JP2619106B2 - Oxide cathode - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、熱電子管に用いられる酸化物陰極に係
り、特にその電子放射物層の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an oxide cathode used for a thermoelectron tube, and more particularly to an improvement in an electron emitting layer.
(従来の技術) 一般に陰極基体上にアルカリ土類金属炭酸塩の電子放
射物層が活性化処理して形成された酸化物陰極は、他の
種類の陰極に比べて低い動作温度での電子放出比が大き
いこと、任意形状のものが得易いこと、安価なこと、等
多くの利点を有するため、各種の電子管に広く利用され
ている。(Prior Art) In general, an oxide cathode formed by activating an electron emitter layer of an alkaline earth metal carbonate on a cathode substrate has a lower electron emission temperature than other types of cathodes. It is widely used for various electron tubes because it has many advantages such as a large ratio, easy to obtain an arbitrary shape, low cost, and the like.
その反面、管内ガスイオン衝撃に弱いこと、高電流密
度が得難いこと等の問題を有している。特に、最近はブ
ラウン管の高電流密度が要求され、一層の改善が望まれ
ている。On the other hand, it has problems such as being weak against gas ion bombardment in the tube and difficult to obtain a high current density. In particular, recently, a high current density of a cathode ray tube has been required, and further improvement is desired.
従来の酸化物陰極は、所定形状に形成された陰極基体
にバリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム
(Ca)からなるアルカリ土類金属炭酸塩粉末を吹付け法
などで塗布し、電子管内に組込み、排気工程で炭酸塩を
加熱分解し、アルカリ土類金属酸化物を形成している。In a conventional oxide cathode, an alkaline earth metal carbonate powder composed of barium (Ba), strontium (Sr), and calcium (Ca) is applied to a cathode substrate formed in a predetermined shape by a spraying method or the like, and the inside of an electron tube. And heat decomposition of the carbonate in the exhaust process to form an alkaline earth metal oxide.
このアルカリ土類金属炭酸塩は、バリウムを主成分と
する他のアルカリ土類金属との複塩又は混合塩である
が、一般的にはバリウムが57重量%、ストロンチウムが
39重量%、カルシウムが4重量%の複塩である三元炭酸
塩が広く用いられている。This alkaline earth metal carbonate is a double salt or a mixed salt with another alkaline earth metal containing barium as a main component. Generally, barium contains 57% by weight and strontium contains strontium.
Ternary carbonate, which is a double salt of 39% by weight and 4% by weight of calcium, is widely used.
アルカリ土類金属炭酸塩は、高純度を必要とし、通常
は高純度アルカリ土類硝酸塩の水溶液に高純度炭酸ナト
リウム又は炭酸アンモニウム水溶液を反応させて作製さ
れる。そして、生成するアルカリ土類金属炭酸塩の結晶
形状及び粒度は、反応条件、特に温度、濃度等に依存す
る。The alkaline earth metal carbonate requires high purity, and is usually produced by reacting an aqueous solution of high purity alkaline earth nitrate with a high purity aqueous solution of sodium carbonate or ammonium carbonate. The crystal shape and particle size of the generated alkaline earth metal carbonate depend on the reaction conditions, particularly the temperature, concentration, and the like.
又、懸濁液は均一安定であることを必要とするので、
アルカリ土類金属炭酸塩を有機溶媒に懸濁し、必要に応
じてニトロセルローズのような結合分散剤を加えて50時
間程度のボールミルによる分散、均一化を行なう。そし
て、アルカリ土類金属炭酸塩の懸濁液を作り、陰極基体
面に浸漬、スプレー、電着等の方法で塗布する。この陰
極を電子管内に組込み、所要の排気操作を行ないアルカ
リ土類金属酸化物を形成する。更に、活性化処理によっ
て充分な電子放出が得られる。Also, since the suspension needs to be uniform and stable,
The alkaline earth metal carbonate is suspended in an organic solvent, and if necessary, a binding dispersant such as nitrocellulose is added, and the mixture is dispersed and homogenized by a ball mill for about 50 hours. Then, a suspension of an alkaline earth metal carbonate is prepared and applied to the surface of the cathode substrate by a method such as dipping, spraying, or electrodeposition. The cathode is assembled in an electron tube, and a required evacuation operation is performed to form an alkaline earth metal oxide. Further, sufficient electron emission can be obtained by the activation treatment.
この活性化処理は、陰極基体に含有するマグネシウ
ム、シリコン、クロム等還元剤によるもので、この還元
剤が酸化バリウムと反応し、過剰バリウム濃度を増加さ
せる働きをしている。This activation treatment is performed by using a reducing agent such as magnesium, silicon, or chromium contained in the cathode substrate. The reducing agent reacts with barium oxide to increase the excess barium concentration.
ところで、特開昭63−110521号公報には、アルカリ土
類金属炭酸塩に微量の炭酸スカンジウムを共沈させた酸
化物陰極が提案されている。JP-A-63-110521 proposes an oxide cathode in which a small amount of scandium carbonate is coprecipitated with an alkaline earth metal carbonate.
しかし、この酸化物陰極によると、短時間の電子放射
能力は優れているが、長時間動作させると急激な電子放
射能力の低下が生じる。その理由は、明確には解明され
ていないが、長時間(6000時間)動作で電子放射能力の
低下した陰極表面を観察すると、第1グリッドの孔径直
下部に微細な塗布剥離現象と塗布面のクラックが認めら
れる。However, according to the oxide cathode, although the electron emission ability in a short time is excellent, the electron emission ability sharply decreases when operated for a long time. Although the reason has not been elucidated yet, when observing the cathode surface with reduced electron emission capability over a long period of time (6000 hours), a fine coating peeling phenomenon and a coating surface Cracks are observed.
恐らく、電子放射能がスカンジウムの含有によって局
部的組成偏析を起こし、収縮応力で上記の現象が発生す
ると考えられる。この現象の程度は、含有スカンジウム
の量に依存し、動作時間と共に塗布面中央部のスカンジ
ウムが初期に比べて高濃度となる。Probably, it is considered that the electron radioactivity causes local composition segregation due to the inclusion of scandium, and the above phenomenon occurs due to shrinkage stress. The degree of this phenomenon depends on the amount of scandium contained, and the scandium in the central part of the coating surface becomes higher in concentration with the operation time than in the initial stage.
結果的に、塗布剥離は電子放射面の温度低下と基体金
属との還元反応を阻害し、クラックは有効電子放射面を
減少させるために、電子放射能力の急激な低下が生じる
と考えられる。As a result, it is considered that the peeling of the coating impairs the reduction of the temperature of the electron emitting surface and the reduction reaction with the base metal, and the crack reduces the effective electron emitting surface, so that the electron emitting ability sharply decreases.
(発明が解決しようとする課題) 上記のような従来の酸化物陰極の電子放射能力は、電
子放射物層の過剰バリウムによって維持され、これは通
常、陰極基体中の還元剤と酸化バリウムの反応によって
行なわれる。(Problems to be Solved by the Invention) The electron emission capability of the conventional oxide cathode as described above is maintained by excess barium in the electron emitter layer, which is usually caused by the reaction between the reducing agent and barium oxide in the cathode substrate. Done by
従って、酸化物陰極を長時間良好に動作されるには、
陰極基体と電子放射物層との境界面での反応を長時間に
亘って維持する必要があるが、上記のような炭酸スカン
ジウムを微量添加した酸化物陰極は、動作時間と共に電
子放射物層特に電子ビームが取出される第1グリッドの
孔に対向する部分に局部的な組成偏析を起こし、収縮応
力によって発生する塗布剥離で基体金属との還元反応が
阻害されて、充分な電子放射能力が得られなくなる。Therefore, to operate the oxide cathode well for a long time,
Although it is necessary to maintain the reaction at the interface between the cathode substrate and the electron emitting layer for a long time, the oxide cathode to which a small amount of scandium carbonate is added as described above, the operating time of the electron emitting layer, especially Local composition segregation is caused in the portion of the first grid from which the electron beam is taken out, and the reduction reaction with the base metal is hindered by coating peeling caused by shrinkage stress, and sufficient electron emission capability is obtained. Can not be.
又、クラック発生により有効電子放射面積が減少し、
塗布剥離同様に電子放射能力の劣化を来たす。In addition, the effective electron emission area decreases due to cracks,
As in the case of coating peeling, the electron emission capability deteriorates.
この発明は、以上のような従来の酸化物陰極が持つ不
都合を解消し、長時間動作させても電子放出特性の劣化
の少ない酸化物陰極を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned disadvantages of the conventional oxide cathode and to provide an oxide cathode in which the electron emission characteristics are not deteriorated even after long-term operation.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、還元剤を微量添加した陰極基体に活性化
処理して形成された電子放射物層が、炭酸スカンジウム
を含有しないアルカリ土類金属炭酸塩からなる第1層
と、この第1層上に形成された炭酸スカンジウムを含有
するアルカリ土類金属炭酸塩からなる第2層とにより構
成されてなる酸化物陰極である。[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides an electron emission layer formed by activating a cathode substrate to which a small amount of a reducing agent has been added, so that the alkaline earth metal does not contain scandium carbonate. An oxide cathode comprising a first layer made of a carbonate and a second layer made of an alkaline earth metal carbonate containing scandium carbonate formed on the first layer.
(作用) この発明によれば、陰極基体上に炭酸スカンジウムを
含有しないアルカリ土類金属炭酸塩からなる第1層が活
性化処理して形成されているので、長時間動作における
炭酸スカンジウムを含むアルカリ土類金属炭酸塩を活性
化処理したものの特有の局部的組成偏析による剥離現象
及びクラックの発生を防止することが出来る。(Action) According to the present invention, since the first layer made of the alkaline earth metal carbonate not containing scandium carbonate is formed on the cathode substrate by the activation treatment, the alkali containing scandium carbonate in the long-time operation is formed. Although the earth metal carbonate is activated, it is possible to prevent a peeling phenomenon and a crack from occurring due to a specific local composition segregation.
この結果、長時間安定した電子放射能を保つことが可
能となる。As a result, it is possible to maintain stable electron activity for a long time.
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この発明による酸化物陰極を備えた陰極構体は、第1
図に示すように構成され、内部に加熱ヒータ1が収容さ
れた陰極支持スリーブ2の一端には、還元剤を微量添加
したニッケルを主成分とする陰極基体3が固着されてい
る。The cathode structure provided with the oxide cathode according to the present invention has a first structure.
A cathode base 3 mainly composed of nickel to which a small amount of a reducing agent is added is fixed to one end of a cathode support sleeve 2 which is configured as shown in the drawing and in which a heater 1 is accommodated.
この陰極基体3上には、電子放射物層4が形成されて
いる。この場合、電子放射物層4は、炭酸スカンジウム
を含有しないアルカリ土類金属炭酸塩からなる第1層4a
と、この第1層4a上に形成された炭酸スカンジウムを含
有するアルカリ土類金属炭酸塩からなる第2層4bとによ
り構成され、これを活性化処理して形成されてなり、こ
の発明の特徴となっている。On the cathode base 3, an electron emitting layer 4 is formed. In this case, the electron emitter layer 4 is composed of a first layer 4a made of an alkaline earth metal carbonate not containing scandium carbonate.
And a second layer 4b made of an alkaline earth metal carbonate containing scandium carbonate formed on the first layer 4a and formed by activating the second layer 4b. It has become.
次に、上記の酸化物陰極の製造方法について説明す
る。Next, a method for manufacturing the above-described oxide cathode will be described.
先ず、第1層4aとして塗布する炭酸スカンジウムを含
まないアルカリ土類金属炭酸塩を有機溶媒、例えば酢酸
ブチル、酢酸アルミ、エタノール等に懸濁し、必要量の
結合剤例えばニトロセルローズを加えて、50時間程度の
ボールミルを行ない、均一な懸濁液を作製する。First, scandium carbonate-free alkaline earth metal carbonate to be applied as the first layer 4a is suspended in an organic solvent, for example, butyl acetate, aluminum acetate, ethanol, or the like, and a necessary amount of a binder, for example, nitrocellulose is added thereto. Perform a ball mill for about an hour to produce a uniform suspension.
又、第2層4bとして塗布する炭酸スカンジウムを含む
共沈により得られたアルカリ土類金属4元炭酸塩の懸濁
液も、上記第1層4aの懸濁液と同様の方法で作製する。
このようにして作製した2つの懸濁液を、還元剤を微量
添加したニッケルを主成分とする陰極基体3上に塗布す
る。Also, a suspension of alkaline earth metal quaternary carbonate obtained by coprecipitation containing scandium carbonate to be applied as the second layer 4b is prepared in the same manner as the suspension of the first layer 4a.
The two suspensions thus produced are applied on a cathode base 3 mainly composed of nickel to which a small amount of a reducing agent is added.
即ち、先ず陰極基体3上に、第1層4aとして塗布する
炭酸スカンジウムを含まない懸濁液を、スプレー法で厚
さ10μm塗布する。That is, first, a suspension containing no scandium carbonate to be applied as the first layer 4a is applied to the cathode base 3 by a spray method to a thickness of 10 μm.
その後、この第1層4a上に、第2層4bの懸濁液を同様
にスプレー法で厚さ60μm塗布する。Thereafter, the suspension of the second layer 4b is similarly applied to the first layer 4a by a spray method to a thickness of 60 μm.
尚、上記以外は周知の方法で酸化物陰極を完成する。 Except for the above, the oxide cathode is completed by a known method.
さて、上記のような陰極基体上に炭酸スカンジウムを
含有しないアルカリ土類金属炭酸塩からなる第1層を形
成し、この第1層上に炭酸スカンジウムを含有するアル
カリ土類金属炭酸塩からなる第2層を形成したものを、
ブラウン管に組み込み、通常の排気活性化処理を行なっ
て酸化物陰極を得た。このようなこの発明の酸化物陰極
のエミッション特性の初期値を、従来の酸化物陰極と比
較したところ、全く差がなかった。ここで、従来の酸化
物陰極とは、陰極基体上に炭酸スカンジウムを含有する
アルカリ土類金属炭酸塩の電子放射物層を排気活性化処
理を行なって得られる酸化物陰極のことである。Now, a first layer made of an alkaline earth metal carbonate not containing scandium carbonate is formed on the above-described cathode substrate, and a first layer made of an alkaline earth metal carbonate containing scandium carbonate is formed on the first layer. What formed two layers,
It was incorporated in a cathode ray tube and subjected to a usual exhaust gas activation treatment to obtain an oxide cathode. When the initial values of the emission characteristics of the oxide cathode of the present invention were compared with those of the conventional oxide cathode, there was no difference. Here, the conventional oxide cathode is an oxide cathode obtained by subjecting an electron emission layer of an alkaline earth metal carbonate containing scandium carbonate to an exhaust activation treatment on a cathode substrate.
又、排気中の分解ガス放出も、従来の場合と比較して
変化がなく、従来の排気操作で何等問題は発生しなかっ
た。In addition, the release of the decomposition gas in the exhaust gas did not change as compared with the conventional case, and no problem occurred in the conventional exhaust operation.
次に、この発明の酸化物陰極を用いた電子管につい
て、長時間動作に伴なうエミッション特性の測定を行な
った。Next, with respect to the electron tube using the oxide cathode of the present invention, emission characteristics associated with long-term operation were measured.
第2図は、電流密度0.8A/cm2で長時間動作をさせた場
合の各時間毎のパルスエミッション(A/cm2)維持値を
示す。同図に示す曲線Sはこの発明の酸化物陰極の場
合、曲線Rは従来の酸化物陰極(炭酸スカンジウムを含
むアルカリ土類金属炭酸塩のみが全層に塗布された酸化
物陰極)の場合である。Figure 2 shows a pulse emission (A / cm 2) maintaining values for each time when allowed to prolonged operation at a current density of 0.8 A / cm 2. A curve S shown in the figure is a case of the oxide cathode of the present invention, and a curve R is a case of a conventional oxide cathode (an oxide cathode in which only an alkaline earth metal carbonate containing scandium carbonate is coated on all layers). is there.
この特性比較で明らかなように、この発明の酸化物陰
極は従来に比べて長時間動作によるエミッションの劣化
が非常に少なく、その効果は長時間になるほど顕著なこ
とが明らかである。As is apparent from this comparison of characteristics, the oxide cathode of the present invention has much less deterioration of emission due to long-term operation than the conventional one, and the effect is more remarkable as the time becomes longer.
又、長時間動作させた陰極を電子管より取出し、陰極
表面を観察した結果、従来品に認められた微細な塗布剥
離現象及びクラックは発生していなかった。Further, the cathode operated for a long time was taken out from the electron tube, and the surface of the cathode was observed. As a result, the fine coating peeling phenomenon and cracks observed in the conventional product did not occur.
(変形例) 上記実施例では、第1層4aの塗布厚さ10μmとして説
明したが、実験結果によれば、第1層4aの塗布厚さは5
〜50μmの範囲でも、上記実施例と同様の効果が得られ
た。(Modification) In the above embodiment, the application thickness of the first layer 4a was described as 10 μm, but according to the experimental results, the application thickness of the first layer 4a was 5 μm.
Even in the range of 5050 μm, the same effect as in the above example was obtained.
尚、第1層4aと第2層4bの塗布厚さの合計は、70〜80
μmの範囲以下になることが望ましい。The total thickness of the first layer 4a and the second layer 4b is 70-80.
It is desirable that the thickness be smaller than the range of μm.
又、上記実施例では、ブラウン管に使用する例につい
て説明したが、この発明の酸化物陰極を撮像管や送信管
等に使用しても、同様の効果が得られる。Further, in the above embodiment, an example in which the present invention is used for a cathode ray tube has been described. However, similar effects can be obtained by using the oxide cathode of the present invention for an image pickup tube, a transmission tube, or the like.
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、特に長時間
動作に伴なうエミッション特性に優れ、安定した信頼度
の高い酸化物陰極を得ることが出来る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a stable and highly reliable oxide cathode which has particularly excellent emission characteristics associated with long-term operation.
第1図はこの発明の一実施例に係る酸化物陰極を備えた
陰極構体を示す断面図、第2図はこの発明及び従来の各
酸化物陰極における寿命試験時間とエミッション特性と
の関係を示す特性曲線図である。 3……陰極基体、4……電子放射物層、4a……第1層、
4b……第2層。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cathode structure provided with an oxide cathode according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between life test time and emission characteristics in each of the present invention and conventional oxide cathodes. It is a characteristic curve figure. 3 ... Cathode base, 4 ... Emitting material layer, 4a ... First layer,
4b: Second layer.
Claims (1)
リ土類金属炭酸塩の電子放射物層が活性化処理して形成
されてなる酸化物陰極において、 上記電子放射物層は、上記陰極基体上に形成される炭酸
スカンジウムを含有しないアルカリ土類金属炭酸塩から
なる第1層と、この第1層上に形成された炭酸スカンジ
ウムを含有するアルカリ土類金属炭酸塩からなる第2層
とにより構成されてなることを特徴とする酸化物陰極。1. An oxide cathode formed by activating an electron emission layer of an alkaline earth metal carbonate on a cathode substrate to which a small amount of a reducing agent is added, wherein the electron emission layer is A first layer of scandium carbonate-free alkaline earth metal carbonate formed on the substrate, and a second layer of scandium carbonate-containing alkaline earth metal carbonate formed on the first layer; An oxide cathode, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8747690A JP2619106B2 (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Oxide cathode |
Applications Claiming Priority (1)
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JP8747690A JP2619106B2 (en) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | Oxide cathode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03289022A JPH03289022A (en) | 1991-12-19 |
JP2619106B2 true JP2619106B2 (en) | 1997-06-11 |
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