金１１（１）との界面０１）で生成され、電子
放射物質層（５）の結晶粒（９）の間隙Ｖを移動し、そ
の表面に出て電子放射の役割を担うが、蒸発したり電子
管内に残留するＣ０１ＣＯ２，０２、などのガスと反応
して消滅したりするので、絶えず上記のような反応を行
なって補給する必要があり、陰極では作動中宮にこの還
元反応が行なわれている。この補給と消滅のバランスを
とるために、作動中、陰極を約８００℃に保持すること
が望ましい。
）と固体金１１（１）との界面０１）で生成され、電子
放射物質層（５）の結晶粒（９）の間隙Ｖを移動し、そ
の表面に出て電子放射の役割を担うが、蒸発したり電子
管内に残留するＣ０１ＣＯ２，０２、などのガスと反応
して消滅したりするので、絶えず上記のような反応を行
なって補給する必要があり、陰極では作動中宮にこの還
元反応が行なわれている。この補給と消滅のバランスを
とるために、作動中、陰極を約８００℃に保持すること
が望ましい。
本発明の電子管陰極では、電子放射物質層（５）に分散
した１２面体の結晶形を有する５Ｃ３０３は、間隙色を
埋めることは少なく、むしろ間隙穫を作りやすいという
特徴を有している。また、第２図および第５図から容易
に理解できるように、基体金属（１）と１２面体の結晶
形を有する５Ｃ２０３［４１の表面ｎとが接しやすい結
晶構造であるので、以下に説明する作用もえやすいとい
う利点がある。
した１２面体の結晶形を有する５Ｃ３０３は、間隙色を
埋めることは少なく、むしろ間隙穫を作りやすいという
特徴を有している。また、第２図および第５図から容易
に理解できるように、基体金属（１）と１２面体の結晶
形を有する５Ｃ２０３［４１の表面ｎとが接しやすい結
晶構造であるので、以下に説明する作用もえやすいとい
う利点がある。
すなわち、前記式圓で示される反応生成物であ６Ｂａｚ
ＳｉＯ＋は、式Ｎ： ５ｃ２０３ ＋１ＯＮｉ→２Ｓｃ旧、＋３０
（１／）で示される反応によって生成したＳｃＮ ｉ
５と式Ｍ：９Ｂａｚ ５ｔ０４ ＋ １６ＳｃＮｉ５
→４Ｂａｓ ５Ｃ４０９＋ｅａａ ＋９Ｓｉ ＋８ＯＮ
ｉ （Ｖ）に示されるように反応し、５ｃ２ｏ３と
Ｎｉとにより分解されるので、電子放射物質層（Ｓと基
体金属（１）との界面Ｏｖに蓄積されにくくなる。
ＳｉＯ＋は、式Ｎ： ５ｃ２０３ ＋１ＯＮｉ→２Ｓｃ旧、＋３０
（１／）で示される反応によって生成したＳｃＮ ｉ
５と式Ｍ：９Ｂａｚ ５ｔ０４ ＋ １６ＳｃＮｉ５
→４Ｂａｓ ５Ｃ４０９＋ｅａａ ＋９Ｓｉ ＋８ＯＮ
ｉ （Ｖ）に示されるように反応し、５ｃ２ｏ３と
Ｎｉとにより分解されるので、電子放射物質層（Ｓと基
体金属（１）との界面Ｏｖに蓄積されにくくなる。
したがって、従来の陰極のようにＢａｚ ５１０４など
の反応生成物が基体金属と電子放射物質層との界面に蓄
積してＳ；などの還元剤の通る障壁となり、還元反応が
次第に遅くなり、ドナーとなる遊離Ｂａの生成が困難に
なることはない。そのうえ、高抵抗値の中間層がないの
で、電子放射電流を妨げることもなく、電子管陰極を高
い電流密度で作動させることができる。また、（ＮＨａ
ｈ ＣＯ３により沈殿生成させた略球状の５ｃ２０３
が分散した電子放射物質層を設けたばあいとは異なり、
多孔質の電子放射物質層を形成できるで、遊離原子の補
給がしやすく充分な電子放射電流をうろことができる。
の反応生成物が基体金属と電子放射物質層との界面に蓄
積してＳ；などの還元剤の通る障壁となり、還元反応が
次第に遅くなり、ドナーとなる遊離Ｂａの生成が困難に
なることはない。そのうえ、高抵抗値の中間層がないの
で、電子放射電流を妨げることもなく、電子管陰極を高
い電流密度で作動させることができる。また、（ＮＨａ
ｈ ＣＯ３により沈殿生成させた略球状の５ｃ２０３
が分散した電子放射物質層を設けたばあいとは異なり、
多孔質の電子放射物質層を形成できるで、遊離原子の補
給がしやすく充分な電子放射電流をうろことができる。
さらに、本発明の電子管陰極は電子放射物質の分解活性
化工程が従来のものと同じでよいので、電子管の製造工
程が従来と同じでよいという利点がある。
化工程が従来のものと同じでよいので、電子管の製造工
程が従来と同じでよいという利点がある。
実施例１および比較例１
水酸化スカンジウムを塩酸（４１Ｃｆ）に溶解し、シュ
ウ酸アンモニウム（Ｃ２０４（８）１４）２ ）により
５Ｃ２０３を沈殿させ、１２面体の結晶形を有するもの
が９０％以上で、平均粒径２０項の５Ｃ２０３をえた。
ウ酸アンモニウム（Ｃ２０４（８）１４）２ ）により
５Ｃ２０３を沈殿させ、１２面体の結晶形を有するもの
が９０％以上で、平均粒径２０項の５Ｃ２０３をえた。
有機溶剤に溶解したニトロセルロースの溶液に、電子放
射物質層中の前記５Ｃ３０３の含有率が５％になるよう
にＢａＣＯ３とＳＣ２０ｇとを混合して懸濁液とし、こ
の懸濁液を用いて、Ｓｉを０．０３％含有し、旬を０．
０５％含有したＭｉからなる陰極基体金属の表面に、厚
さが約１００ρとなるように吹き付は法によって電子放
射物１３層となる層を形成し、排気工程や活性化工程に
より第１図に示されるような電子管陰極になるものを作
製した。
射物質層中の前記５Ｃ３０３の含有率が５％になるよう
にＢａＣＯ３とＳＣ２０ｇとを混合して懸濁液とし、こ
の懸濁液を用いて、Ｓｉを０．０３％含有し、旬を０．
０５％含有したＭｉからなる陰極基体金属の表面に、厚
さが約１００ρとなるように吹き付は法によって電子放
射物１３層となる層を形成し、排気工程や活性化工程に
より第１図に示されるような電子管陰極になるものを作
製した。
えられた電子管陰極になるものを、３原色を有するカラ
ーブラウン管の３個の陰極に従来の電子管陰極になるも
の（比較例１：電子放射物質層として５Ｃ２０３を含有
していないものが設けられているほかは、実施例１と同
じもの）と組合わせて組込み、通常の排気工程および活
性化工程により電子管を製造した。
ーブラウン管の３個の陰極に従来の電子管陰極になるも
の（比較例１：電子放射物質層として５Ｃ２０３を含有
していないものが設けられているほかは、実施例１と同
じもの）と組合わせて組込み、通常の排気工程および活
性化工程により電子管を製造した。
えられた電子管を用いて電子放射電流劣化状態を調べる
ために電流密度３Ａ／α２の強制加速条件で、６０００
時間の寿命試験を行なった結果、５Ｃ２０３を分散させ
ていない従来の陰極は６０００時間後で初期値の５０％
に劣化する特性を示したが、本発明の電子管陰極では６
０００時間で初期値の７０％に保たれ、寿命時間で表わ
せば約２．５倍の長寿命がえられたことになる。
ために電流密度３Ａ／α２の強制加速条件で、６０００
時間の寿命試験を行なった結果、５Ｃ２０３を分散させ
ていない従来の陰極は６０００時間後で初期値の５０％
に劣化する特性を示したが、本発明の電子管陰極では６
０００時間で初期値の７０％に保たれ、寿命時間で表わ
せば約２．５倍の長寿命がえられたことになる。
また、実施例１の電子管陰極数万個を繰返し作製したが
、電子管製造工程を終了し、検査工程の試験で所望の放
射電子流量に達する歩留は常に９９５以上と、いずれの
電子管陰極も安定した電子放射性能を有していた。
、電子管製造工程を終了し、検査工程の試験で所望の放
射電子流量に達する歩留は常に９９５以上と、いずれの
電子管陰極も安定した電子放射性能を有していた。
実施例２および３
電子放射物質層中の５ｃ２ｏ３の含有量を第１表に示さ
れるように変えたほかは、実施例１と同様にして電子管
陰極ついで電子管を作製した。
れるように変えたほかは、実施例１と同様にして電子管
陰極ついで電子管を作製した。
つぎに実施例１と同様にして６０００時間の寿命試験を
行なった。その結果を第１表に示す。
行なった。その結果を第１表に示す。
第 １ 表
さらに、実施例１と同様にそれぞれの電子管陰極を繰返
し作製したが、いずれの電子管陰極も実施例１と同様の
安定した電子放射性能を有していた。
し作製したが、いずれの電子管陰極も実施例１と同様の
安定した電子放射性能を有していた。
［発明の効果］
以上のように本発明の電子管陰極は、少なくともＳｔを
還元剤として含有する基体金ぶの表面に、アルカリ土類
金属酸化物に１２面体の結晶形を有するＳＣ２０ｇが分
散した電子放射物質層を形成したもので、艮時閣にわた
って安定した電子放射特性をうることができる。また、
本発明の電子管陰極を繰返し作製しても常に安定した電
子放射性能を有する電子管陰極をうろことができる。
還元剤として含有する基体金ぶの表面に、アルカリ土類
金属酸化物に１２面体の結晶形を有するＳＣ２０ｇが分
散した電子放射物質層を形成したもので、艮時閣にわた
って安定した電子放射特性をうることができる。また、
本発明の電子管陰極を繰返し作製しても常に安定した電
子放射性能を有する電子管陰極をうろことができる。
第１図は本発明の電子管陰極の一実施例の概略断面図、
第２図は本発明の電子管陰極に用いる酸化スカンジウム
の１２面体結晶構造を示す模式図、第３図は本発明の電
子管陰極に用いる酸化スカンジウムの結晶構造を示す電
子顕微鏡写真（倍率は８００倍）・、第４図は炭酸アン
モニウムにより沈澱生成してえられた酸化スカンジウム
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（倍率は８００倍）、
第５図は本発明の電子管陰極における基体金属と電子放
射物質層との界面近傍を示す該界面の断面の一部分を拡
大した模式図、第６図は従来の電子管陰極の概略断面図
、第７図は従来の電子管陰極における基体金属と電子放
射物質層との界面近傍を示す該界面の断面の一部分を拡
大した模式図である。 （図面の主要符号） （１）二基体金属 （４）：１２面体の結晶構造を有する酸化スカンジウム
の結晶 （Ｓ：電子放射物質層 代 理 人 大 岩 増 雄才２図 第 ３ 図 第 ４ 図 ” ″・１ ＋ ＋ウ
肖 ・ ｌ第５図
第２図は本発明の電子管陰極に用いる酸化スカンジウム
の１２面体結晶構造を示す模式図、第３図は本発明の電
子管陰極に用いる酸化スカンジウムの結晶構造を示す電
子顕微鏡写真（倍率は８００倍）・、第４図は炭酸アン
モニウムにより沈澱生成してえられた酸化スカンジウム
の結晶構造を示す電子顕微鏡写真（倍率は８００倍）、
第５図は本発明の電子管陰極における基体金属と電子放
射物質層との界面近傍を示す該界面の断面の一部分を拡
大した模式図、第６図は従来の電子管陰極の概略断面図
、第７図は従来の電子管陰極における基体金属と電子放
射物質層との界面近傍を示す該界面の断面の一部分を拡
大した模式図である。 （図面の主要符号） （１）二基体金属 （４）：１２面体の結晶構造を有する酸化スカンジウム
の結晶 （Ｓ：電子放射物質層 代 理 人 大 岩 増 雄才２図 第 ３ 図 第 ４ 図 ” ″・１ ＋ ＋ウ
肖 ・ ｌ第５図
Claims (2)
- （１）ニッケルを主成分とし、少なくともシリコンを含
有した陰極基体金属と、バリウムを含有したアルカリ土
類金属酸化物および酸化スカンジウムからなる電子放射
物質層とから構成された電子管陰極であって、該酸化ス
カンジウムが１２面体の結晶形を有する酸化スカンジウ
ムで、電子放射物質層中に０．１〜２０重量％分散して
いる電子管陰極。 - （２）１２面体の結晶形を有する酸化スカンジウムが、
シュウ酸アンモニウムによる沈澱によつて合成されたも
のである特許請求の範囲第（１）項記載の電子管陰極。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664387A JPH0690906B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
| KR1019880006792A KR910002969B1 (ko) | 1987-06-12 | 1988-06-07 | 전자관음극(cathode for an electron tube) |
| IN391/MAS/88A IN171832B (ja) | 1987-06-12 | 1988-06-08 | |
| US07/204,818 US4980603A (en) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Cathode for an electron tube |
| DE3819852A DE3819852A1 (de) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Kathode fuer eine elektronenroehre |
| FR888807798A FR2616586B1 (fr) | 1987-06-12 | 1988-06-10 | Cathode pour un tube electronique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14664387A JPH0690906B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310535A true JPS63310535A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0690906B2 JPH0690906B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15412366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14664387A Expired - Fee Related JPH0690906B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電子管陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690906B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122707A (en) * | 1988-02-02 | 1992-06-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cathode in a cathode ray tube |
| US5216320A (en) * | 1990-10-05 | 1993-06-01 | Hitachi, Ltd. | Cathode for electron tube |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14664387A patent/JPH0690906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122707A (en) * | 1988-02-02 | 1992-06-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cathode in a cathode ray tube |
| US5216320A (en) * | 1990-10-05 | 1993-06-01 | Hitachi, Ltd. | Cathode for electron tube |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690906B2 (ja) | 1994-11-14 |
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Legal Events
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