EP1232511A1 - Kathodenstrahlröhre mit oxidkathode - Google Patents
Kathodenstrahlröhre mit oxidkathodeInfo
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- EP1232511A1 EP1232511A1 EP01980367A EP01980367A EP1232511A1 EP 1232511 A1 EP1232511 A1 EP 1232511A1 EP 01980367 A EP01980367 A EP 01980367A EP 01980367 A EP01980367 A EP 01980367A EP 1232511 A1 EP1232511 A1 EP 1232511A1
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a cathode ray tube equipped with at least one cathode, a cathode support with a cathode base made of a first cathode metal and a cathode coating made of an electron-emitting material, a second cathode metal and at least one alkaline earth oxide, selected from the group of oxides of calcium, strontium and Barium, contains, includes.
- a cathode ray tube consists of four functional groups:
- the function group of electron beam generation includes an electron emitting cathode which generates the electron current in the cathode ray tube and which is controlled by a control grid, e.g. a Wehnelt cylinder with a pinhole on the front.
- a control grid e.g. a Wehnelt cylinder with a pinhole on the front.
- An electron-emitting cathode for a cathode-ray tube is usually a point-like, heatable oxide cathode with an electron-emitting, oxide-containing cathode coating. If an oxide cathode is heated, electrons are evaporated from the emitting coating into the surrounding vacuum.
- the amount of electrons that can be emitted by the cathode coating depends on the work function of the electron-emitting material.
- Nickel which is usually used as the cathode base, itself has a relatively high work function. Therefore, the metal of the cathode base is usually coated with a material whose main task is to improve the electron-emitting properties of the cathode base. Characteristic of the
- Electron-emitting coating materials of oxide cathodes are that they contain an alkaline earth metal in the form of the alkaline earth metal oxide.
- an oxide cathode a correspondingly shaped sheet made of a nickel alloy is coated, for example, with the carbonates of the alkaline earth metals in a binder preparation.
- the carbonates are converted into the oxides at temperatures of approximately 1000 ° C.
- This cathode After this cathode has burned off, it already delivers a noticeable emission current, which, however, is not yet stable.
- An activation process follows. The activation process transforms the originally non-conductive ion lattice of the alkaline earth oxides into an electronic semiconductor by incorporating donor-type impurities in the crystal lattice of the oxides.
- the defects consist essentially of elemental alkaline earth metal, e.g.
- the electron emission from the oxide cathodes is based on the impurity mechanism.
- the purpose of the activation process is to create a sufficient amount of excess, elementary alkaline earth metal, through which the oxides in the electron-emitting coating can deliver the maximum emission current at a prescribed heating output.
- the reduction of the barium oxide to elemental barium by alloying components (“activators”) of the nickel from the cathode base makes an important contribution to the activation process.
- an oxide cathode with improved donor density and extended service life is known, which comprises a cup made of a nickel alloy, which is filled with a wire ball made of a nickel alloy and with an alkaline earth metal carbonate mixture.
- the object is achieved by a cathode ray tube equipped with at least one oxide cathode, which has a cathode support with a cathode base made of a first cathode metal with a cover layer consisting of ultrafine metal particles which contain nickel, and a cathode coating made of an electron-emitting material which is a particle -Particle composite material
- oxide particles and metal particles wherein the oxide particles an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanides cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium and an alkaline earth oxide from the group of the oxides of calcium, strontium and barium, and the metal particles comprise a second cathode metal selected from the group comprising Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt.
- a cathode ray tube with such an oxide cathode has a uniform beam current over a long period of time because the growth of high-resistance intermediate layers is locally distributed and reduced overall due to the homogeneous distribution of the reducing cathode metal and the activator metal in the material of the electron-emitting cathode coating.
- Elementary barium can be supplied for longer.
- the cover layer which consists of ultrafine metal particles containing nickel, has a particularly advantageous effect. It forms a resolved boundary between the cathode base and the cathode coating.
- the formation of a high-resistance deactivating separating layer between the cathode base and the cathode coating is discontinuous and the resistance of the high-resistance separating layer is reduced.
- Local delivery of activators and activator diffusion is promoted.
- the continuous barium tracking prevents the electron emission from being exhausted, as is known from conventional oxide cathodes. Much higher beam current densities can be achieved without endangering the cathode life. This can also be used to draw the necessary electron beam currents from smaller cathode areas.
- the spot size of the cathode spot is decisive for the quality of the beam focusing on the screen.
- the image sharpness over the entire screen is increased. Since the cathodes also age very slowly, image brightness and sharpness can be kept stable at a high level over the entire life of the tube.
- a metal from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt is preferably selected as the first cathode metal.
- the first cathode metal is an alloy of a metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with a metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with a metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with a metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with a metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with a
- Activator metal selected from the group Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, Al contains.
- the cover layer additionally contains an activator metal, selected from the group Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, Al. This reduces the sensitivity to "poisoning" due to residual gases in the cathode tube vacuum.
- the metal particles contain a slow activator selected from the group Al, Mo, Ti and Si.
- the slow activators are preferably added in an amount of 1 to 4% by weight.
- the metal particles in the electron-emitting material are an alloy of a second cathode metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with an activator metal selected from the group Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI included.
- the oxide particles can be oxide particles of an alkaline earth oxide selected from the group of the oxides of calcium, strontium and barium, which with an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium and Lutetium is included
- the oxide particles contain oxide particles of an alkaline earth oxide selected from the group of the oxides of calcium, strontium and barium, which is doped with one of the oxides of yttrium.
- yttrium oxide accelerates the sintering of the oxides during manufacture.
- Oxide particles Oxide particles of an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium, and oxide particles of an alkaline earth oxide selected from the group the oxides of calcium, strontium and barium.
- the electron emitting material can contain 1 to 5% by weight of metal particles.
- % By weight contains nickel particles.
- the invention compared to the prior art if the metal particles have an ellipsoidal or spherical shape.
- the diffusion of the activator metals is controlled and the barium emission is more uniform in terms of location and time.
- Oxide cathodes with a higher DC current carrying capacity and a longer service life are obtained.
- the metal particles have an acicular shape, this can help to keep the diffusion of the activator metals uniform throughout the life of the oxide cathode.
- the average particle diameter of the metal particles is preferably 0.2 to 5.0 ⁇ m. It can also be preferred that the metal particles are embedded in the particle-particle composite, in particular that the metal particles are embedded in the particle-particle composite vertically to the cathode base surface.
- the invention also relates to an oxide cathode, which has a cathode support with a cathode base made of a first cathode metal with a cover layer, which consists of ultrafine metal particles containing nickel, and a cathode coating made of an electron-emitting material, which is a particle-particle composite made of oxide particles and Contains metal particles, the oxide particles being an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium and an alkaline earth metal oxide selected from Group of the oxides of calcium, strontium and barium, and the metal particles comprises a second cathode metal selected from the group comprising Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt.
- Fig. 1 shows a schematic cross section through an embodiment of the oxide cathode according to the invention.
- a cathode ray tube is equipped with an electron gun, which typically includes an array with one or more oxide cathodes.
- An oxide cathode according to the invention comprises a cathode support with a cathode base and a cover layer, which consists of ultrafine metal particles which contain nickel, and a cathode coating.
- the cathode support contains the heater and the base with the top layer.
- the oxide cathode consists of a cathode support, i.e. a cylindrical tube 3, into which the heating wire 4 is inserted, a cap 2, which forms the cathode base, with the cover layer 7 and a cathode coating 1, which represents the actual cathode body.
- the material of the cathode base is preferably a metal selected from the
- the nickel alloys for the base of the oxide cathodes according to the invention can consist of nickel with an alloy portion from a reducing activator element, selected from the group consisting of magnesium, manganese, iron, silicon, tungsten, molybdenum, chromium, titanium, hafnium, zirconium and aluminum. Since the cathode coating also contains activator elements, the amount of activator elements in the material of the cathode base can be kept low. An alloy content of 0.05 to 0.8% activator metal in the material for the cathode base is preferred.
- the cathode base is coated with a top layer made of ultra-fine
- the ultrafine particles preferably contain an activator selected from the group Mg, Al, Mo, Ti, Si, Cr, Zr, Mg. It is particularly preferred if the metal particles selected a slow activator Group contains AI, Mo, Ti and Si.
- the slow activators are preferably added in an amount of 1 to 4% by weight.
- the cathode coating contains an electron-emissive material that consists of a particle-particle composite.
- the main component of the particle-particle composite in the electron-emitting material are oxide particles 6, which are an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, Thulium, ytterbium and lutetium; and an alkaline earth oxide selected from the group of oxides of calcium, strontium and barium.
- the oxide particles can contain oxide particles with oxides of the alkaline earth metal which are doped with the oxides of scandium, yttrium and the lanthanides cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
- the oxide particles contain oxide particles with oxides of the alkaline earth metal, and oxide particles with the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
- alkaline earth oxide Barium oxide, together with calcium oxide and / or strontium oxide, is preferred as the alkaline earth oxide.
- the alkaline earth oxides are used as a physical mixture of alkaline earth oxides or as binary or ternary mixed crystals of the alkaline earth metal oxides. Preferred is a ternary alkaline earth mixed crystal oxide made from barium oxide,
- Strontium oxide and calcium oxide or a binary mixture of barium oxide and calcium oxide.
- the alkaline earth oxide can be doped from an oxide selected from the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium,
- Ytterbium and lutetium e.g. B. in an amount of 10 to a maximum of 1000 ppm.
- the ions of scandium, yttrium and the lanthanoids occupy lattice sites or interlattice sites in the crystal lattice of the alkaline earth metal oxides.
- Yttrium is preferably used as the doping.
- the doped oxides are obtained by coprecipitation.
- oxide particles of the alkaline earth oxides and oxide particles of the oxides of scandium, yttrium and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium can also be produced separately and used as a physical mixture become.
- the particle-particle composite material of the electron-emitting material contains as a second component metal particles 5 which contain the second cathode metal.
- the material for the second component is an alloy of a second Cathode metal selected from the group Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh and Pt with an activator metal selected from the group Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, Al.
- Metal particles with a spherical or ellipsoidal grain shape can preferably be used for the particle-particle composite material of the present invention.
- the mean grain diameter is preferably 0.2 to 5 ⁇ m. It is also possible to use needle-shaped metal particles with a maximum grain diameter of 10 to 15 ⁇ m. Such needle-shaped particles can be aligned vertically to the cathode base by means of suitable deposition processes.
- the slowly diffusing activator metals such as Mo and W in a concentration of 2 to 10% by weight in the alloy are particularly suitable for particles with a small grain diameter.
- the faster diffusing activator metals such as Zr and M * g & are suitable for particles with a larger grain diameter.
- the ultrafine particles which contain nickel or another cathode metal, can be produced from the corresponding targets by a laser ablation process.
- These targets contain cathode nickel, which can be alloyed with activators such as Mg. Al, Ti, Zr, Si, Cr, Zr and Mg.
- the ultrafine particles for the cover layer can be produced separately and applied to the cathode base by a conventional coating process. It is also possible to deposit the ultrafine particles for the cover layer directly on the cathode base by laser ablation. It is also possible to use wet chemical or sol-gel preparation methods to make the ultrafine particles.
- the carbonates of the alkaline earth metals calcium, strontium and barium are ground and mixed with one another.
- the weight ratio of calcium carbonate: strontium carbonate: barium carbonate: zirconium is 25.2: 31.5: 40.3: 3 or 1: 1.25: 6 or 1:12:22 or 1: 1.5: 2.5 or 1: 4: 6
- the carbonates are one or more oxides of
- Scandiums, yttriums and the lanthanoids cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium were added.
- Y 2 O 3 is preferably added in an amount of 130 ppm.
- Carbonates, oxides and metal particles are mixed to the raw mass.
- a binder preparation can also be added to the raw material.
- the binder preparation can contain water, ethanol, ethyl nitrate, ethyl acetate or diethyl acetate as the solvent.
- the raw material for the cathode coating is then applied to the cathode base by brushing, dipping, cataphoretic deposition or spraying.
- the thickness of the cathode coating is preferably 30 to 80 ⁇ m.
- the coated oxide cathodes are installed in the cathode ray tube.
- the cathodes are formed while the cathode ray tube is being evacuated. To do this, they are heated to a temperature of 1000 ° C to 1200 ° C. At this temperature, the alkaline earth carbonates are converted to the alkaline earth oxides with the release of CO and CO 2 and then form a porous sintered body. After this "burning off" of the cathodes, the activation takes place, the purpose of which is to supply excess elemental alkaline earth metal embedded in the oxides. The excess alkaline earth metal is created by the reduction of alkaline earth metal oxide. During the actual reduction activation, the alkaline earth oxide is reduced by the released CO or activator metal. In addition, there is a current activation, which generates the formation of the required free alkaline earth metal through electrolytic processes at high temperatures.
- the fully formed, electron-emitting material can preferably contain 1 to 5% by weight of metal particles.
- a cathode for a cathode tube has a cap-shaped cathode base which is made of an alloy of nickel with 0.12% by weight of Mg, 0.06% by weight of Al and 2.0% by weight of W assures on.
- the cathode base is located at the top of a cylindrical cathode support (sleeve) in which the heater is mounted.
- the cover layer which consists of ultrafine metal particles that contain nickel, the cathode base is placed in the ablation chamber of a laser ablation system.
- An excimer laser beam is directed at a pressure of a few mbar onto a rotating cylindrical target made of cathode nickel, which contains a suitable amount of activators, and ablates this.
- a plasma torch with leached ultrafine particles forms over the target.
- These leached-out ultrafine particles are transported to the cathode base by means of a carrier gas stream of Ar / H 2 and are deposited there.
- the Ar / H carrier gas prevents oxidation of the particles during transport.
- Other inert gases can also be suitable for this.
- the cathode has a cathode coating on the top of the cathode base.
- the cathode base is first cleaned. Then a 2.0% by weight metal particle and 98% by weight powder of a starting compound for the oxide particles are suspended with 130 ppm yttrium oxide in a solution of ethanol, butyl acetate and nitrocellulose.
- the metal particles consist of an alloy of nickel with 0.02 wt .-% Al, 3.0 wt .-% W and 6.0 wt .-% Mo.
- the metal particles have a needle-like grain shape with an average needle length of 3 + 2 ⁇ m.
- the powder with the starting compounds for the oxide particles consists of barium strontium carbonate with 130 ppm yttrium oxide. This suspension is sprayed onto the cathode base.
- the layer is formed at a temperature of 650 to 1100 ° C to effect alloying and diffusion between the cathode metal of the metal base and the metal particles.
- the cathode thus formed has a DC current carrying capacity of 4 A / cm 2 with a lifespan of 20,000 h and an internal tube pressure of 2 * 10 "9 bar.
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
Kathodenstrahlröhre mit Oxidkathode
Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre, ausgerüstet mit mindestens einer Kathode, die einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis aus einem ersten Kathodenmetall und eine Kathodenbeschichtung aus einem elektronenemittierenden Material, das ein zweites Kathodenmetall und mindestens ein Erdalkalioxid, ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Barium, enthält, umfasst.
Eine Kathodenstrahlröhre besteht aus vier Funktionsgruppen:
- Elektronenstrahlerzeugung in der Elektronenkanone,
- Strahlfokussierung durch elektrische oder magnetische Linsen - Strahlablenkung zur Rastererzeugung und
- Leuchtschirm oder Bildschirm.
Zu der Funktionsgruppe der Elektronenstrahlerzeugung gehört eine elektronenemittierende Kathode, die den Elektronenstrom in der Kathodenstrahlröhre erzeugt und die von einem Steuergitter, z.B. einem Wehnelt-Zylinder mit einer Lochblende auf der Stirnseite, umgeben ist.
Eine elektronenemittierende Kathode für eine Kathodenstrahlröhre ist üblicherweise eine punktförmige, heizbare Oxidkathode mit einer elektronenemittierenden, oxidhaltigen Kathodenbeschichtung. Wird eine Oxidkathode aufgeheizt, werden Elektronen aus der emittierenden Beschichtung in das umgebende Vakuum ausgedampft.
Die Menge der Elektronen, die von der Kathodenbeschichtung emittiert werden können, hängt von der Austrittsarbeit (work function) des elektronenemittierenden Materials ab. Nickel, das in der Regel als Kathodenbasis verwendet wird, hat selbst eine relativ hohe Austrittsarbeit. Deshalb wird das Metall der Kathodenbasis üblicherweise noch mit einem Material beschichtet, dessen Hauptaufgabe es ist, die elektronenemittierenden Eigenschaften der Kathodenbasis zu verbessern. Charakteristisch für die
ERSÄΓZBLÄΓΓ REGEL 26
elektronenemittierenden Beschichtungsmaterialien von Oxidkathoden ist es, dass sie ein Erdalkalimetall in der Form des Erdalkalimetalloxids enthalten.
Um eine Oxidkathode herzustellen, wird ein entsprechend geformtes Blech aus einer Nickellegierung beispielsweise mit den Carbonaten der Erdalkalimetalle in einer Bindemittelzubereitung beschichtet. Während des Auspumpens und Ausheizens der Kathodenstrahlröhre werden die Carbonate bei Temperaturen von etwa 1000°C in die Oxide umgewandelt. Nach diesem Abbrennen der Kathode liefert sie bereits einen merklichen Emissionsstrom, der allerdings noch nicht stabil ist. Es folgt noch ein Aktivierungsprozess. Durch den Aktivierungsprozess wird das ursprünglich nichtleitende Ionengitter der Erdalkalioxide in einen elektronischen Halbleiter verwandelt, indem Störstellen vom Donator-Typ in das Kristallgitter der Oxide eingebaut werden. Die Störstellen bestehen im wesentlichen aus elementarem Erdalkalimetall, z. B. Calcium, Strontium oder Barium. Die Elektronenemission der Oxidkathoden basiert auf dem Störstellenmechanismus. Der Aktivierungsprozess hat den Zweck, eine genügende Menge von überschüssigem, elementarem Erdalkalimetall zu schaffen, durch das die Oxide in der elektronenemittierenden Beschichtung bei einer vorgeschriebenen Heizleistung den maximalen Emissionsstrom liefern können. Einen wesentlichen Beitrag zu dem Aktivierungsprozess leistet die Reduktion des Bariumoxids zu elementarem Barium durch Legierungsbestandteile ("Aktivatoren") des Nickels aus der Kathodenbasis.
Wichtig für die Funktion einer Oxidkathode und deren Lebensdauer ist es, dass immer wieder erneut elementares Erdalkalimetall zur Verfügung steht. Die Kathodenbeschichtung verliert nämlich während der Lebensdauer der Kathode ständig Erdalkalimetall. Teils verdampft langsam das Kathodenmaterial insgesamt, teils wird es durch den Ionenstrom in der Kathodenstrahlröhre abgesputtert.
Allerdings wird zunächst das elementare Erdalkalimetall immer wieder nachgeliefert. Die Nachlieferung von elementarem Erdalkalimetall durch Reduktion des Erdalkalioxids am Kathodenmetall bzw. Aktivatormetall kommt jedoch zum Stillstand, wenn sich zwischen der Kathodenbasis und dem emittierenden Oxid mit der Zeit eine dünne, aber hochohmige Trennschicht (interface) aus Erdalkalisilikat oder Erdalkalialuminat bildet. Von Einfluss auf die Lebensdauer ist es weiterhin, dass sich der Vorrat an Aktivatormetall in der Nickellegierung der Kathodenbasis mit der Zeit erschöpft.
Aus der JP 11204019 A ist eine Oxidkathode mit verbesserter Donordichte und verlängerter Lebensdauer bekannt, die einen Napf aus einer Nickellegierung umfasst, der mit einem Drahtknäuel aus einer Nickellegierung und mit einem Erdalkalicarbonatgemisch gefüllt ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre zur Verfügung zu stellen, deren Strahlstrom gleichmäßig ist, über lange Zeit konstant bleibt und die reproduzierbar herstellbar ist
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Kathodenstrahlröhre, ausgerüstet mit mindestens einer Oxidkathode, die einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis aus einem ersten Kathodenmetall mit einer Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht und eine Kathodenbeschichtung aus einem elektronenemittierenden Material, das einen Partikel-Partikel- Verbundwerkstoff aus
Oxidpartikeln und Metallpartikeln enthält, wobei die Oxidpartikel ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium und ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, und die Metallpartikel ein zweites Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt enthalten, umfasst.
Eine Kathodenstrahlröhre mit einer derartigen Oxidkathode hat über einen langen Zeitraum hin einen gleichmäßigen Strahlstrom, weil durch die homogene Verteilung des reduzierend wirkenden Kathodenmetalls und des Aktivatormetalls in dem Material der elektronenemittierenden Kathodenbeschichtung das Wachstum von hochohmigen Zwischenschichten lokal verteilt und insgesamt reduziert ist. Es kann länger elementares Barium nachgeliefert werden. Besonders vorteilhaft wirkt dabei die Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht. Sie bildet eine aufgelöste Grenze zwischen Kathodenbasis und Kathodenbeschichtung. Dadurch wird die Bildung einer hochohmigen desaktivierenden Trennschicht zwischen Kathodenbasis und Kathodenbeschichtung diskontinuierlich und der Widerstand der hochohmigen Trennschicht reduziert. Die lokale Aktivatornachlieferung und die Aktivatordiffusion wird gefördert.
Durch die kontinuierliche Barium-Nachfuhrung wird eine Erschöpfung der Elektronenemission, wie man die von herkömmlichen Oxidkathoden kennt, vermieden. Es können ohne Gefährdung der Kathodenlebensdauer wesentlich höhere Strahlstromdichten realisiert werden. Das kann auch ausgenutzt werden, um die notwendigen Elektronenstrahlströme aus kleineren Kathodenbereichen zu ziehen. Die Spotgröße des Kathodenflecks ist entscheidend für die Güte der Strahlfokussierung auf dem Bildschirm. Die Bildschärfe über den gesamten Schirm wird erhöht. Da die Kathoden zudem nur sehr langsam altern, können Bildhelligkeit und Bildschärfe auf hohem Niveau über die gesamte Lebensdauer der Röhre stabil gehalten werden.
Als erstes Kathodenmetall wird bevorzugt ein Metall aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt gewählt.
Besonders bevorzugt ist es, dass das erste Kathodenmetall eine Legierung aus einem Metall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt mit einem
Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI enthält.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Deckschicht zusätzlich ein Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI. Dadurch wird die Sensitivität gegen eine "Vergiftung" durch Restgase im Kathoden- röhrenvakuum reduziert.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Metallpartikel einen langsamen Aktivator ausgewählt der Gruppe AI, Mo, Ti und Si enthält. Die langsamen Aktivatoren werden bevorzugt in einer Menge von 1 bis 4 Gew.-% zugesetzt.
Es kann auch bevorzugt sein, dass die Metallpartikel in dem elektronenemittierenden Material eine Legierung aus einem zweiten Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt mit einem Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI enthalten.
Die Oxidpartikel können Oxidpartikel eines Erdalkalioxids ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, das mit einem Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym,
Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert ist, enthalten
Nach einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform enthalten die Oxidpartikel Oxidpartikel eines Erdalkalioxids ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, das mit einem der Oxid des Yttriums dotiert ist, enthalten. Yttriumoxid beschleunigt überraschenderweise die Sinterung der Oxide bei der Herstellung.
Nach einer anderen Ausf hrungsform der Erfindung enthalten die
Oxidpartikel Oxidpartikel eines Oxids ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium, und Oxidpartikel eines Erdalkalioxids, ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums.
Das elektronenemittierende Material kann 1 bis 5 Gew.-% Metallpartikel enthalten.
Besonders bevorzugt ist es, dass das elektronenemittierende Material 2,5
Gew.-% Nickelpartikel enthält.
Besonders vorteilhafte Wirkungen werden durch die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erreicht, wenn die Metallpartikel eine ellipsoidale oder kugelige Form haben. Dadurch wird die Diffusion der Aktivatormetalle kontrollierter und die Barium- Emission örtlich und zeitlich uniformer. Man erhält Oxidkathoden mit höherer Gleichstrombelastbarkeit und Lebensdauer.
Wenn die Metallpartikel eine nadelige Form haben, kann das dazu beitragen, die Diffusion der Aktivatormetalle während des gesamten Lebensdauer der Oxidkathode gleichmäßig zu halten.
Der mittlere Partikeldurchmesser der Metallpartikel beträgt vorzugsweise 0.2 bis 5.0 μm.
Es kann auch bevorzugt sein, dass die Metallpartikel in dem Partikel-Partikel- Verbundwerkstoff orientiert eingebettet sind, insbesondere, dass die Metallpartikel in dem Partikel-Partikel-Verbundwerkstoff vertikal zur Kathodenbasis-Oberfläche einbettet sind.
Es ist auch möglich, dass die Metallpartikel in dem Partikel-Partikel-
Verbundwerkstoff mit einem Konzentrationsgradienten einbettet sind.
Die Erfindung betrifft auch eine Oxidkathode, die einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis aus einem ersten Kathodenmetall mit einer Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht, und eine Kathodenbeschichtung aus einem elektronenemittierenden Material, das einen Partikel-Partikel- Verbundwerkstoff aus Oxidpartikeln und Metallpartikeln enthält, wobei die Oxidpartikel ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium und ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, und die Metallpartikel ein zweites Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt enthalten, umfasst.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer Figur und einem
Ausfuhrungsbeispiel weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Oxidkathode nach der Erfindung.
Eine Kathodenstrahlröhre ist mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem ausgestattet, das üblicherweise eine Anordnung mit einer oder mehreren Oxidkathoden enthält.
Eine Oxidkathode nach der Erfindung umfasst einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis und einer Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht und einer Kathodenbeschichtung. Der Kathodenträger enthält die Heizung
und die Basis mit der Deckschicht. Als Kathodenträger können die aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen und Materialien verwendet werden.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung besteht die Oxidkathode aus einen Kathodenträger, d.h. einem zylindrischen Röhrchen 3, in das der Heizdraht 4 eingesetzt ist, aus einer Kappe 2, die die Kathodenbasis bildet, mit der Deckschicht 7 und aus einer Kathodenbeschichtung 1 , die den eigentlichen Kathodenkörper darstellt.
Das Material der Kathodenbasis ist bevorzugt ein Metall ausgewählt aus der
Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt. Üblicherweise wird eine Nickellegierung verwendet. Die Nickellegierungen für die Basis der erfindungsgemäßen Oxidkathoden können aus Nickel mit einem Legierungsanteil aus einem reduzierend wirkenden Aktivatorelement, ausgewählt aus der Gruppe Magnesium, Mangan, Eisen, Silicium, Wolfram, Molybdän, Chrom, Titan, Hafnium, Zirkon und Aluminium bestehen. Nachdem auch die Kathodenbeschichtung auch Aktivatorelemente enthält, kann die Menge an Aktivatorelementen in dem Material der Kathodenbasis niedrig gehalten werden. Ein Legierungsanteil von 0.05 bis 0.8 % Aktivatormetall in dem Material für die Kathodenbasis ist bevorzugt.
Die Kathodenbasis ist mit einer Deckschicht beschichtet, die aus ultrafeinen
Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht. Die Partikelgröße der ultrafeinen Partikel liegt unter 100 nm. Bevorzugt enthalten die ultrafeinen Partikel einen Aktivator ausgewählt aus der Gruppe Mg, AI, Mo, Ti, Si, Cr, Zr, Mg. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Metallpartikel einen langsamen Aktivator ausgewählt der Gruppe AI, Mo, Ti und Si enthält. Die langsamen Aktivatoren werden bevorzugt in einer Menge von 1 bis 4 Gew.-% zugesetzt.
Der Kathodenbeschichtung enthält ein elektronenemittierendes Material, das aus einem Partikel-Partikel-Verbundwerkstoff besteht. Die Hauptkomponente des Partikel- Partikel- Verbundwerkstoffs in dem elektronenemittierenden Material sind Oxidpartikel 6, die ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium; und ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums enthalten.
Die Oxidpartikel können Oxidpartikel mit Oxiden der Erdalkalimetall, die den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert sind, enthalten.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Oxidpartikel Oxidpartikel mit Oxiden der Erdalkalimetall, und Oxidpartikel mit den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium.
Als Erdalkalioxid ist Bariumoxid, zusammen mit Calciumoxid oder/und Strontiumoxid bevorzugt. Die Erdalkalioxide werden als ein physikalisches Gemenge von Erdalkalioxiden oder als binäre oder ternäre Mischkristalle der Erdalkalimetalloxide verwendet. Bevorzugt ist ein ternäres Erdalkalimischkristalloxid aus Bariumoxid,
Strontiumoxid und Calciumoxid oder ein binäres Gemisch aus Bariumoxid und Calciumoxid.
Das Erdalkalioxid kann eine Dotierung aus einem Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium,
Ytterbium und Lutetium, z. B. in einer Menge von 10 bis maximal 1000 ppm, enthalten. Die Ionen des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden besetzen Gitterplätze oder Zwischengitterplätze im Kristallgitter der Erdalkalimetalloxide. Bevorzugt wird Yttrium als Dotierung verwendet. Man erhält die dotierten Oxide durch Copräcipitation.
Andererseits können Oxidpartikel der Erdalkalioxide und Oxidpartikel der Oxide des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium auch separat hergestellt werden und als physikalisches Gemenge verwendet werden.
Der Partikel-Partikel- Verbundwerkstoff des elektronenemittierenden Materials enthält als zweite Komponente Metallpartikel 5, die das zweite Kathodenmetall enthalten. Das Material für die zweite Komponente ist eine Legierung aus einem zweiten
Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt mit einem Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI.
Für den Partikel-Partikel-Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung können bevorzugt Metallpartikel mit einer kugeligen oder ellipsoidalen Kornform verwendet werden. Der mittlere Korndurchmesser beträgt bevorzugt 0.2 bis 5 μm. Es ist auch möglich, nadeiförmige Metallpartikel mit einem maximalen Korndurchmesser von 10 bis 15 μm zu verwenden. Derartige nadeiförmige Partikel können durch geeignete Abscheideverfahren vertikal zu der Kathodenbasis ausgerichtet werden.
Für Partikel mit einem kleinen Korndurchmesser sind die langsam diffundierenden Aktivatormetalle wie Mo und W in einer Konzentration von 2 bis 10 Gew.- % in der Legierung besonders geeignet. Umgekehrt eignen sich für Partikel mit größerem Korndurchmesser die schneller diffundierenden Aktivatormetalle wie Zr und M *g&.•
Für die Deckschicht auf der Kathodenbasis können die ultrafeine Partikel, die Nickel oder ein anderes Kathodenmetall enthalten, durch ein Laserablationsverfahren aus den entsprechenden Targets hergestellt werden. Diese Targets enthalten Kathodennickel, das mit Aktivatoren wie Mg. AI, Ti, Zr, Si, Cr, Zr und Mg legiert sein kann. Beispielsweise können die ultrafeinen Partikel für die Deckschicht separat hergestellt werden und durch ein übliches Beschichtungsverfahren auf die Kathodenbasis aufgebracht werden. Es ist auch möglich, die ultrafeinen Partikel für die Deckschicht direkt durch Laserablation auf der Kathodenbasis abzuscheiden. Es ist außerdem möglich, nasschemische oder Sol-Gel-Präparationsmethoden zur Herstellung der ultrafeinen Partikel zu verwenden.
Zur Herstellung der Rohmasse für die Kathodenbeschichtung werden die Carbonate der Erdalkalimetalle Calciurn, Strontium und Barium miteinander gemahlen und gemischt. Typischerweise beträgt das Gewichtsverhältnis von Calciumcarbonat : Strontiumcarbonat : Bariumcarbonat : Zirkon gleich 25,2 : 31,5 : 40,3 : 3. oderl: 1.25:6 oder 1:12:22 oder 1:1.5:2.5 oder 1 :4:6. Den Carbonaten werden ein oder mehrere Oxide des
Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium zugesetzt. Bevorzugt wird Y2O3 in einer Menge von 130ppm zugefügt.
Carbonate, Oxide und Metallpartikel werden zur Rohmasse gemischt. Der Rohmasse kann noch eine Bindemittelzubereitung zugesetzt werden. Die Bindemittelzubereitung kann als Lösungsmittel Wasser Ethanol Ethylnitrat, Ethylacetat, oder Diethylacetat enthalten.
Die Rohmasse für die Kathodenbeschichtung wird dann durch Pinseln, Tauchen, kataphoretische Abscheidung oder Sprühen auf die Kathodenbasis aufgebracht.
Die Dicke der Kathodenbeschichtung beträgt bevorzugt 30 bis 80 μm.
Die beschichteten Oxidkathoden werden in die Kathodenstrahlröhre eingebaut. Während des Evakuierens der Kathodenstrahlröhre werden die Kathoden formiert. Dazu werden sie auf eine Temperatur von 1000°C bis 1200°C erhitzt. Bei dieser Temperatur werden die Erdalkalicarbonate zu den Erdalkalioxiden unter Freisetzung von CO und CO2 umgesetzt und bilden dann einen porösen Sinterkörper. Nach diesem "Abbrennen" der Kathoden erfolgt die Aktivierung, die den Zweck hat, überschüssiges, in die Oxide eingelagertes, elementares Erdalkalimetall zu liefern. Das überschüssige Erdalkalimetall entsteht durch Reduktion von Erdalkalimetalloxid. Bei der eigentlichen Reduktionsaktivierung wird das Erdalkalioxid durch das freigesetzte CO oder Aktivatormetall reduziert. Hinzu kommt eine Stromaktivierung, die die Bildung des erforderliche freien Erdalkalimetall durch elektrolytische Vorgänge bei hohen Temperaturen erzeugt.
Das fertig formierte, elektronenemittierende Material kann bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Metallpartikel enthalten.
Ausfuhrungsbeispiel 1
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist eine Kathode für eine Kathodenröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine kappenformige Kathodenbasis, die aus einer Legierung von Nickel mit 0.12 Gew.-% Mg, 0.06 Gew.-% AI und 2.0 Gew.-% W besteht, auf. Die Kathodenbasis befindet sich am oberen Ende eines zylindrischen Kathodenträgers (Muffe), in der die Heizung montiert ist.
Für die Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht, wird die Kathodenbasis in die Ablationska mer einer Laserablationsanlage gebracht. Ein Excimer-Laserstrahl wird bei einem Druck von einigen mbar auf ein rotierendes zylindrisches Target aus Kathodennickel gerichtet, das eine geeignete Menge von Aktivatoren enthält, und ablatiert dies. Eine Plasmafackel mit ablauerten ultrafeinen Partikeln bildet sich über dem Target. Diese ablauerten ultrafeinen Partikel werden mittels eines Tragergasstroms aus Ar/H2 zu der Kathodenbasis transportiert und dort abgeschieden. Das Trägergas aus Ar/H verhindert eine Oxidation der Partikel während des Transportes. Andere Inertgase können dafür auch geeignet sein. Nach einer Abwandlung des Verfahrens beginnt man die Laserablation bei niedrigen Drücken um 10"2 mbar und niedrigem Tragergasdruck, wodurch zunächst eine feinkörnige kompakte Schicht aus Nickelpartikeln entsteht. Anschließend erhöht man den Gasdruck und den Trägergasstrom, um eine Abscheidung von ultrafeinen Partikeln zu erreichen. Dadurch lässt sich ein kontinuierlicher Übergang von kompakten Schichten zu Schichten mit ultrafeinen Partikeln erzeugen.
Die Kathode weist auf der Oberseite der Kathodenbasis eine Kathodenbeschichtung auf. Um die Kathodenbeschichtung zu bilden, wird die Kathodenbasis zunächst gereinigt. Dann werden eine 2.0 Gew.-% Metallpartikel und 98 Gew.-% Pulver einer Ausgangsverbindung für die Oxidpartikel mit 130 ppm Yttriumoxid in einer Lösung aus Ethanol, Butylacetat und Nitrocellulose suspendiert.
Die Metallpartikel bestehen aus einer Legierung von Nickel mit 0.02 Gew.-% AI, 3.0 Gew.-% W und 6.0 Gew.-% Mo . Die Metallpartikel haben eine nadelige Kornform mit einer mittleren Nadellänge von 3 + 2 μm. Das Pulver mit den Ausgangsverbindungen für die Oxidpartikei besteht aus Barium-Strontium-Carbonat mit 130 ppm Yttriumoxid. Diese Suspension wird auf die Kathodenbasis aufgesprüht.
Die Schicht wird bei einer Temperatur von 650 bis 1100°C formiert, um die Legierung und Diffusion zwischen dem Kathodenmetall der Metallbasis und den Metallpartikeln zu bewirken.
Die so gebildete Kathode hat eine Gleichstrombelastbarkeit von 4 A/cm2 bei einer Lebensdauer von 20 000 h und einen Röhreninnendruck von 2 * 10"9 bar.
Claims
1. Kathodenstrahlröhre, ausgerüstet mit mindestens einer Oxidkathode, die einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis aus einem ersten Kathodenmetall mit einer Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht und eine Kathodenbeschichtung aus einem elektronenemittierenden Material, das einen Partikel- Partikel- Verbundwerkstoff aus Oxidpartikeln und Metallpartikeln enthält, wobei die Oxidpartikel ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium und ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, und die Metallpartikel ein zweites Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt enthalten, umfasst.
2. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kathodenmetall ein Metall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt enthält.
3. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kathodenmetall eine Legierung aus einem Metall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt mit einem Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI enthält.
4. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht zusätzlich ein Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI enthält.
5. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ultrafeinen Metallpartikel einen langsamen Aktivator ausgewählt der Gruppe AI, Mo, Ti und Si enthalten.
6. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die langsamen Aktivatoren in einer Menge von 1 bis 4 Gew.-% zugesetzt sind.
7. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel in dem elektronenemittierenden Material eine Legierung aus einem zweiten Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt mit einem Aktivatormetall, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Mn, Fe, Si, W, Mo, Cr, Ti, Hf, Zr, AI enthalten.
8. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Oxidpartikel Oxidpartikel eines Erdalkalioxids ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, das mit einem Oxid ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert ist, enthalten
9. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidpartikel Oxidpartikel eines Erdalkalioxids ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, das mit einem der Oxid des Yttriums dotiert ist, enthalten.
10. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidpartikel Oxidpartikel eines Oxids ausgewählt aus den Oxiden des Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium, und
Oxidpartikel eines Erdalkalioxids, ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, enthalten.
11. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronenemittierende Material 1 bis 5 Gew.-% Metallpartikel enthält.
12. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronenemittierende Material 2,5 Gew.-% Nickelpartikel enthält.
13. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel einen ellipsoidale oder kugelige Form haben.
14. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel eine nadelige Form haben.
15. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Partikeldurchmesser der Metallpartikel 0.2 bis 5.0 μm beträgt.
16. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Metallpartikel in dem Partikel-Partikel -Verbundwerkstoff orientiert eingebettet sind.
17. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel in dem Partikel-Partikel- Verbundwerkstoff vertikal zur Kathodenbasis- Oberfläche einbettet sind.
18. Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel in dem Partikel-Partike Verbundwerkstoff mit einem Konzentrationsgradienten einbettet sind.
19. Oxidkathode, die einen Kathodenträger mit einer Kathodenbasis aus einem ersten Kathodenmetall mit einer Deckschicht, die aus ultrafeinen Metallpartikel, die Nickel enthalten, besteht, und eine Kathodenbeschichtung aus einem elektronenemittierenden Material, das einen Partikel-Partikel-Verbundwerkstoff aus Oxidpartikeln und Metallpartikeln enthält, wobei die Oxidpartikel ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden des
Scandiums, Yttriums und der Lanthanoiden Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium und ein Erdalkalioxid ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums, und die Metallpartikel ein zweites Kathodenmetall ausgewählt aus der Gruppe Ni, Co, Ir, Re, Pd, Rh und Pt enthalten, umfasst.
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