JPH0139614B2 - - Google Patents

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JPH0139614B2
JPH0139614B2 JP9513780A JP9513780A JPH0139614B2 JP H0139614 B2 JPH0139614 B2 JP H0139614B2 JP 9513780 A JP9513780 A JP 9513780A JP 9513780 A JP9513780 A JP 9513780A JP H0139614 B2 JPH0139614 B2 JP H0139614B2
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JP
Japan
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cathode
bao
emission
dispenser
weight
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JP9513780A
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English (en)
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JPS5615526A (en
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Koruneriusu Yohanesu Maria Berutensu Teodorasu
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JPS5615526A publication Critical patent/JPS5615526A/ja
Publication of JPH0139614B2 publication Critical patent/JPH0139614B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
    • H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はタングステンマトリツクス内にバリウ
ム、酸化バリウムおよび酸化スカンジウムを分散
させるための材料を有する多孔性金属体と加熱素
子を備えるジスペンサー陰極に関するものであ
る。 かかる陰極は、例えば撮像管および画像表示
管、送信管、クライストロンおよび進行波管に使
用される。 かかるジスペンサー陰極は米国特許第3358178
号明細書に記載されている。この明細書には、陰
極体がタングステン粉末およびBa3Sc4O9からな
る圧縮ジスペンサー陰極が記載されている。この
Ba3Sc4O9は陰極体の全重量の５〜30％を構成す
る。かかる陰極によると1000〜1100℃で1.5〜
4A／cm2の電流密度を数千時間の間得ることがで
きる。然し一層寿命が長く且つ放出の良好な陰極
が望まれている。 従つて米国特許第4007393号明細書には分散化
合物としてBaO、CaO、Al2O3およびSc2O3を有
する含浸ジスペンサー陰極が開示されている。こ
の陰極は1000℃において5A／cm2の電流密度を約
3000時間与えることができる。 本発明の目的は1000℃およびこれ以下の温度に
おいて一層大なる電流密度を与えることができ、
一層長い寿命を有する極めて容易に再現し得るジ
スペンサー陰極を提供することにある。 本発明の他の目的は、フランス国特許第
1288133号明細書に記載されている如く、テレビ
ジヨン撮像管に使用するのに極めて適し、著しく
小さい大きさで製造し得る小熱容量のコンパクト
形のジスペンサー陰極を得んとするにある。 前記した種類のジスペンサー陰極は、本発明に
おいては、前記材料が、陰極体の１〜15重量％を
構成し且つ68〜72重量％のBaOと32〜28重量％
のSc2O3から成るBa2Sc2O5を主成分として成るこ
とを特徴とする。 文献「コンパウンズ・イン・ザ・システム・
BaO−Sc2O3」（Mat.Res.Bull、Vol.9、pp.1623
〜1630、1974）には、BaOとSc2O3の化合物およ
びBaOとY2O3の化合物は熱陰極における放出−
活性物質として興味があるということが記載され
ている。然し、驚くべきことには、１〜15重量％
の純Ba2Sc2O5またはBa2Sc2O5とこの内にBaOを
有する固溶体とタングステン（Ｗ）マトリツクス
を用いると放出が極めて大である以外に電流密度
（6A／cm2以上）の寿命が著しく長く且つ極めて再
現性の大なる陰極が得られる。他の利点は、
Ba3Sc4O9を含む既知のジスペンサー陰極におけ
るよりも酸化スカンジウムが少くてよく従つて陰
極を一層安価にすることができることである。上
記文献はBaOおよびSc2O3の極めて広範囲の混合
比の混合物を種々の温度で焼結し、形成された混
合物をＸ線分析するという実験から、既知のバリ
ウムスカンデートBa3Sc4O9およびBaSc2O4の他
に、化合物Ba2Sc2O5およびBa6Sc6O15も生成す
るに違いないことを示している。またBa2Sc2O5
の結晶構造が変化するのに関連して、BaOが
Ba2Sc2O5に制限された範囲に溶解し得ることが
わかる。 本発明の陰極用の分散化合物を、約68重量％以
上で約72重量％以下のBaOを含有するBaOと
Sc2O3の混合物から製造する場合には、化学量論
的に過剰量のBaOが、形成されたBa2Sc2O5中に
実際に溶解する。同量の分散化合物を用いること
により、常にほぼ同様の陰極が得られる。
Ba2Sc2O5に溶解しなかつたBaOは再現性を低下
させ、BaOが吸湿性であるので、陰極の放出特
性に悪い影響を及ぼす。またSc2O3の添加量によ
り左右されるが、化学量論的分量より僅かに過剰
量添加すると、僅かなこん跡量のSc2O3が存在す
るが、これは放出（電子放射）には悪影響を及ぼ
さない。 ジスペンサー陰極は例えば次のようにして得る
ことができる。 68〜72重量％のBaOと32〜28重量％のSc2O3を
液体媒質、例えばヘキサン中で混合し、溶媒を蒸
発させた後、1000℃で約16時間加熱する。この結
果は純粋なBa2Sc2O5またはBaOを含むBa2Sc2O5
の固溶体である。ほぼ２〜15μｍの粒子の大きさ
を有する粉末状の上記物質の粉末３mgに100mgま
でのタングステン粉末を補充し、混合する。この
混合物を10・103Kg／cm2の圧力で加圧して陰極体
を得る。次いでこの陰極体を水素中1500℃の温度
で５分間焼結する。次いで放出表面をAl2O3円板
により既知方法で研摩する。次いで陰極体をMo
陰極軸の上面に固定し、加熱素子をこの軸に設け
る。 かかる陰極はモリブデン上で測定して例えば
1000℃で6.2A／cm2の零ボルト放出を有すること
を見出した。同じバツチの他の陰極でも1000℃に
おいて7.5A／cm2の零ボルト放出を有し、この放
出は900℃で6.0A／cm2まで僅かに低減した。この
放出は米国特許第4007393号明細書に記載されて
いる陰極の放出より著しく良好である。更に、寿
命は既に3000時間よりかなり長いことを見出し
た。 次に本発明を図面につき説明する。 第１図に本発明の一例の陰極の断面図を示す。
陰極体１をモリブデン円筒２により包囲する。加
熱素子３を上記円筒並びにモリブデンから成る隔
壁４内に設けて陰極体から加熱素子まで生成物の
拡散するのを防止する。陰極体１を前記方法で製
造し、この陰極体はタングステンマトリツクス中
の純Ba2Sc2O5またはBa2Sc2O5中にBaOを含む固
溶体から成る。他のマトリツクス材料としては他
の材料、例えばモリブデン、タンタル、白金族金
属並びにこれ等の混合物および／またはこれ等の
合金を用いることができるが本発明ではタングス
テンを用いる。 第２図に本発明の他の例の陰極を示す。陰極体
６は、BaOを溶存する場合のある、Ba2Sc2O5を
含むタングステンマトリツクスから成り、この陰
極体はAl2O3の電気絶縁層７で被覆した加熱素子
８およびつり線９を備える。この陰極は0.9mmの
直径および0.45mmの厚さを有する。985℃で所要
電力は0.39ワツトで昇温時間は約３秒である。か
かる陰極はテレビジヨンの撮像管に用いるのに特
に適する。 次の第１表において第１欄には米国特許第
3358178号明細書に記載されているジスペンサー
陰極の性質（電流密度、操作温度および寿命）お
よび陰極体の重量パーセントで表わした組成を示
す。第２欄は米国特許第4007393号明細書による
含浸ジスペンサー陰極の性質および含浸物の重量
パーセントで表わした組成を示し、第３欄は本発
明の圧縮したジスペンサー陰極の性質および重量
パーセントで表わした陰極体の組成を示す。
【表】 第１表から本発明の陰極は既知の陰極より1000
℃における電流密度が高く、寿命が長いことがわ
かる。更に、陰極がコンパクトな構造である場合
には極めて容易に再現することができる。 第３図に示すグラフから米国特許第4007393号
明細書による陰極の放出曲線Ａを本発明の陰極の
放出曲線Ｂと比較して示す。1000℃Br（輝度）に
おける零ボルト放出はそれぞれ約5.1および
6.2A／cm2であることがわかる。既知の如く、零
ボルト放出は、放出曲線の上方部の漸近線と電流
密度軸（logA／cm2、但しＡはアンペア）の交点
をうることにより見出される。測定した放出曲線
は本発明の陰極の優れていることを示す。放出曲
線は例えば米国特許第3719856号明細書に記載さ
れている如く普通の方法で測定される。 次に第２表はバリウムスカンデート
（Ba3Sc4O9およびBa2Sc2O5）を７重量％含有す
る陰極の放出評価値を示す。
【表】 第２表に示すは３種の測定温度における零ボ
ルト放出（Ａ／cm2）を示す。これから、
Ba2Sc2O5の場合陰極における放出の相対的およ
び絶対的減少は、温度の低下した場合に極めて小
であることがわかる。Ba2Sc2O5を用いた場合の
陰極の利点は、低い温度（例えば900℃）におい
ても尚良好な放出を示すことである。第２表中
は実際にしばしば使用される値である1000Vの電
界におけるパルス負荷の場合の放出を示す。この
場合もBa2Sc2O5の放出の高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一例の陰極の断面図、第２図
は本発明のコンパクト形陰極の斜視図、第３図は
既知陰極の放出を本発明の放出と比較して示す曲
線図である。 １……陰極体、２……モリブデン円筒、３……
加熱素子、４……隔壁、６……陰極体、７……電
気絶縁層、８……加熱素子、９……つり線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ タングステンマトリツクス内にバリウム、酸
    化バリウムおよび酸化スカンジウムを分散させる
    ための材料を有するタングステン体から成る陰極
    体および加熱素子を備えるジスペンサー陰極にお
    いて、上記材料が、陰極体の１〜15重量％を構成
    し且つ68〜72重量％のBaOおよび32〜28重量％
    のSc2O3から成るBa2Sc2O5を主成分として成るこ
    とを特徴とするジスペンサー陰極。 ２ 加熱素子が電気絶縁層により包囲された金属
    芯より成り、その加熱素子を陰極体に埋め込んだ
    特許請求の範囲第１項記載のジスペンサー陰極。 ３ 陰極体が円板形で、円板形陰極体の厚さが
    0.3〜0.5mmである特許請求の範囲第２項記載のジ
    スペンサー陰極。
JP9513780A 1979-07-17 1980-07-14 Dispensor cathode Granted JPS5615526A (en)

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