CN1143349C - 一种具有一改进阴极的阴极射线管 - Google Patents
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Abstract
一种提供有荧光屏和电子枪的阴极射线管，包括一个形成在阴极底层金属表面上的具有电子发射材料层的阴极。电子发射材料层包括一在阴极底层金属表面上的由碱土金属氧化物构成的第一层，在第一层表面上的第二层，所说的第二层是一种碱土金属氧化物层，它含有至少下述各种物质之一：(i)钪氧化物(Sc2O3)和钡和钪的复合氧化物，(ii)Ba2Sc2O5，(iii)Ba3Sc4O9，(iv)BaSc2O4，(v)Ba6Sc6O15，(vi)Sc2O3，(vii)Ba3Y4O9(viii)BaY2O4，(ix)Ba3Ce3O9，(x)Sr2Sc4O8和(xi)CaSc4O9，其含量在0.1到10的重量百分比的范围内，所说的至少一种稀土金属氧化物具有颗粒大小分布其中最大直径超过5微米的颗粒的数量是一或零，具有最大直径在1微米到5微米范围内的颗粒数量是在2到30的范围内，这是在所说第二层的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域内测量的，所说的最大直径被定义为垂直投射在水平方向的每一所说颗粒的轮廓的末端的切线，所说的第二层被形成在所说的第一层的表面；所说的阴极底层金属主要由镍和至少含一种还原剂构成，与所说的电子发射材料层接触的阴极底层金属的厚度在0.10到0.16毫米的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种阴极射线管，例如具有含电子发射材料层的阴极的彩色图像管或彩色显示管，特别涉及一种具有改进的高电流使用特性和在加热器被打开后降低形成图像所要求的预热时间的阴极射线管。
背景技术
阴极射线管，象用于办公自动化设备终端的监视器的彩色阴极射线管，例如，一般具有一由底板、一颈口和一连接底板和颈口的锥形体构成的真空泡，一个覆盖在底板的内表面的由三色荧光成像元素构成的荧光屏，和一个位于颈口内的电子枪。
用于阴极射线管的电子枪具有三个用来产生三个水平方向的电子束的电极，和许多位于这三个电极下游的电极，并在电子束穿行的方向上间隔形成一主透镜。来自电极的三个电子束进入主透镜，被加速和恰当地聚焦，然后轰击到荧光屏上。
荧光屏由点或条的形式并按预定间距排列的三色荧光图像元素构成，还包括一个颜色选择电极，例如一与荧光屏和电子枪之间的荧光屏紧密相邻的荫罩。
在这种型式的阴极射线管中，电子枪内的每个电极带有一覆盖在一底部金属上的电子发射材料层，和一用于加热底部金属的加热器，以便电子从电子发射材料层中发射出来。
一些电子发射材料层采用了适合于大电流运行和用以防止电子发射材料层从底部金属上剥落的多层结构，例如双层结构。
在这种双层结构中，底部金属侧面上的第一层包含碱土金属氧化粉末，它由含Ba、Sr和Ca碳酸盐的三碳酸盐转化而来((Ba，Sr，Ca)CO3)，第二层，比如上层，由和第一层相同的碱土金属氧化粉末构成，且1～3重量百分比的稀土金属氧化物散布在碱土金属氧化物粉末中。钡硅化合物Ba2Sc2O5、BaSc2O4或Ba3Sc4O9为Ba和Sc的化合氧化物，被用作稀土金属氧化物散布在第二层中。
由这些碱土金属氧化物(BaO，SrO，CaO)和散布在其中的稀土金属构成的电子发射材料层的运行温度通常为1000K。
一个含在电极底层金属内的还原剂在这个温度下扩散到电极底层金属的表面，减少了碱土金属氧化物BaO，底层金属越厚，还原剂持续扩散到底层金属的时间越长，导致电极寿命的延长，这些在第Hei 5-12983号日本专利申请公布(公布于1993年1月22日)中有详细说明。
通常所知的电极底层金属是由含镍为主要成分，并掺入少量的还原元素比如硅(Si)或镁(Mg)。
底层金属的性能与电子从电极发射的机理有关，并且对电子发射的机理有不同的选择。
一般认为底层金属中的还原剂减少了钡氧化物以产生自由钡，这些自由钡扩散在电子发射材料层中，在碱土金属氧化物内形成一施主能级，然后发射电子。
通常，发射寿命由电极底层金属内的还原剂的消耗和电子发射材料BaO的蒸发来决定。至于电极底层金属的消耗，电极底层金属越厚，还原剂持续扩散到电极底层金属表面的时间越长，导致较长的电极寿命。
因为上面的原因，厚度为0.19毫米的阴极底层金属已普及，下面是对具有稀土金属分布在电子发射层内的阴极类型以前的阴极类型的详细说明。
电子发射材料BaO的蒸发由电子发射材料层的温度决定，但阴极底层金属内的还原剂的消耗由于分布在电子发射层内的钡扫描时间的影响而减少。
电子发射材料层内的自由钡的高浓度被底层金属内的还原剂抑制了钡氧化物的减少，因而减少了还原剂的消耗。
在上面说明的以前工艺中，通过采用双层电子发射材料层和在电子发射材料层中分布稀土金属氧化物，充分考虑了发射寿命特性，但未考虑在阴极射线管上形成图像所要求的预热时间，比如在图像显示装置后的彩显管，比如打开的监视器。预热时间将在下面作为图像形成预热时间提到。
图像形成预热时间是电子发射材料层达到要求的温度所需要的时间，由加热器阴极系统的加热能力决定。
特别地，当彩显管用于信息设备比如个人电脑(PC)的监视器时，有一种趋势，当信息设备没有使用时，加热器在等待时间自动关闭，处于节省电力的目的，接着，图像形成预热时间，当信息设备在等待时间后再次使用时会造成问题。
经验上，在电源打开后，希望屏幕亮度达到50％要求亮度所需要的时间限制在8秒或更少(或荧光屏变的微弱发光所需要的时间必须限制在3或4秒)，如果时间超过8秒，操作者有时感到不便。
节省电力从节省能源和保护环境的角度看也很重要，因此在加热电源打开后按照等待时间要求减少图像形成预热时间。
发明内容
本发明解决了上面的问题，本发明的一个目的是提供一阴极射线管，它能够保持基本特性，例如高电流操作和长发射寿命，和减少图像形成预热时间。
为达到上面的目的，按照本发明的一种由真空泡构成的阴极射线管，包括：一操作盘部分，一颈口部分和一用于连接所说的操作盘部分和颈口部分的锥形部分，一形成在所说操作盘部分内表面的荧光屏，一位于所说颈口部分的电子枪，和包括一具有形成在阴极底层金属表面的电子发射材料层的阴极，所说的电子发射材料层包括：一由碱土金属氧化物构成的在所说阴极底层金属表面的第一层，和一含有至少一种稀土金属氧化物的碱土金属氧化物层的第二层，其特征在于，所说的第二层含有至少下述各种物质之一：(i)钪氧化物和钡和钪的复合氧化物，(ii)Ba2Sc2O5，(iii)Ba3Sc4O9，(iv)BaSc2O4，(v)Ba6Sc6O15，(vi)Sc2O3，(vii)Ba3Y4O9，(viii)BaY2O4，(ix)Ba3Ce4O9，(x)Sr2Sc4O8和(xi)CaSc4O9，其含量在0.1到10的重量百分比的范围内，所说的至少一种稀土金属氧化物具有颗粒大小分布其中最大直径超过5微米的颗粒的数量是一或零，具有最大直径在1微米到5微米范围内的颗粒数量是在2到30的范围内，这是在所说第二层的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域内测量的，所说的最大直径被定义为垂直投射在水平方向的每一所说颗粒的轮廓的末端的切线的距离，所说的第二层被形成在所说的第一层的表面；所说的阴极底层金属主要由镍和至少含一种还原剂构成，与所说的电子发射材料层接触的阴极底层金属的厚度在0.10到0.16毫米的范围内。
附图说明
在附图中，其中在所有的图中的参考数字标誌同样的部件。其中，
图1是说明按照本发明的一个实施例中的荫罩型彩色阴极射线管的整体结构的横截面示意图；
图2是说明本发明的用作彩色阴极射线管的一电子枪的仿效结构的平面示意图；
图3是图2的电子枪的一重要部分的放大部分横截面示意图；
图4是图3的一重要部分的放大部分横截面示意图；
图5是说明带有稀土金属氧化物的颗粒大小作为一参数的阴极射线管的操作特性的图形；
图6是说明底层金属和寿命与图像形成预热时间特性之间关系的图形；
图7是本发明的第二层的实施例的顶部表面的中心的一45微米×45微米的区域的电子微型照片的简图，用于确定最大直径Dmax；
图8是说明本发明的第二层的例子的顶部表面的中心的一45微米×45微米的区域的颗粒大小分布与以前工艺阴极相比较的表。
具体实施方式
本发明的实施例将参照附图详细说明。
图1是说明按照本发明的一个实施例中的荫罩型彩色阴极射线管的整体结构的横截面示意图；
参考数字11指操作盘部分，12是颈口部分，13是锥形部分，14是荧光屏，15是其中具有许多电子束孔的荫罩，16是荫罩框架，17是磁屏蔽，18是荫罩悬挂机构，19是用于发射三个电子束的电子枪，一中心电子束Bc和两个侧电子束Bs，DY是一用于水平和垂直偏转电子束的偏转线圈，MA是一用于调整彩色纯度等之类的外磁设备。
在图1中，真空泡包括操作盘部分11，锥形部分13和颈口部分12，荧光屏14形成在操作盘部分11的内表面，具有荫罩15和固定到其上的磁屏蔽17的荫罩框架16通过荫罩悬挂机构18被悬挂在操作盘部分11内，操作盘部分11通过热融玻璃釉料被釉化密封到锥形部分13上，电子枪19被安装在连接着锥形部分13的颈口部分12内，然后真空泡在抽空其内的空气后被密封。
三个电子束Bc，Bs被位于颈口部分12内的电子枪19发射出，它们通过偏转线圈DY在颈口部分12和锥形部分13之间的过渡区域内被沿水平和垂直方向偏转，通过作为彩色选择电极的荫罩15内的电子束孔被传输，以轰击它们希望的颜色的形成荧光屏14的荧光图像元素，并形成一图像。
图2是说明本发明的用作彩色阴极射线管的电子枪的一个结构例子的平面示意图。参考数字20表示阴极结构，它的一个例子将在随后联系图3和4更详细的说明。参考数字21表示第一电极(控制电极)，22是第二电极(加速电极)，23、24和25分别是第三、第四和第五电极(聚焦电极)，26是第六电极(阳极)，27是多形玻璃(仅其中一种被画出)，28是管座插脚。
阴极结构20，第一到第六电极21到26是同轴固定在一对带有支承片插在其内的多形玻璃27上。
从阴极结构20发射的电子束被第一电极21、第二电极22、第三电极23、第四电极24、第五电极25和第六电极26适当加速和聚焦，从第六电极26朝荧光屏投射。管座插脚28作为用于施加需要的电压或图像信号到各个形成电子枪19的电极的接线头。
图3是图2的电子枪的一重要部分的放大部分横截面示意图。阴极结构20包容有一在它的低端的固定到加热器支承32上的加热器31。参考数字33表示一阴极孔眼，在它的低端支承着阴极结构20，因而在电子枪内要求的位置上通过一用于支承阴极结构20的珠形支承34固定它。
图4是图3的一重要部分的放大部分横截面示意图。参考数字40表示一阴极，其包括一杯形底层金属41和一形成在底层金属41的顶部41a上的电子发射材料层42。参考数字43表示一阴极套。阴极套43的一端被固定到阴极40的底层金属41的侧壁，阴极套43的另一端被固定到支承筒44。阴极40、阴极套43和支承筒44形成阴极结构20。
底层金属41由含镍作为主要成分的材料构成，并含有低浓度的还原金属比如硅(Si)或镁(Mg)。在此实施例中，用电子发射材料层覆盖的杯形底层金属41的顶部部分的厚度t1是0.14毫米。
杯形底层金属41的侧壁41b的高度h和厚度t2分别是0.5毫米和0.05毫米，底层金属21的比重和比热分别是8.9和0.148cal/℃/g，杯形底层金属41的质量为3.4mg。
最好t2与t1的比在1/5到3/5的范围内，底层金属内的还原剂的消耗可通过增加t1的厚度来延迟。
阴极套43的壁厚度将视图像形成预热时间的减少被做成薄为0.018毫米，阴极套43的直径选择为1.57毫米。底层金属41和支承筒44通过使用通常的激光焊接技术被固定到阴极套43上。
还原剂扩散和钡的产量的期望值通过使用Si和Mg中一个或两者作为还原金属来保证。
电子发射材料层42是两层结构的形式，包括用通常的喷射覆盖技术形成在底层金属41上的第一层421和第二层422。在底层金属侧面上的第一层421由碱土金属氧化物构成，第二层422由碱土金属氧化物和大约一重量百分比的稀土金属氧化物构成，例如复合氧化物比如Ba2Sc2O5散布在碱土金属氧化物中。
在此实施例中的电子发射材料层42中，由碱土金属氧化物构成的第一层421从含Ba、Sr和Ca碳化物的三碳酸盐，((Ba，Sr，Ca)CO3)等之类转换而来，第二层422是一碱土金属氧化物层，其中散布有稀土金属氧化物，通过转换含Ba、Sr和Ca碳化物的三碳酸盐，((Ba，Sr，Ca)CO3)等之类，来获得，混合有钡钪化物(Ba2Sc2O5)等之类的物质。
图5是说明电子发射寿命和散布在第二层422内的稀土金属氧化物，例如钡钪化物(Ba2Sc2O5)，的颗粒大小的相互关系的图形，基于一用6A/cm2的阴极负荷加速测试，通过使用含有一按照随后叙述的说明制造的阴极的阴极射线管。
在图5中，曲线A代表使用本实施例的具有钡钪化物粒子大小分布的第二层422的电子发射寿命，其中具有最大直径超过5微米的粒子数量是一或没有，具有最大直径在1微米到5微米之间的粒子数量的范围是2到30，是在第二层422的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域测量的，曲线B代表采用具有粒子大小分布的钡钪化物的第二层的传统阴极的电子发射寿命，其中具有最大直径超过5微米的粒子的数量至少是3，具有最大直径在1微米到5微米范围内的粒子的数量至少是10，是在第二层422的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域测量的。
接着，说明稀土金属氧化物粒子的最大直径的测量方法。
通过用电子轰击该区域，使用扫描电子显微镜类波长分散X光分光仪，Hitachi，Ltd制造的SEM-WDX650(商业名称〕，得到在第二层422的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域上的稀土金属氧化物粒子的图像。稀土金属氧化物颗粒的最大直径Dmax是在粒子的放大图像上测量的。图7是本发明的在第二层422的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域的电子显微照片，每一稀土金属氧化物粒子50的最大直径Dmax定义为垂直投影在水平方向的如图7所示的粒子轮廓末端的切线(费雷特直径，见Perry化学工程手册，第六版，p.8-6，McGraw-Hill公司，纽约)。图8是列表说明本发明的第二层422的例子的顶部表面的中心的一45微米×45微米的区域的颗粒大小分布与以前工艺阴极相比较。
从图5可明显看出，曲线B显示，在传统的采用以前工艺钡钪化物的粒子大小分布的阴极，最大阳极电流的减小率随操作时间的增加而增加，因此它的操作特性迅速恶化，并难以延长阴极的寿命。
另一方面，曲线A显示，在采用按照本发明的钡钪化物的粒子大小分布的实施例中，它的操作特性与传统的阴极相比恶化较少，这样，使延长阴极寿命成为可能。
通过包括上述实施例的不同的试验，本发明发现，如果在第二层中的稀土金属氧化物粒子的平均直径分布超过1.0微米，它的操作特性迅速恶化，难以延长阴极寿命，另一方面，如果平均直径在第二层中的稀土金属氧化物粒子的平均直径分布小于0.2微米，稀土金属氧化物粒子有一种聚集趋势，因为稀土金属氧化物粒子的平均直径小于第二层中作为主要成分的碱土金属氧化物粒子的平均直径，这种聚集对于电子发射材料层的制造是不希望的。
图8是通过修改如上所述的试验的结果，为通过观察电子发射材料层的第二层的顶表面来实现可能的生产控制。
下面将说明碱土金属氧化物的第一层421的一种制造方法，和分布有稀土金属氧化物的碱土金属氧化物层的第二层422的制造方法。
首先，第一悬挂是为用碱土金属氧化物制成的第一层421的制造准备的。
最初，含Ba、Sr和Ca碳酸盐的三碳酸盐，((Ba、Sr、Ca)CO3)是通过添加钠碳酸盐(Na2CO3)到一含由54重量百分比的钡硝酸盐(BaNO3)、39重量百分比的锶硝酸盐(SrNO3)和7重量百分比的钙硝酸盐(CaNO3)构成的溶解物的混合溶剂来被沉淀。获得的含Ba、Sr和Ca碳酸盐的碳酸盐颗粒，((Ba、Sr、Ca)CO3)是大约15微米平均直径的针形晶体。
然后硝化纤维喷漆和醋酸丁脂被添加到上面的沉积物(粉末)，并通过翻滚来混合它们以得到第一悬架。
接着，制备第二悬架，以形成散布有稀土金属氧化物的碱土金属氧化物的第二层422。
最初，含Ba、Sr和Ca碳酸盐的三碳酸盐，((Ba、Sr、Ca)CO3)是通过添加钠碳酸盐(Na2CO3)到一含由57重量百分比的钡硝酸盐(BaNO3)、42重量百分比的锶硝酸盐(SrNO3)和1重量百分比的钙硝酸盐(CaNO3)构成的溶解物的混合溶剂来被沉淀。
获得的含Ba、Sr和Ca碳酸盐的碳酸盐颗粒，((Ba、Sr、Ca)CO3)是大约15微米平均直径的针形晶体。
然后，1重量百分比的0.5微米平均直径的钡钪化物(Ba2Sc2O5)粉末用由Fisher Co.制造的带亚筛粒度(商业名称)的空气渗透方法，例如，用上面的沉淀物(粉末)混合，然后硝化纤维喷漆和醋酸丁脂被添加到该混合物，用翻滚来混合到一起以获得第二悬架。
然后第一悬架被喷到主要由镍(Ni)构成的杯形底层金属41的顶部41a，以形成厚度大约为17微米的打算用于第一层421的第一喷层，然后第二悬架被喷到第一喷层，以形成厚度为大约60微米的打算用于第二层422的第二喷层。
钡钪化物(Ba2Sc2O5)通过共同沉积来制造，并且是多面体。
接着，在制造阴极射线管的抽气步骤中，第一和第二喷层通过加热器31加热，以便分解含Ba、Sr和Ca碳酸盐的碳酸盐，在喷层进入钡、锶和钙((Ba、Sr、Ca)O)，形成由碱土金属氧化物构成的第一层421和分布有稀土金属氧化物的碱土金属氧化物层的第二层422。
在这之后，在制造阴极射线管时，由第一和第二层421、422构成的电子发射材料层42通过在900到1100℃范围内加热被激发，然后进行一老化处理步骤，这样形成希望的阴极。
具有上面结构的电子发射材料层42的阴极，在分布有稀土金属氧化物比如钡钪化物(Ba2Sc2O5)的碱土金属氧化物层的第二层422中，通过稀土金属氧化物的自由钡封闭功能，自由钡(Ba)在电子发射材料层42内保持在高浓度，因此供体的高浓度状态被延长，限制焦耳热的产生，以提供具有电子发射材料层42的表现出卓越的高电流密度运行特性的阴极。而且，可获得长的发射寿命，因为钡的蒸发被压制，因而高浓度的自由钡被保持。
特别是，这种效果与散布在电子发射层42内的稀土金属氧化物颗粒的总表面积大致成比例，表明当稀土金属氧化物颗粒的平均直径在0.2微米到1.0微米的范围内时，这样，使阴极底层金属的厚度的减少成为可能。
在此实施例中，钡(Ba)和钪(Sc)的复合氧化物，也就是，钡钪化物(Ba2Sc2O5)被用作稀土金属氧化物，被分散在具有分布有稀土金属氧化物的碱土金属氧化物材料层422内，但本发明并不限制到这种，其它的稀土金属氧化物可用于本发明。
例如，其它的钡(Ba)和钪(Sc)的复合氧化物，Ba3Sc4O9、BaSc2O4、Ba6Sc6O15；钪氧化物(Sc2O3)；钡(Ba)和铱(Y)的复合氧化物，Ba3Y4O9，BaY2O4；钡(Ba)和铈(Ce)的复合氧化物，Ba3Ce4O9；Sr2Sc4O8和CaSc4O9也可单独或与其它氧化物的一种或多种联合被用作散布在碱土金属氧化物材料层中的稀土金属氧化物，以得到由上述钡(Ba)和钪(Sc)的复合氧化物提供的相同的优点。
在上面的实施例中，例如，1重量百分比的稀土金属氧化物，钡(Ba)和钪(Sc)的复合氧化物，钡钪化物(Ba2Sc2O5)，被散布在第二层422内，其中散布有稀土金属氧化物的碱土金属氧化物层，但散布的稀土金属氧化物的浓度可在0.1重量百分比到10重量百分比的范围内任意选择。
如果散布在第二层422内的稀土金属氧化物的浓度，例如，钡和钪的复合氧化物的钡钪化物(Ba2Sc2O5)，要小于0.1重量百分比，并不能得到充分的改进，从而不能减少底层金属41的厚度。
另一方面，如果散布在第二层422内的稀土金属氧化物的浓度超过10重量百分比，稀土金属氧化物颗粒有一种聚集的趋势，因为稀土金属氧化物的颗粒大小比作为第二层422主要成分的碱土金属氧化物的颗粒大小要小，这种聚集对电子发射材料层的制造是不希望的。因此最好散布在第二层422内的稀土金属氧化物的浓度在0.5重量百分比到3重量百分比的范围内。
替代稀土金属氧化物，镁和硅的一种或一起的氧化物，例如MgSiO3，可被分散在总的0.1重量百分比到10重量百分比的范围内，在第二层422内以得到与上述优点相似的优点。
本发明对阴极底层金属41的顶部41a的部分的厚度t1，电子发射材料层42被覆盖在其上，杯形底层金属41的侧壁的厚度t2和杯形底层金属41的高度h做了不同的试验。
图6是说明阴极寿命与阴极底层金属的厚度以及图像形成预热时间和阴极底层金属的厚度之间关系的图形，通过计算基于在镍中的扩散率的还原反应的速度(产生自由钡的量)来获得，然后将它用到一具有钡(Ba)和钪(Sc)散布其中的复合氧化物的双层结构的阴极中。
在图6中，曲线S和L分别代表图像形成预热时间和预期寿命。通常，阴极射线管的寿命一般有18000小时或更多。从图6可明显看出，为确保18000小时或更多的寿命时间，厚度t1必须选择为0.1毫米或更多，为限制图像形成预热时间到8秒，厚度t1必须被限制到0.16毫米。
如果底层金属的厚度被选择小于0.1毫米，仅改进电子发射材料层42，不能确保上面提到的要求的发射寿命。另一方面，如果底层金属的厚度被选择大于0.16毫米，图像形成预热时间被增加，例如，当阴极被装在个人电脑终端的监视器所使用的阴极射线管时，产生用户期望的图像形成预热时间难以获得的问题。因此厚度t1在0.12毫米到0.14毫米范围内能提供更有益的效果。
已解释了本发明的一个实施例，但本发明并不限制到上面的实施例，可做变化和修改，而不背离在附加权利要求中定义的本发明的精神和范围。
如上面所说明的，本发明提供一种具有卓越的高电流操作特性、高亮度和良好聚焦特性的阴极射线管，当它被结合到大尺寸显示监视器中时，通过为阴极的电子发射材料层采用多层结构，规定了平均颗粒直径和稀土金属氧化物的量比如钡钪化物或其它的散布在多层结构上层中的氧化物，并规定了阴极底层金属的材料和与电子发射材料层相接触的底层金属部分的厚度。即使监视器装置被配置，以便阴极射线管的加热器的电源被自动关闭，出于当监视器装置未使用时节省电力的目的，按照本发明的阴极射线管可提供足够短的图像形成预热时间，以造成在实际中在加热器的电力被关闭后没有不方便，因为在电力关闭后能够达到期望值的电子发射量所要求的短时间。
Claims (3)
1、一种由真空泡构成的阴极射线管，包括：一操作盘部分，一颈口部分和一用于连接所说的操作盘部分和颈口部分的锥形部分，一形成在所说操作盘部分内表面的荧光屏，一位于所说颈口部分的电子枪，和包括一具有形成在阴极底层金属表面的电子发射材料层的阴极，所说的电子发射材料层包括：
一由碱土金属氧化物构成的在所说阴极底层金属表面的第一层，和
一含有至少一种稀土金属氧化物的碱土金属氧化物层的第二层，
其特征在于，
所说的第二层含有至少下述各种物质之一：(i)钪氧化物和钡和钪的复合氧化物，(ii)Ba2Sc2O5，(iii)Ba3Sc4O9，(iv)BaSc2O4，(v)Ba6Sc6O15，(vi)Sc2O3，(vii)Ba3Y4O9，(viii)BaY2O4，(ix)Ba3Ce4O9，(x)Sr2Sc4O8和(xi)CaSc4O9，其含量在0.1到10的重量百分比的范围内，
所说的至少一种稀土金属氧化物具有颗粒大小分布其中最大直径超过5微米的颗粒的数量是一或零，具有最大直径在1微米到5微米范围内的颗粒数量是在2到30的范围内，这是在所说第二层的顶表面的中心的一45微米×45微米的区域内测量的，
所说的最大直径被定义为垂直投射在水平方向的每一所说颗粒的轮廓的末端的切线的距离，
所说的第二层被形成在所说的第一层的表面；
所说的阴极底层金属主要由镍和至少含一种还原剂构成，
与所说的电子发射材料层接触的阴极底层金属的厚度在0.10到0.16毫米的范围内。
2、按照权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，所说的阴极底层金属是杯形的，所说杯的侧壁的厚度在所说的与电子发射材料层接触的阴极底层金属的顶部的厚度的1/5到3/5的范围内。
3、按照权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，所说的至少一种还原剂是镁和硅的一种。
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