CN1084924C - 直热式阴极构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种直热式阴极构件，包括：多孔粒料，渗有阴极材料；第一金属构件，固定在多孔粒料的下表面；第二金属构件，与第一金属构件焊接；一个灯丝，夹在第一与第二金属构件间。该阴极构件的制造工序：制取多空腔的多孔粒料；将第一金属构件焊接到多孔粒料的下表面；令电子发射材料渗透粒料的空腔中；将第二金属构件与第一金属构件焊接起来，灯丝配置在第一和第二金属构件间。由于热电子没有通过粒料表面发射出，因而延长了阴极构件的使用寿命。

Description

直热式阴极构件及其制造方法
本发明涉及阴极射线管(CRT)的一种直热式阴极构件，更具体地说，涉及彩色CRT电子枪中使用的直热式备用阴极构件及其制造方法。
用以吸收热能和发射热电子的阴极，按其加热方式主要可分成直热式和间接加热式两种。在直热式阴极的结构中，灯丝与热电子发射源彼此直接接触，间接加热式阴极中的灯丝和热电子发射源则分开设置。
间接加热式阴极通常用在需要大量热电子的电子枪中，相反，直热式阴极则用在象电视摄象机内装的取景器之类的小型CRT的电子枪中。直热式阴极通常直接固定在灯丝上，而且配备有表面涂有电子发射材料的基底金属或渗透有阴极材料的粒料。
本专利申请人申请过多孔粒料直接固定在灯丝上的构件的美国专利申请08/120,502，该构件如图1所示。在图1所示的构件中，一对灯丝102和102’直接焊接到渗透有电子发射材料的多孔粒料101两端的表面上，不然也可以用单根这种灯丝贯穿着粒料101。
本专利申请人还申请和公开了一种灯丝支撑粒料的强度增强了的阴极构件的美国专利申请08/429,529，即灯丝直接焊接在(或贯穿)渗透有电子发射材料的多孔粒料外表面的至少三个位置上。
由于灯丝与粒料本身接触，且多孔粒料直接由灯丝电流加热，因而上述直热式阴极构件通上电流之后只需要极短的时间就可以开始发射热电子。然而，热电子是在粒料的整个表面(包括粒料的各侧面)发射的，因而热电子可能损失，此外，从粒料蒸发出来的热电子发射材料附在灯丝上，还会使灯丝变脆。另外，灯丝固定到粒料的工序(无论用焊接法或将其贯穿粒料)实际上是很困难的，从而降低生产率。
此外，本专利申请人还研制过结构有所改进的一种直热式阴极，如图2中所示。这里，灯丝210固定地设在渗透有电子发射材料的粒料200底下的金属构件220上，因而由于金属构件220覆盖住粒料200表面，实际上阻碍了热电子通过粒料200下表面的发射。
无论怎么说，有一小部分热电子总会通过粒料200与金属构件220之间存在的小间隙逸出。再者，由于粒料的各侧面也成了热电子发射的表面部位，因而电子不能连续而均匀地发射。此外，粒料200的寿命因电子发射材料的迅速消耗而缩短了，而且如上述结构的情况一样，从粒料200各侧面蒸发到灯丝上的电子发射材料附在灯丝上，使灯丝发脆。
本发明的目的就是要解决上述问题，提供一种能避免电子发射材料通过粒料下表面发射出而且结构稳定因而质量和生产率都有所提高的直热式阴极构件及其制造方法。
因此，为达到上述目的，本发明提供的直热式阴极构件包括：一个多孔粒料，渗透有阴极材料；一个第一金属构件，因定在多孔粒料的下表面；一个第二金属构件，与第一金属构件焊接在一起；和一个灯丝，夹在第一与第二金属构件之间。
为达到上述目的，本发明提供的制造直热式阴极构件的方法包括下列工序；制取多孔隙的多孔粒料；借助钎焊层将第一金属构件焊接到多孔粒料的下表面；令电子发射材料浸透粒料的孔隙中；再将第二金属构件焊接到第一金属构件上，以便将灯丝固定在第一与第二金属构件之间。
此外，另一种提供的制造直热式阴极构件，的方法包括下列工序；制取多孔隙的多孔粒料；令电子发射材料渗透粒料的孔隙中；借助钎焊层将第一金属构件焊接到多孔粒料的下表面；再将第二金属构件焊接到第一金属构件上，以便将灯丝配置在第一与第二金属构件之间。
参看附图详细说明本发明的一个最佳实施例可以更清楚了解本发明的上述目的和优点。
图1是常规直热式阴极构件的透视示意图。
图2是另一种常规的直热式阴极构件的剖面示意图。
图3是本发明直热式阴极构件的部件分解图。
图4是装配好的图3所示的直热式阴极构件的剖面图。
图5-9是说明本发明直热式阴极构件的制造方法的流程图。
图3和图4分别示出了本发明直热式阴极构件一个最佳实施例的部件分解透视图和装配好后的剖面图。
图中的直热式阴极构件包括：多孔粒料500，里面的孔隙渗透有电子发射材料；第一金属构件510钎焊固定在粒料500的下表面；灯丝600，配置在第一金属构件下方；和第二金属构件520，焊接到第一金属构件510下面，供支撑灯丝600用，灯丝600与第一金属构件510的下表面接触。
这里，多孔粒料500由钨(W)、钼(Mo)、钌(Ru)、镍(Ni)和/或钽(Ta)制成；用作第一和第二金属构件510和520的材料包括钼(Mo)、钽(Ta)和/或钨(W)。本发明粒料(500)的表面上形成有包括锇(OS)、钌(Ru)和/或铱(Ir)的被覆层(图中未示出)。
在本发明中，最好粒料500的直径和厚度分别为0.4-2.0毫米和0.2-1.0毫米，第一和第二金属构件510和520的直径和厚度分别为0.3-3.0毫米和20-200μm。此外，夹在第一和第二金属构件之间的灯丝，其直径最好为30-200微米。第一金属构件510和第二金属构件520的焊接可采用激光焊、电弧焊或等离子体焊。此外，最好灯丝横向或径向配置，以提高加热粒料的效率。
现在详细说明本发明直热式阴极构件制造方法的一个最佳实施例。
首先，如图5中所示，将钨(W)、钼(Mo)、钌(Ru)、镍(Ni)和/或钽(Ta)粉料压实成圆柱体的形状，然后进行烧结。烧结完毕时，将柱料50切成预定的长度，制取单个多孔粒料500。这里，粒料的横截面可以是圆形或多边形。
接着，如图6所示，多孔粒料500在与阴极材料600接触的情况下加热到高温，使阴极材料渗透入多孔粒料的孔隙中。
其次，如图7中所示，将粒料500的下表面翻到上面之后，在粒料下表面上形成10-100微米厚包括钌(Ru)和/或钼(Mo)的钎焊层700。
如图8中所示，包括钼(Mo)、钨(W)和/或钽(Ta)的第一金属板构件510与钎焊层700接触，然后将第一金属板构件510和钎焊层700加热到高温，使第一金属构件510借助熔融的钎焊层700附着到粒料的下表面。
接着，如图9中所示，将单根灯丝或交叉灯丝600安置在第一金属构件510上，第二金属板构件520放到灯丝上。然后将第二金属构件焊接到第一金属构件上，于是得出本发明的阴极构件。
另一方面，本发明的另一个实施例与上述实施例不同，阴极材料渗透粒料的工序是在第一金属构件钎焊联接到粒料之后进行的。因此必要时可以改变本发明制造直热式阴极方法中渗透阴极材料的次序。
由于阴极丝固定在颗粒体500在第一与第二板构件之间的下表面，因而用本发明的上述方法制成的阴极构件具有下列好处。
第一，阴极材料的渗透是在第一构件钎焊工序之后进行时，可以避免电子发射材料因钎焊引起的氧化。
第二，由于钎焊连接的第一金属构件将粒料的下表面完全封闭着，因而可以阻止电子发射材料通过粒料下表面的蒸发。这样，热电子发射就有可能连续进行，而且延长了阴极构件的使用寿命。
第三，灯丝固定到粒料的这种结构很稳定，抗外冲击力的强度大。
第四，由于热电子发射材料没有通过粒料表面逸出，因而可以避免灯丝变脆。
如上所述，按本发明直热式阴极构件制造方法制造出来的阴极构件，由于粒料结构牢固，焊接方法有所改进，因而产品质量和生产率都得到提高。
此外，本发明的阴极构件还可以应用在宽屏电视和计算机监示器的彩色CRT和小型黑白CRT中。

Claims (27)

1.一种直热式阴极构件，其特征在于，它包括：
一个多孔粒料，渗透有阴极材料；
一个第一金属构件，固定在所述多孔粒料的下表面；
一个第二金属构件，与所述第一金属构件焊接；和
一个灯丝，夹在所述第一与第二金属构件之间。
2.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述粒料与所述第一金属构件借助于钎焊层连接起来。
3.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述钎焊层由选自钌和钼组成的金属组合中的至少一种金属形成。
4.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述固定在所述第一与第二金属构件之间的灯丝横向或径向配置。
5.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述固定在所述第一与第二金属构件之间的灯丝横向或径向配置。
6.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述固定在所述第一与第二金属构件之间的灯丝横向或径向配置。
7.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述粒料的主要成分为选自钨、钌、钼、镍和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
8.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述粒料的主要成分为选自钨、钌、钼、镍和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
9.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述粒料的主要成分为选自钨、钌、钼、镍和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
10.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述灯丝的主要成分为选自钨和钼组成的金属组合中的至少一种金属。
11.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述灯丝的主要成分为选自钨和钼组成的金属组合中的至少一种金属。
12.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述灯丝的主要成分为选自钨和钼组成的金属组合中的至少一种金属。
13.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，至少所述第一和第二金属构件中之一为选自钼、钨和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
14.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，至少所述第一和第二金属构件中之一为选自钼、钨和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
15.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，至少所述第一和第二金属构件为选自钼、钨和钽组成的金属组合中的至少一种金属。
16.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述圆柱形多孔粒料的直径和厚度分别为0.4-2.0毫米和0.2-1.0毫米。
17.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述圆柱形多孔粒料的直径和厚度分别为0.4-2.0毫米和0.2-1.0毫米。
18.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述圆柱形多孔粒料的直径和厚度分别为0.4-2.0毫米和0.2-1.0毫米。
19.如权利要求1所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述第二金属构件的直径和厚度分别为0.3-3.0毫米和20-200微米。
20.如权利要求2所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述第二金属构件的直径和厚度分别为0.3-3.0毫米和20-200微米。
21.如权利要求3所述的直热式阴极构件，其特征在于，所述第二金属构件的直径和厚度分别为0.3-3.0毫米和20-200微米。
22.制造直热式阴极构件的一种方法，其特征在于，它包括下列工序：
制取多孔隙的多孔粒料；
借助钎焊层将第一金属构件焊接到所述多孔粒料的下表面；
令电子发射材料渗透入所述粒料的所述孔隙中；和
将第二金属构件焊接到所述第一金属构件上，从而使灯丝固定在第一与第二金属构件之间。
23.如权利要求22所述的制造直热式阴极构件的方法，其特征在于，所述钎焊层由选自钌和钼组成的金属组合中的一种金属形成。
24.如权利要求23所述的制造直热式阴极构件的方法，其特征在于，所述钎焊层制成10-100微米厚。
25.制造直热式阴极构件的一种方法，其特征在于，它包括下列工序：
制取多孔隙的多孔粒料；
令电子发射材料渗透入所述粒料的孔隙中；
借助于钎焊层将第一层金属构件焊接到所述多孔粒料的下表面上；
将第二金属构件焊接到第一金属构件上，使灯丝固定在第一与第二金属构件之间。
26.如权利要求25所述的制造直热式阴极构件的一种方法，其特征在于，所述钎焊层由选自钌和钼组成的金属组合中的一种金属形成。
27.如权利要求22所述的制造直热式阴极构件的方法，其特征在于，所述钎焊层制成10-100微米厚。
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