JPH02186525A - 貯蔵形ディスペンサー陰極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明はブラウン管及び撮像管等の電子管に使用される
ディスペンサー陰極、特に貯蔵形ディスベンザー陰極及
びその製造方法に係るものである。

（発明の背景） ディスペンサー陰極は含浸形と多貯蔵形とで大別され、
含浸形陰極は多孔性の金属基体の空孔部にアルカリ稀１
−類化合物等の電子放出物質が含浸されであるものであ
り、貯蔵形陰極は多孔性基体と電子放出物質が貯蔵槽（
カップ）に積層内蔵されであるものである。これらのデ
ィスベンザ−陰極に使用される電子放出物質としてはＢ
ａＯ，Ｃａｏ、Ａｌ２Ｏ３を焼結処理してなるバリウム
。

カルンウム、アルミン酸塩又はＢａＯを主成分としてＭ
ｇＯ，ＳｒＯ，Ｓｃ２０３及び稀１．類金属酸化物を混
合した化合物が主に使用され、１′、記多孔性金属基体
の月料としては、融点が高く、耐イオン性及び耐衝撃性
が強いＷ、　Ｍｏ、　　Ｉ　ｒ、　Ｒｅ。

Ｏｓ、Ｒｕ等の金属粉末及びこれらの合金粉末が使用さ
れる。かかるディスペンサー陰極の多孔性の金属基体は
ブレスジグによる成形段階と、水素又は真空雰囲気での
焼結段階と、電子放出物質の含浸段階等を介して製作さ
れる。

このようなディスベンザ−陰極は高い熱電ｒ放出性質を
長時間の間維持しうる長所をイイし、多様な用途の電ｒ
−管用の陰極として継続的な研究開発がされている。

しかし、かかる従来のディスベンザ−陰極は１０５０〜
１２００℃程度の高い温度でのみ動作されるので、これ
の部品設計１ユの各種の制限がある。

即ち、一般的な酸化物陰極に使用されるヒータより多い
熱量のヒーターが提供されなければならないし、それに
ともない周辺部品としてカップ。

スリーブ等の祠料も耐熱性金属に変更されなければなら
ない。更に、この問題点としては高温動作時に高温加熱
された多孔性金属基体から電子放出物質が容易に蒸発さ
れ、寿命が短縮される点と、蒸発された電子放出物質が
周辺部品等に（＝Ｊ着されることによって、電子管の性
能を低下させるという点を挙げることができる。

一方、陰極の動作温度を低くすることができるように改
良されたものとして、多孔性金属基体の熱電子放出面に
Ｏｓ、Ｏｓ合金又はＩｒ等からなった薄いコーティング
層が形成された含浸形ディスペンサー陰極があるが、動
作温度が約１５０℃稈低められた反面、コーティング層
がイオン衝撃に弱くなり寿命が短い問題点がある（末国
特許第４．４１７，１７３号参照）。

また、Ｗを主相とする多孔性基体にＳｃ成分を添加する
とか、多孔性基体の表面にＷとＳｃ２０３からなったコ
ーティング層を形成した含浸形ディスペンサー電極もあ
るが、まだ、満足し得る状態には至っていない（米国特
許第４，７８３．６１３−じ゛参照）。

そして、貯蔵形ディスペンサー陰極としては第１図に図
示されているように、バリウム、カルシウム、アルミン
酸塩及びＷを混合した第１ペレット１をスリーブ４の上
端部に固定された貯蔵槽２に蔵入した後にタングステン
またはタングステンの混合体からなる第２ペレット３を
もって密封したものが米国特許第４，８２３．ｏ４４−
；に開示されている。この動作温度は８５０〜１０００
９Ｃで酸化物陰極動作温度（今７５０℃）に比べて、１
５０℃以上高いので、程度の差異はあるが、前記のよう
な設旧の制限とこれによる問題点もやはり有する。

（発明の目的） 本発明は製造が簡便し、寿命長久するのはもちろん酸化
陰極の動作温度帯においても動作可能な貯蔵形ディスペ
ンサー陰極を提供することにその目的がある。

また、本発明は上記の１」的を達成するディスペンサー
陰極を製造するのに一番適合する貯蔵形ディスペンサー
陰極の製造り法を提（ＪＩＧすることにまた他の目的が
ある。

（発明の概要） 」−記の第１の目的を達成するために、本発明による貯
蔵形ディスペンサー陰極は、Ｗ、　Ｍｏ、　Ｔａ及びこ
れらの合金からなるグループ中から選択される少なくと
も１種以上の金属粉末と、Ｏｓ。

Ｉ　ｒ、　Ｒｕ、　Ｒｅ及びこれらの合金からなるグル
ブ中から選択される少なくとも１挿具）−の金属粉末と
、Ｓｃ２Ｏ３を混合して成形、焼結した第１ペレットと
、バリウム、カルシウム、アルミン酸塩及びＩｎ２Ｏ３
を混合して成形した第２ペレットと、１−記第１ペレッ
ト及び第２ペレットが嵌め込まれて固定されるカップ及
びこれを支持するスリーブを具備してなることを特徴と
する。

そして、１−記の第２の１」的を達成するために本発明
の製造り法は、Ｏｓ、　　Ｉ　ｒ、　Ｒｕ、　Ｒｅ及び
これらの合金からなるグループ中から選択される少なく
とも１挿具１″、の金属を粒径が２〜３１ｔｍの粉末状
に加下し、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金からなるグ
ループ中から選択される少なくとも１押具−１−の金属
を粒径が３〜８μｍの粉末状に加工して前記粉末等をＳ
ｃ２Ｏ３と一緒に混合してプレス成形した後に真空雰囲
気で加焼し、水素雰囲気又は真空雰囲気で加熱しながら
焼結して多孔性第１ペレットを得、 バリウム、カルノウ１１．アルミネートとＩｎ２Ｏ３を
混合し非水溶性バインダーで圧縮成形して第２ベレツ１
〜を得、 −１−記第１ペレット及び第２ペレットをカップに嵌め
込んで溶接した後にスリーブの１．端部にカップを溶接
して製造することを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、第２図ないし第４図の図面を参照して本発明の貯
蔵形ディスペンサー陰極及びその製造ノＪ′法を詳細に
説明する。

第２図は本発明の貯蔵形ディスペン勺−陰極を示した断
面図である。

ここで、符−′、−１１は、Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｒｕ、Ｒｅ
及びこれらの合金中から選択される少なくとも１種以上
の金属とＷ、Ｍｏ、Ｔａこれらの合金中から選択される
少なくとも１種以上の金属と、適量のＳ　ｃ　２０３を
混合して成形、焼結された多孔性第１ペレットである。

そして、符−」１２はバリウム、カルシウム、アルミン
酸塩とＩｎ２Ｏ３を混合、成形した第２ペレットである
。符シ）１３は第１−ペレット１１及び第２ペレット１
２を内蔵して固定するＷ、ＭｏまたはＴａからなるカッ
プであり、符号１４は第１ペレット１１−及び第２ペレ
ツＩ・１２が固定されたカップ１−３を支持するＷ、　
ＭＯまたはＴａからなるスリーブであり、符ケ１５は第
１ペレット１１及び第２ベレツＩ・１２を加熱して熱電
子か放出されるためのＡｌ２Ｏ３が被覆されたＷ−３％
Ｒｅからなるヒーターである。

このような構成を持つ本発明の貯蔵形ディスペンサー陰
極の製造ノブ法を次に説明する。

粒径３〜８１１ｍのＷ粉末と粒径２〜３１１ｍの５Ｃ２
０３の粉末を適当量に秤量する。この時、Ｓｃ２Ｏ３の
粉末はＷ粉末の１〜］−６ｗ　ｔ％になるようにする。

そして、Ｗ粉末及びＳｃ２Ｏ３の粉末を充分に混合し、
円管状のプレスジグに入れてプレス成形した後に、１０
００〜１３００°Ｃの真空雰囲気で加焼し、水素雰囲気
または真空雰囲気で１７００〜２０００°Ｃの温度で加
熱しながら３０分〜１時間程度焼結して１５〜３０％の
気孔を持つ多孔性金属基体の第１ペレット１１を得る。

ここで、Ｓｃ２Ｏ３の粉末は価格及び特性を考慮する場
合に、多孔性金属基体容積の５０％以下である約１６ｗ
ｔ９（、以下が望ましく、顕著な効果を得るためには２
０％以１．である約２　Ｗ　ｔ％以１がよい。一方Ｓｃ
２Ｏ３にＯ８，Ｉ　ｒ、　Ｒｕ、　Ｒｅ及びこれらの合
金中から少なくとも１種以上の金属を混合した混合物を
使用しても、また１−記Ｗ粉末の代わりにＭＯまたはＴ
ａ粉末を使用してもよい。この時、Ｏｓ、　　Ｉ　ｒ、
　Ｒｕ、　Ｒｅまたはこれらの合金の混合比はＷに対し
て１０〜４０ｗｔ％である。

第２ペレット１２はバリウム、カルシウム、アルミン酸
塩にＩｎ２Ｏ３を２０〜５０％程度混合し、円管状のプ
レスジグに入れた後に１〜１０ｔ／ｃｍ２の圧力で圧縮
して成形する。ここで、円管状のプレスジグは焼結され
た第１ベレッｌ−１］。

の直径と同一な内径を持つようにし、このプレス成形に
は水を溶媒に使用せず、フェノール樹脂のような非水溶
性バインダーを使用する。

このようにして製造された第１ペレット１１−及び第２
ペレット１２はＷ、ＭｏまたはＴａからなる略Ｕ形のカ
ップ１３内に内蔵し、第１ペレット１１−の側面部とカ
ップ１３の１一部をレーザービム溶接または電気溶接等
で溶接して固定させた後にＷ、ＭｏまたはＴａからなる
スリーブ１４の一１部に嵌め込んでレーザービーム溶接
または電気溶接等で溶接し、スリーブ１４の内部にはＷ
−３％ＲｅにＡｌ２Ｏ３を被覆したヒーター１５を設置
して製造する。

（発明の効果） このように製造された本発明の貯蔵形ディスペンサー陰
極において第２ペレット１２に混合されているＩｎ２Ｏ
３は遊離Ｂａの生成を促進するのに寄り、するものであ
る。

これを通じて生成された遊離Ｂａは、第１−ペレッｌ−
］、　１に空孔部を通じて拡散されて、第］ペレッｌ−
ｉ−１の表面、即ち電子放出面に至るようになるとＢａ
−８Ｃ−０に表現される単分子−層を形成する。この単
分子層は仕事関数を大幅的に低下させるようになるが、
結論的に低いエネルギーの下でも熱電ｒの放出が可能に
なる。

以下、本発明の貯蔵形ディスペンサー陰極と従来の含浸
形陰極及びＯｓを被覆した従来含浸形陰極の飽和電流密
度の特性を２極管バルス力゛式で測定して第３図のグラ
フのような結果を得た。

第３図のグラフで知ることができるように本発明のディ
スペンサー陰極は７５０〜８００°Ｃの温度範囲でＩＯ
Ａ／ｃｒｎ２の飽和電流密度特性を持つもので従来のＯ
８を被覆した含浸形陰極に比べて約１．５０〜２００°
Ｃの低い温度で動作される。

そして、本発明の貯蔵形ディスベンザー陰極と１承来の
含浸形陰極のＢａ蒸発比を／１１す定して第４図のグラ
フのような結果を得た。

第４図のグラフで知ることができるように、本発明のデ
ィスベンザ−陰極はＢａ蒸発比が均一であり、非常に安
定する。

以ヒのように本発明に係る陰極は、約７５０〜８００℃
の低い温度で、約１０Ａ／ｃｍ２以１−の高い飽和電流
密度特性を持つので、高温動作によって発生される周辺
部品の変形及びヒーターの寿命の短縮を除去することが
でき、酸化物陰極に使用されるヒーターをそのまま採用
して使用し得るのはもちろん、超人型ブラウン管及びＨ
Ｄテレビジョン受像機においても高輝度及び高解像度を
得ることができるばかりでなく、含浸工程等のような複
雑な工程を経ることなく、簡単に製造し得るので製造原
価を節減し、大量生産する場合に従来の含浸形陰極より
よい品質を持つ効果をａする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の貯蔵形（Ｃａｖｉｔｙ　　Ｒｅ５ｅｒｖ
ｏｉｒ　　Ｔｙｐｅ）のディスペンサー陰極の断面図、
第２図は本発明の一実施例である貯蔵形ディスペンサー
陰極の断面図、第３図は本発明のディスベンザ−陰極と
従来の含浸形の陰極及びＯ８を被覆した従来の含浸形陰
極の飽和電流密度を比較して示したグラフ図、第４図は
本発明のディスペンサー陰極と従来の含浸形陰極のＢａ
蒸発比を比較して示したグラフ図である。 １１・・・第１ペレット １２・・第２ペレット １３・・・カップ １４・・・スリーブ １５・・・ヒータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金からなるグループ
   中から選択される少なくとも１種以上の金属粉末と、Ｏ
   ｓ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ及びこれらの合金からなるグルー
   プ中から選択される少なくとも１種以上の金属粉末と、
   Ｓｃ＿２Ｏ＿３を混合して成形、焼結した第１ペレット
   と、バリウム、カルシウム、アルミン酸塩及びＩｎ＿２
   Ｏ＿３を混合して成形した第２ペレットと、上記第１ペ
   レット及び第２ペレットが嵌め込まれて固定されるカッ
   プ及びこれを支持するスリーブを具備してなることを特
   徴とする貯蔵形ディスペンサー陰極。 ２、上記第１ペレットのＳｃ＿２Ｏ＿３が第１ペレット
   の総重量の１〜１６ｗｔ％であることを特徴とする請求
   項１記載の貯蔵形ディスペンサー陰極。 ３、上記第２ペレットのＩｎ＿２Ｏ＿３がバリウム、カ
   ルシウム、アルミン酸塩に対して２０〜５０ｗｔ％混合
   されることを特徴とする請求項１記載の貯蔵形ディスペ
   ンサー陰極。 ４、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ及びこれらの合金からなる
   グループ中から選択される少なくとも１種以上の金属を
   粒径が２〜３μｍの粉末状に加工し、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及
   びこれらの合金からなるグループ中から選択される少な
   くとも１種以上の金属を粒径が３〜８μｍの粉末状に加
   工して前記粉末等をＳｃ＿２Ｏ＿３と一緒に混合してプ
   レス成形した後に真空雰囲気で加焼し、水素雰囲気又は
   真空雰囲気で加熱しながら焼結して多孔性第１ペレット
   を得、 バリウム、カルシウム、アルミネートとＩｎ＿２Ｏ＿３
   を混合し非水溶性バインダーで圧縮成形して第２ペレッ
   トを得、 上記第１ペレット及び第２ペレットをカップに嵌め込ん
   で溶接した後にスリーブの上端部にカップを溶接して製
   造することを特徴とする貯蔵形ディスペンサー陰極の製
   造方法。