DE69635024T2

DE69635024T2 - Kathode für eine elektronenröhre

Info

Publication number: DE69635024T2
Application number: DE69635024T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sakurai; Yoshiki Hayashida; Masayuki Kubo; Katsuyuki Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: CA2188802C; NO964573D0; CA2188802A1; US5959395A; KR100252817B1; WO1997032330A1; EP0847071A4; EP0847071A1; DE69635024D1; KR970706595A; EP0847071B1; NO964573L

Description

Technisch es Gebiet
Diese Erfindung betrifft Kathoden für Elektronenröhren, die für eine Kathodenstrahlröhre (CRT) usw. verwendet werden, und betrifft insbesondere die Verbesserung ihrer Emitter.
Technischer Hintergrund
Herkömmlich sind verbreitet Kathoden für Elektronenröhren verwendet worden, die eine Basis aufweisen, die hauptsächlich Nickel aufweist, und ein reduzierendes Element wie Silizium und Magnesium enthält, die mit kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen beschichtet wird, die in einem Vakuum thermisch zersetzt werden, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid aufweist.
Rasterelektronenmikroskopbilder, welche die Formen repräsentativer kristalliner Erdalkalimetallkarbonatteilchen darstellen, die für einen Emitter von Kathoden verwendet werden, die herkömmlicherweise für Elektronröhren verwendet werden, werden in 8–10 gezeigt. Es sind verschiedene Formen der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen bekannt, wie kugelförmige, die durch 8 dargestellt werden, dendritische, die durch 9 dargestellt werden, und stangenförmige, die durch 10 dargestellt werden. Beim Beschichten dieser auf die Kathodenbasis ist ein Aggregat kristalliner Teilchen mit derselben Form, nämlich nur die kugelförmigen Teilchen oder nur die dendritischen Teilchen (JP-A-3-280322) verwendet worden. „Dieselbe Form" bezeichnet hierin die Form kristalliner Teilchen, die unter denselben Synthesebedingungen erhalten werden, und strenggenommen können die einzelnen kristallinen Teil chen leichte Variationen der Größe oder der Form aufweisen, jedoch wird die Form einer Art durch eine geometrische Klassifikation gemeint.
Wenn der obenerwähnte Emitter, der hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid aufweist, das durch Beschichten der Kathodenbasis mit einem Erdalkalimetallkarbonat und thermische Zersetzung in einem Vakuum erzeugt wird, als eine Kathode für eine CRT verwendet wird, tritt, da der Emitter in einem üblichen CRT- Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 700°C gehalten wird, ein Problem auf, daß der gesamte Emitter eine allmähliche thermische Schrumpfung aufweist, wenn die Zeit verstreicht. Die thermische Schrumpfung löst eine allmähliche Verschiebung der Einsatzspannung zum Abschalten der Emission aus (die im folgenden als Einsatzverschiebung bezeichnet wird). Der Betrag der Einsatzverschiebung (der im folgenden als Einsatzverschiebungsbetrag bezeichnet wird) variiert abhängig von der Form der kristallinen Teilchen des obenerwähnten Erdalkalimetallkarbonats; und die Einsatzverschiebungsbetrag ist bei der dendritischen kleiner als in der stangenförmigen, und bei der kugelförmigen kleiner als bei der dendritischen.
Andererseits variiert jedoch die Emissionseigenschaft abhängig von der obenerwähnten Form; und die Emissionseigenschaft ist bei der dendritischen besser als bei der kugelförmigen, und bei der stangenförmigen besser als bei der dendritischen.
Ein Beispiel des Emitters, der hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid aufweist, das durch Verwendung einer Kathodenbasis, die hauptsächlich Nickel aufweist und bezüglich des Basisgewichts 0,1 Gew.-% Magnesium und 0,05 Gew.-% Aluminium als die reduzierenden Elemente enthält, und Verwendung eines Erdalkalimetallkarbonats, das als die obenerwähnte Erdalkalimetallkomponente Barium und Strontium im Zusammensetzungsverhältnis (molaren Verhältnis) von 1:1 enthält, und ferner Hinzugeben von 3 Gew.-% Scandiumoxid als das seltene Erdmetalloxid in das Erdalkalimetallkarbonat, um die Emissionseigenschaft zu verbessern, Beschichten der obenerwähnten Basis mit der Zusammensetzung mit einer Dicke von annähernd 50 μm, und thermische Zersetzung in einem Vakuum (hierin einem Hochvakuum von 10^–6 Torr oder weniger) bei etwa 930°C erzeugt wird, wird in 11 hinsichtlich des Zustands der Einsatzverschiebung bezüglich der Betriebszeit gezeigt, und in 12 hinsichtlich des Sättigungsstrom-Restverhältnisses, einem Indikator der Emissionseigenschaften gezeigt, wenn er als die Kathode einer CRT verwendet wird. Das Sättigungsstrom-Restverhältnis ist der normierte Wert des Sättigungsstroms bezüglich der Betriebszeit beruhend auf dem Anfangswert des Sättigungsstroms als 1 (das Verhältnis des Sättigungsstroms bezüglich der Betriebszeit im Fall, daß der Anfangswert des Sättigungsstroms als 1 gesetzt wird), und es kann behauptet werden, daß die Emissionseigenschaft umso besser ist, je größer das Sättigungsstrom-Restverhältnis ist. Die Betriebsbedingungen in 11 und 12 sind so gestaltet, daß die Spannung des Heizers, um die Kathode zu heizen, mit einer bezüglich des üblichen Nutzungszustands um 10% erhöhten Rate betrieben wird, um die Änderung mit dem Zeitablauf zu beschleunigen, den sogenannten Untersuchungsergebnissen unter den beschleunigten Bedingungen.
„a", „b", „c" in 11 und 12 bezeichnen die Ergebnisse, wenn die kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen der Kugelform mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm, der dendritischen Form mit einer durchschnittlichen Länge von 5 μm und der stangenförmigen Form mit einer durchschnittlichen Länge von 7 μm, die in 8, 9 bzw. 10 dargestellt werden, als das Material verwendet werden. Die Länge der dendritischen Kristalle ist die Länge zwischen der Kante des Stamms zur am weitesten entfernten Kante des Zweigs auf der gegenüberliegenden Seite.
Aus diesen Figuren kann die Tendenz abgelesen werden, daß eine mit einem vergleichsweise kleinen Einsatzverschiebungsbetrag keine gute Emissionseigenschaft aufweist und eine mit einer vergleichsweise guten Emissionseigenschaft einen großen Einsatzverschiebungsbetrag aufweist. Folglich kann festgestellt werden, daß durch eine bloße Auswahl der obenerwähnten Form der kristallinen Teilchen die gleichzeitige Verbesserung sowohl der Einsatzverschiebung als auch der Emissionseigenschaft schwierig ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem im obenerwähnten herkömmlichen Beispiel zu lösen, um eine Kathode für eine Elektronenröhre bereitzustellen, die sowohl in ihrer Einsatzverschiebung als auch in der Emissionseigenschaft der Kathode für eine Elektronenröhre verbessert ist.
Es werden unterschiedliche Technologien für die Verbesserung der Emissionseigenschaften in EP-A-416535, EP-A-330355, EP-A-445956, EP-A-204477, EP-A-482704 und JP-A-47016994 offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Um die obenerwähnte Aufgabe zu lösen, betrifft die vorliegende Erfindung eine Kathode für eine Elektronenröhre, die in Anspruch 1 beschrieben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Einsatzverschiebungsbetrag der CRT im ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Sättigungsstrom-Rest verhältnis der CRT im ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Mischverhältnis der kugelförmigen und dendritischen kristallinen Teilchen des Erdalkalimetallkarbonats und dem Einsatzverschiebungsbetrag im ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Einsatzverschiebungsbetrag der CRT im zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Sättigungsstrom-Restverhältnis der CRT im zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Einsatzverschiebungsbetrag der CRT im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Sättigungsstrom-Restverhältnis der CRT im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der kugelförmigen kristallinen Teilchen eines herkömmlichen Erdalkalimetallkarbonats.
9 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der dendritischen kristallinen Teilchen eines herkömmlichen Erdalkalimetallkarbonats.
10 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild der stangenförmigen kristallinen Teilchen eines herkömmlichen Erdalkalimetallkarbonats.
11 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Einsatzverschiebungsbetrag der CRT veranschaulicht, wenn die herkömmlichen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen der jeweiligen Formen verwendet werden.
12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Betriebszeit und dem Sättigungsstrom-Restverhältnis der CRT veranschaulicht, wenn herkömmliche kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen der jeweiligen Formen verwendet werden.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Eine Kathode für eine Elektronenröhre der vorliegenden Erfindung weist eine Basis für die Kathode für die Elektronenröhre auf, die mit einem Erdalkalimetallkarbonat beschichtet wird, das als das Erdalkalimetall mindestens Barium aufweist und in einem Vakuum thermisch zersetzt wird, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid aufweist, wobei eine Mischung aus zwei oder mehr Arten kristalliner Erdalkalimetallkarbonatteilchen mit unterschiedlichen Formen als das Erdalkalimetallkarbonat verwendet wird.
Die Erdalkalimetallkarbonate, die Barium enthalten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind nicht besonders beschränkt, jedoch werden vorzugsweise Erdalkalimetallkarbonate verwendet, die als die Erdalkalimetallkomponente 40 Mol-% oder mehr Barium enthalten.
Es können vorzugsweise ebensogut Erdalkalimetallkarbonate verwendet werden, die andere Erdalkalimetallkomponenten wie Strontium und Kalzium zusammen mit Barium als eine Erdalkalimetallkomponente enthalten. Insbesondere werden vorzugsweise Erdalkalimetallkarbonate verwendet, die Barium und Strontium enthalten, zum Beispiel werden vorzugsweise binäre Karbonate wie Barium-Strontium-Karbonat oder ternäre Karbonate wie Ba rium-Strontium-Kalzium-Karbonat verwendet. In diesem Fall werden, obwohl es nicht besonders beschränkt ist, Erdalkalimetallkarbonate bevorzugt, die 40 Mol-% oder mehr Barium und 30 Mol-% oder mehr Strontium als eine Komponente des Erdalkalimetalls enthalten.
In der vorliegenden Erfindung werden als die obenerwähnten Erdalkalimetallkarbonate eine Mischung von zwei oder mehr Arten kristalliner Erdalkalimetallkarbonatteilchen mit unterschiedlichen Formen verwendet. „Unterschiedliche Formen" bezeichnet Formen, die von einem makroskopischen Standpunkt geometrisch in verschiedene Gruppen eingeteilt werden können. Wenn zum Beispiel die kugelförmigen kristallinen Teilchen genommen werden, werden selbst dann, wenn die Vielfalt der Größen oder Formen der kristallinen Teilchen vorhanden ist, wenn die kristallinen Teilchen nahezu kugelförmig sind, sie nicht als unterschiedliche Formen beschrieben. Im allgemeinen weisen kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen, die unter denselben Synthesebedingungen erhalten werden, dieselbe Form auf, und folglich werden, um eine Mischung von kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen mit zwei oder mehr Arten unterschiedlicher Formen zu erhalten, kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen mit unterschiedlichen Formen, die aus zwei oder mehr Arten unterschiedlicher Synthesebedingungen erhalten werden, jeweils gemischt und verwendet.
Es ist nicht besonders beschränkt, jedoch können zum Beispiel kugelförmige kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen durch Hinzugeben einer wässerigen Lösung von Natriumkarbonat als das Fällungsmittel zu einer wässerigen Lösung eines Erdalkalimetallnitrats, um die Kristalle der Erdalkalimetallkarbonat auszufällen, und Trocknen nach der Filtration erhalten werden. Um die stangenförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen zu erhalten, kann im obenerwähnten Syntheseverfah ren anstelle von Natriumkarbonat Ammoniumhydrogenkarbonat als das Fällungsmittel verwendet werden. Um dendritische kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen zu erhalten, kann im obenerwähnten Syntheseverfahren anstelle von Natriumkarbonat Ammoniumkarbonat als das Fällungsmittel verwendet werden.
Die Mischung der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen mit unterschiedlichen Formen kann zum Beispiel durch mechanische Mischung kristalliner Teilchen, die zwei oder mehrere Arten unterschiedlicher Formen aufweisen, mit einem Rührwerk ausgeführt werden. Ferner wird es bevorzugt, ein seltenes Erdmetalloxid, wie Europiumoxid, Yttriumoxid, Dysprosiumoxid, Scandiumoxid, Lanthanoxid und Gadoliniumoxid im Bereich von 20 Gew.-% oder weniger zum Erdalkalimetallkarbonat hinzuzugeben, da es die Emissionseigenschaft der Kathode der vorliegenden Erfindung weiter verbessern kann.
Das Mischverhältnis der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen, die zwei oder mehr Arten unterschiedlicher Formen aufweisen, ist nicht besonders beschränkt, und selbst wenn eine kleine Menge der kristallinen Teilchen einer anderen Form beigemischt wird, trägt sie zur Verbesserung der Einsatzverschiebung und der Emissionseigenschaft bei, verglichen mit dem Fall der kristallinen Teilchen, die nur die Form einer Art aufweisen, jedoch wird es vorteilhafterweise bevorzugt, daß die kristallinen Teilchen jeder Form beruhend auf dem Gesamtgewichtsverhältnis jeweils mit dem Verhältnis von etwa 0,2 oder mehr enthalten sind.
Als eine Basis einer Kathode für eine Elektronenröhre kann eine üblicherweise verwendete Basis verwendet werden, und folglich ist sie nicht besonders beschränkt. Im allgemeinen wird eine Basis verwendet, die hauptsächlich Nickel aufweist und ein reduzierendes Element, wie Silizium und Magnesium enthält, und als das reduzierende Element, obwohl es nicht besonders be schränkt ist, wird mindestens eine Art aus Silizium, Magnesium, Aluminium, Thallium usw. verwendet. Die Menge des reduzierenden Elements ist nicht besonders begrenzt, jedoch beträgt sie im allgemeinen beruhend auf dem Gewicht der Basis insgesamt 0,05 bis 0,8 Gew.-%.
Um die Basis der Kathode für die Elektronenröhre mit der obenerwähnten Mischung von kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen zu beschichten, wird zum Beispiel ein Verfahren des Dispergierens der obenerwähnten Mischung von kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen in einem organischen Medium, das die kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen nicht auflöst und vorzugsweise einen vergleichsweise niedrigen Siedepunkt aufweist, um eine Dispersion zu bilden, und Sprühens der Dispersion auf die Basis einer Kathode mit einer Auftrag-Spritzpistole und Trocknens verwendet, jedoch ist es nicht auf dieses Verfahren begrenzt. Als das organische Medium für die Dispersion können Ethylnitrat, Ethylacetat, Diethyloxalat als typische Beispiele veranschlicht werden, jedoch ist es nicht darauf beschränkt, und es können andere organische Medien verwendet werden, so lange sie einen vergleichsweise niedrigen Siedepunkt aufweisen und weder ein Karbonat auflösen noch mit einem Karbonat reagieren.
Die Dicke der obenerwähnten Mischung der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen, die auf die Basis der Kathode für eine Elektronenröhre beschichtet werden, kann nicht umfassend vorgeschrieben werden, da sie abhängig von der Art der Elektronenröhre usw. variiert, jedoch beträgt sie zum Beispiel etwa 30–80 μm.
Die obenerwähnten kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen, die wie bisher beschrieben auf die Basis der Kathode für eine Elektronenröhre beschichtet werden, werden in einem Vakuum thermisch zersetzt, um ein Erdalkalimetalloxid zu bilden. Ob wohl es von der Art des enthaltenen Erdalkalimetalls abhängt, können sie im allgemeinen in einem Hochvakuum von 10^–6 Torr oder weniger bei einer hohen Temperatur von 900°C oder mehr thermisch zersetzt werden. Jedoch ist das nicht auf diese Bedingung beschränkt, und es können andere Bedingungen gewählt werden, so lange ein Oxid erzeugt werden kann, ohne die Gefahr, viele Verunreinigungen in der Luft zu enthalten.
Beispiel 1
Als das erste Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Erdalkalimetallkarbonat erläutert, das Barium und Strontium mit dem Zusammensetzungsverhältnis (molaren Verhältnis) von 1:1 als das Erdalkalimetall enthält und die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm, die in 8 gezeigt werden, und die dendritischen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen längeren Achse von 5 μm aufweist, die in 9 gezeigt werden, die mit dem Gewichtsverhältnis von 1:1 gemischt sind.
Die obenerwähnten kugelförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen wurden durch Lösung von Bariumnitrat und Strontiumnitrat mit einem Molekularverhältnis von 1:1 in Wasser, Hinzugeben einer wässerigen Lösung von Natriumkarbonat als das Fällungsmittel, um die Kristalle des Barium-Strontium-Karbonats auszufällen, Filtern und dann Trocknen erhalten. Die obenerwähnten dendritischen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen wurden unter Verwendung derselben Bedingungen wie oben erwähnt erhalten, außer daß eine wässerige Lösung aus Ammoniumkarbonat als das Fällungsmittel anstelle einer wässerigen Lösung von Natriumkarbonat verwendet wurde. Es wurden ferner 3 Gew.-% Scandiumoxid zu den erhaltenen kugelförmigen und dendritischen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen hinzugegeben, um eine Mischung zu bilden. Diese Mischung wurde in Ethylnitrat dispergiert, und die Dispersion wurde auf die Ka thodenbasis mit einer Auftrag-Spritzpistole mit einer Dicke von annähernd 50 μm aufgetragen, und in einem Vakuum von 10^–6 Torr oder weniger bei 930°C thermisch zersetzt, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich Erdalkalimetalloxid aufweist. Als die Kathodenbasis wurde hier Nickel verwendet, das beruhend auf dem Basisgewicht 0,1 Gew.-% Magnesium und 0,05 Gew.-% Aluminium als das reduzierende Element enthielt.
Der Zustand der Einsatzverschiebung bezüglich der Betriebszeit, wenn die erhaltene Kathode als die Kathode der CRT verwendet wurden, wird in 1 gezeigt, und das Sättigungsstrom-Restverhältnis, das eines der Indikatoren der Emissionseigenschaften ist, wird in 2 gezeigt. In beiden Figuren wurde hinsichtlich der Betriebsbedingungen der CRT ein Experiment unter den sogenannten beschleunigten Bedingungen durch Beschleunigung einer Änderung mit dem Zeitverlauf der Kathodeneigenschaften durch Einstellung der Spannung des Heizfadens durchgeführt, um die Kathode mit einer bezüglich einer gewöhnlichen Nutzungsbedingung um 10% erhöhten Leistung zu heizen.
Durchgezogene Linien „A" in 1 und 2 bezeichnen dieses Beispiel und gepunktete Linien „a", „b" sind herkömmliche Beispiele, die in 11 und 12 gezeigt und zum Vergleich teilweise beschrieben werden. „a" ist der Fall, wo nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm verwendet wurden, die in 8 gezeigt werden, und „b" ist der Fall, wo nur die dendritischen kristallinen Teilchen, mit einer durchschnittlichen längeren Achse von 5 μm, die in 9 gezeigt werden, als das Erdalkalimetallkarbonat verwendet wurden.
Indem auf 1 Bezug genommen wird, kann beobachtet werden, daß der Einsatzverschiebungsbetrag von „A", das eine Mischung der kugelförmigen kristallinen Teilchen und der dendritischen kristallinen Teilchen dieses Beispiels ist, kleiner als die Einsatzverschiebungsbetrag von „b" ist, das nur die dendritischen kristallinen Teilchen der herkömmlichen Technologie enthält, und den Wert zeigt, der äquivalent zum oder geringfügig kleiner als der Einsatzverschiebungsbetrag von „a" ist, das nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen enthält. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Eigenschaften hinsichtlich der Einsatzverschiebung von „A" den anderen „a" und „b" äquivalent oder überlegen sind.
Indem auf 2 Bezug genommen wird, kann andererseits beobachtet werden, daß das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „A", das der Fall ist, wenn die kugelförmigen kristallinen Teilchen und dendritischen kristallinen Teilchen gemäß dieser Ausführungsform gemischt und verwendet wurden, größer als das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „a", das nur die Kugelform der herkömmlichen Technologie enthält, und geringfügig größer als das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „b" ist, das nur die dendritische Form enthält. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Emissionseigenschaft von „A" den anderen „a", „b" überlegen ist. Folglich kann festgestellt werden, daß durch diese Erfindung, die in diesem Beispiel veranschaulicht wird, sowohl die Einsatzverschiebung als auch die Emissionseigenschaft gleichzeitig verbessert werden können.
Obwohl im obenerwähnten ersten Beispiel der durchschnittliche Durchmesser der kugelförmigen kristallinen Teilchen 0,7 μm betrug und die durchschnittliche Länge der dendritischen kristallinen Teilchen 5 μm betrug, und das Mischverhältnis der kugelförmigen kristallinen Teilchen und der dendritischen kristallinen Teilchen 1:1 im Gewichtsverhältnis betrug, sind diese Werte repräsentativ und folglich können andere Kombinationen von Werten verwendet werden, und die experimentellen Ergebnisse werden in 3 zusammen gezeigt.
Die horizontale Achse der 3 veranschaulicht das Gewichtsverhältnis „R" der kugelförmigen kristallinen Teilchen bezüglich der dendritischen kristallinen Teilchen, und die vertikale Achse veranschaulicht den Einsatzverschiebungsbetrag nach 2000 Stunden Betrieb unter den Beschleunigungsbedingungen. Und das Verhältnis der durchschnittlichen Länge der dendritischen kristallinen Teilchen bezüglich des durchschnittlichen Durchmessers der kugelförmigen kristallinen Teilchen wird durch „r" gezeigt, und die Kurven in 3 bezeichnen r = 14,3, r = 7,1, r = 4,3 in absteigender Ordnung. Gemäß dieser Figur wird dann, wenn „R" sich bei 0,5 befindet (dem Mischverhältnis 1:1 der kugelförmigen kristallinen Teilchen und der dendritischen kristallinen Teilchen), eine Tendenz beobachtet, daß der Einsatzverschiebungsbetrag minimal wird, und die Tendenz ist stärker, wenn das „r" größer wird. Als Grund dafür kann angenommen werden, daß der Betrag der thermischen Schrumpfung des Emitters durch die kugelförmigen kristallinen Teilchen eingeschränkt wird, die in die Lücke zwischen den dendritischen kristallinen Teilchen eintreten, um das Zusammenfallen des gesamten Emitters zu verhindern. Auf jeden Fall besteht bezüglich des Falls, wo die dendritischen kristallinen Teilchen verwendet werden, die Neigung, daß die Einsatzverschiebung durch Mischung selbst einer kleinen Menge der kugelförmigen kristallinen Teilchen verbessert wird. Wenn ferner „R" im Bereich von 0,2–0,8 liegt, ist die Verbesserung der Einsatzverschiebung besonders gut. Zu dieser Zeit erscheint hinsichtlich der Emissionseigenschaft immer eine Eigenschaft, die ähnlich zur Eigenschaft der kristallinen Teilchen ist, die ein höheres Sättigungsstrom-Restverhältnis aufweisen, unabhängig vom Mischverhältnis, jedoch ist der Mechanismus davon bisher noch nicht klar gemacht worden.
Beispiel 2
Als das zweite Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Erdalkalimetallkarbonat erläutert, das Barium und Strontium mit dem Zusammensetzungsverhältnis (molaren Verhältnis) von 1:1 als das Erdalkalimetall enthält, und die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm, die in 8 gezeigt werden, und die stangenförmigen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 7 μm aufweist, die in 10 gezeigt werden, die mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 gemischt werden.
Die stangenförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen wurden durch Lösung von Bariumnitrat und Strontiumnitrat mit dem Molekularverhältnis von 1:1 in Wasser, Hinzugeben einer wässerigen Lösung von Ammoniumhydrogenkarbonat als das Fällungsmittel, um die Kristalle des Barium-Strontium-Karbonats auszufällen, Filtern und dann Trocknen erhalten.
Die anderen Bedingungen sind dieselben wie im ersten Beispiel und im folgenden Prozeß waren 3 Gew.-% Scandiumoxid in der Mischung der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen enthalten, die auf die Kathodebasis beschichtet und im Vakuum thermisch zersetzt wurde, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich Erdalkalimetalloxid aufweist. Der Zustand der Einsatzverschiebung bezüglich der Betriebszeit, wenn er als die Kathode der CRT verwendet wird, wird in 4 gezeigt, und das Sättigungsstrom-Restverhältnis wird in 5 gezeigt. Wie im ersten Beispiel waren die Betriebsbedingungen der CRT die beschleunigten Bedingungen.
Die durchgezogenen Linien „B" in 4 und 5 bezeichnen dieses Beispiel und die gepunkteten Linien „a", „c" sind herkömmliche Beispiele, die in 11 und 12 gezeigt und teilweise zum Vergleich beschrieben werden. „a" ist der Fall, wo nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durch schnittlichen Durchmesser von 0,7 μm verwendet wurden, die in 8 gezeigt werden, und „c" ist der Fall, wo nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 7 μm, die in 10 gezeigt werden, als das Erdalkalimetallkarbonat verwendet wurden.
Indem auf 4 Bezug genommen wird, kann beobachtet werden, daß die Einsatzverschiebungsbetrag von „B", das der Fall dieses Beispiels ist, wenn die kugelförmigen kristallinen Teilchen und die stangenförmigen kristallinen Teilchen gemischt und verwendet wurden, kleiner als der Einsatzverschiebungsbetrag von „c" ist, das nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen der herkömmlichen Technologie enthält, und den Wert zeigt, der äquivalent oder geringfügig kleiner als der Einsatzverschiebungsbetrag von „a" ist, das nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen enthält. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Eigenschaften hinsichtlich der Einsatzverschiebung von „B" den anderen „a" und „c" äquivalent oder überlegen sind.
Indem auf 5 Bezug genommen wird, kann andererseits beobachtet werden, daß das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „B", das der Fall ist, wenn die kugelförmigen kristallinen Teilchen und stangenförmigen kristallinen Teilchen gemäß dieser Ausführungsform gemischt und verwendet wurden, größer als das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „a", das nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen der herkömmlichen Technologie enthält, und geringfügig größer als das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „c" ist, das nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen enthält. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Emissionseigenschaft von „B" den anderen „a" und „c" überlegen ist. Folglich kann festgestellt werden, daß sowohl die Einsatzverschiebung als auch die Emissionseigenschaft durch diese Erfindung gleichzeitig verbessert werden können, wie in diesem Beispiel ebenso wie im ersten Beispiel veranschaulicht wird.
Beispiel 3
Als das dritte Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Erdalkalimetallkarbonat erläutert, das Barium und Strontium mit dem Zusammensetzungsverhältnis (molaren Verhältnis) von 1:1 als das Erdalkalimetall enthält und die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm, die in 8 gezeigt werden, die dendritischen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 5 μm, die in 9 gezeigt werden, und die stangenförmigen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 7 μm aufweist, die in 10 gezeigt werden, die im Gewichtsverhältnis von 1:1:1 gemischt sind. Kristalline Erdalkalimetallkarbonatteilchen jeder Form wurden gemäß desselben Verfahrens wie jeweils in den vorhergehenden Beispielen synthetisiert, und die anderen Bedingungen sind dieselben wie in den vorhergehenden Beispielen, und im folgenden war im selben Prozeß 3 Gew.-% Scandiumoxid in der Mischung der kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen enthalten, die auf die Kathodenbasis beschichtet wurden, und thermisch in einem Vakuum zersetzt wurden, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich Erdalkalimetalloxid aufweist. Der Zustand der Einsatzverschiebung bezüglich der Betriebszeit, wenn er als die Kathode der CRT verwendet wurde, wie in 6 gezeigt, und das Sättigungsstrom-Restverhältnis wird in 7 gezeigt. Wie in den ersten und zweiten Beispielen waren die Betriebsbedingungen der CRT die beschleunigten Bedingungen.
Die durchgezogene Linien „C" in 6 und 7 bezeichnen dieses Beispiel, und die gepunkteten Linien „a", „b", „c" sind die herkömmlichen Beispiele, die in 11 und 12 gezeigt werden und zum Vergleich beschrieben werden. „a" ist der Fall, wo nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,7 μm verwendet wurden, die in 8 gezeigt werden, „b" ist der Fall, wo nur die dendritischen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 5 μm verwendet wurden, die in 9 gezeigt werden, und „c" ist der Fall, wo nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen mit einer durchschnittlichen Länge von 7 μm, die in 10 gezeigt werden, als das Erdalkalimetallkarbonat verwendet wurden.
Indem auf 6 Bezug genommen wird, kann beobachtet werden, daß der Einsatzverschiebungsbetrag von „C", das der Fall ist, wenn die kugelförmigen kristallinen Teilchen, die dendritischen kristallinen Teilchen und die stangenförmigen kristallinen Teilchen gemäß dieser Ausführungsform gemischt und verwendet wurden, kleiner als der Einsatzverschiebungsbetrag von „b", das nur die dendritischen kristallinen Teilchen enthält, oder „c" ist, das nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen der herkömmlichen Technologie enthält, und zeigt den Wert, der äquivalent zum oder geringfügig kleiner als der Einsatzverschiebungsbetrag von „a" ist, das nur die kugelförmigen kristallinen Teilchen der herkömmlichen Technologie enthält. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Eigenschaften hinsichtlich der Einsatzverschiebung von „C" den anderen „a", „b" und „c" äquivalent oder überlegen sind.
Indem auf 7 Bezug genommen wird, kann andererseits beobachtet werden, daß das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „C", das der Fall ist, wenn die kugelförmigen, dendritischen und stangenförmigen kristallinen Teilchen gemischt und gemäß dieser Ausführungsform verwendet wurden, größer als das Sättigungsstrom-Restverhältnis von „a", das nur die kugelförmigen der herkömmlichen Technologie enthält, oder „b", das nur die dendritischem enthält, und geringfügig größer als der Sättigungsstrom-Restverhältnis „c", das nur die stangenförmigen kristallinen Teilchen enthält, und ferner verglichen mit den Sättigungsstrom-Restverhältnissen in den ersten und zweiten Bei spielen größer ist. Das heißt, es kann behauptet werden, daß die Emissionseigenschaft von „C" nicht nur den anderen „a", „b", „c" überlegen ist, sondern auch den ersten und zweiten oben angegebenen Beispielen überlegen ist. Folglich kann festgestellt werden, daß sowohl die Einsatzverschiebung als auch die Emissionseigenschaft gleichzeitig durch die in diesem Beispiel veranschaulichte Erfindung mit derselben oder größeren Effektivität als in den ersten und zweiten Beispielen verbessert werden können. Das Mischverhältnis bei der Mischung der kugelförmigen, dendritischen und der stangenförmigen kristallinen Teilchen ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist es effektiver, wenn die kristallinen Teilchen jeder Form jeweils in einem Verhältnis von 20 Gew.-% oder mehr enthalten sind.
Die oben erläuterten Beispiele sind repräsentativ, und hinsichtlich der durchschnittlichen längeren Achse und der Form der kristallinen Teilchen können andere als die obenerwähnten angewendet werden. Obwohl Erdalkalimetallkarbonate erwähnt wurden, die Barium und Strontium mit dem Zusammensetzungsverhältnis von 1:1 als das Erdalkalimetall enthalten, können die Effekte der vorliegenden Erfindung erhalten werden, indem man ein anderes als das obenerwähnte Zusammensetzungsverhältnis von 1:1 zuläßt oder indem zusätzlich zu Barium und Strontium Kalzium als das obenerwähnte Erdalkalimetall enthalten ist. Obwohl 3 Gew.-% Scandium in den obenerwähnten Beispielen im Erdalkalimetallkarbonat enthalten waren, kann das Gehaltverhältnis anderes als 3 Gew.-% sein, zum Beispiel kann das Gehaltverhältnis 0 Gew.-% betragen, und es können zum Beispiel Yttriumoxid oder Dysprosiumoxid anstelle von Scandiumoxid verwendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie bis jetzt erläutert, kann in dieser Erfindung durch die Verwendung einer Mischung von zwei oder mehreren Arten kristalliner Teilchen mit unterschiedlichen Formen für das Erd alkalimetallkarbonat eine Kathode für eine Elektronenröhre erhalten werden, die gleichzeitig sowohl eine verbesserte Einsatzverschiebung als auch Emissionseigenschaft aufweist.
Ferner kann in der Kathode für eine Elektronenröhre der vorliegenden Erfindung, indem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wo das Erdalkalimetallkarbonat eine Mischung von Arten der kugelförmigen, dendritischen und stangenförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen ist, eine Kathode für eine Elektronenröhre bereitgestellt werden, die gleichzeitig eine weiter verbesserte Einsatzverschiebung und Emissionseigenschaft aufweist.
Da die Kathoden für eine Elektronenröhre der vorliegenden Erfindung die obenerwähnten Effekte aufweisen, können sie effektiv als die Kathode für eine Elektronenröhre, die als die Kathode für die Kathodenstrahlröhre eines Fernsehers oder andere Kathodenstrahlröhren verwendet wird, oder als die Elektronenkanone eines Elektronenmikroskops verwendet werden.

Claims

Kathode für eine Elektronenröhre, die gebildet wird durch Beschichten einer Basis der Kathode für eine Elektronenröhre mit einem Erdalkalimetallkarbonat, das mindestens Barium als das Erdalkalimetall enthält, und thermische Zersetzung in einem Vakuum, um einen Emitter zu erzeugen, der hauptsächlich ein Erdalkalimetalloxid aufweist, wobei das Erdalkalimetallkarbonat besteht aus (a) einer Mischung von zwei Arten kristalliner Erdalkalimetallkarbonatteilchen, wobei die beiden Arten eine Kugelform und eine Form sind, die aus einer dendritischen Form mit Verzweigungen und einer stangenförmigen Form ausgewählt wird, oder (b) einer Mischung von drei Arten kristalliner Erdalkalimetallkarbonatteilchen, wobei die drei Arten eine Kugelform, eine dendritische Form und eine stangenförmige Form sind, wobei in dem Fall, wo das Erdalkalimetallkarbonat die Mischung (a) ist, eine durchschnittliche Teilchengröße der dendritischen oder stangenförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen größer als eine durchschnittliche Teilchengröße der kugelförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen ist, und in dem Fall, wo das Erdalkalimetallkarbonat die Mischung (b) ist, eine durchschnittliche Teilchengröße der stangenförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen grö ßer als eine durchschnittliche Teilchengröße der dendritischen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen ist und die durchschnittliche Teilchengröße der dendritischen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen größer als eine durchschnittliche Teilchengröße der kugelförmigen kristallinen Erdalkalimetallkarbonatteilchen ist.