JPH02201841A - 酸化物熱陰極 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は例えばテレビジョン受像機を始めとする各種デ
イスプレィ装置の陰極線管等の電子管に用いられる酸化
物熱陰極に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、アルカリ土類金属の酸化物からなる酸化物層
を有する酸化物熱陰極において、その酸化物層に還元剤
のＮｉ合金粉末を添加してなり高電流密度動作での寿命
の改善をはかる。

〔従来の技術〕

通常の防熱型の酸化物熱陰極を用いた陰極装置は、例え
ば第１図に示すように内部にヒータ（１）が収容配置さ
れた陰極筒体（２）の上端にＭｇ、Ｗ、Ｓｉ等の還元剤
を含むＮｉより成る陰極基体金属（３）が配置され、こ
れの上に（Ｂａ、５ｒ）Ｏの２元酸化物或いは（Ｂａ、
Ｃｒ、Ｃａ）０の３元酸化物等よりなる酸化物層（４）
が塗着されてなる。

このような構成においてヒータ（１）の通電による加熱
によってＮｉ基体金属（３）中に添加されたＷ。

Ｍｇ、Ｓｉ等の還元剤が酸化物層（４）の酸化物と例え
ば下記（１）及び（２）式等の反応を生じせしめること
によって電子放出を行うようになされている。

６ＢａＯ＋Ｗ−＋Ｂａ：＋ＷＯ６＋３Ｂａ　　・・・・
”　　（１）ＢａＯ＋Ｍｇ−＋ＭｇＯ＋Ｂａ　　　　　
−−（２）このような反応の進行によって電子放出が続
けられるがこの場合基体金属（３）と酸化物層（４）と
の界面に例えば上記（１）式の反応によるＢａ１ＷＯａ
のようないわゆる中間層が形成され、これが時間と共に
厚く成長してくる。そしてこのような中間層が厚く成長
するとＢａＯ及び還元剤Ｗ、Ｍｇ、Ｓｉ等の拡散を阻害
し、上述した反応の進行が遅くなり自由Ｂａへの生成及
び供給が低下し電子放出が減少し、遂には酸化物陰極の
実質的使用不能すなわち寿命となる。この場合、酸化物
Ｎ（４）中のＢａはＮｉ基体金属（３）の界面近傍のも
のは自由Ｂａ生成に寄与して消費され、また酸化物層（
４）の表面付近のものは蒸発して消費されるが、酸化物
層の中央部のものは寿命を来した状態においても初期値
の８０〜９０％が消費されずに残っていることが分かっ
た。

一方また、この酸化物層（４）の中央部のＢａＯを有効
に消費させるために酸化物層中に還元性のＷ。

Ｓｉ、Ｍｇ等の金属あるいはこれらの酸化物を添加して
酸化物層（４）内部で自由Ｂａの生成を行わせようとす
る試みもある。

ところがこのような方法による場合、例えば粉末を酸化
物層中に添加すると、確かに例えば前記（１）式の反応
が酸化物層（４）内で起こり易くなることによって自由
Ｂａの生成が効率よく行われ電子放出に寄与するが、基
体金属（３）との界面で起こる反応は、基体金属（３）
中に含まれている数％例えば４％のＷとの反応であり、
これに対し酸化物層中においてはＷ１００％の粉末との
反応であることから、酸化物層中での反応は界面での反
応に比べて著しく速いことから、この酸化物層中のＷ粒
子の囲わりにＢａ５Ｏ，なる中間層が成長し易く、実際
上は基体金属（３）との界面での寿命低下現象と同様の
現象がかなり速い時期で酸化物層中に生じてしまう。し
たがってＷ等の還元剤粉末を酸化物層中に添加すること
によって初期においては良好な電子放出がなされるもの
の、実際は効果的に長寿命化をはることができていない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明においては上述した酸化物熱陰極における特に高
電流密度動作時に問題となる寿命の低下の課題の解決を
はかることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては第１図に示すように、アルカリ土類金
属の酸化物からなる酸化物層（４）を有する酸化物熱陰
極においてその酸化物層（４）にＷ、　Ｍｇ。

Ｓｉ等の還元剤の特にＮｉ　との合金粉末を添加する。

ここにこの還元剤のＮｉ合金粉末の粒径は実際上５９ｍ
以下とし、また還元剤のＮｉ合金粉末の酸化物層（４）
における固形分全体に対する割合は１〜５０重量％に選
定する。

〔作用〕

上述の本発明構成によれば、酸化物層中（４）に還元剤
とＮｉ合金の粉末の形で還元剤を含ましめるので、酸化
物層（４）と基体金属（３）との間で生じさせる反応と
、同程度の反応が酸化物層（４）中において生じるよう
にすることができる。したがって酸化物層（４）中での
反応による電子放出作用が界面での反応に加えられるこ
とによって高電流密度動作を行った場合においても、高
電流密度動作を行わない場合の寿命と同程度の寿命が得
られる。あるいは通常使用の電流密度では、従来に比し
格段の長寿命化がはかられる。

〔実施例〕

第１図に示すようにヒータ（１）を内蔵するＮｉ金属筒
体（２）の上端にＷ、Ｍｇ、Ｓｉ等の還元剤を例えば４
重量％含むＮｉ基体金属（３）を配置する。そしてこれ
の上に、酸化物層（４）を塗着する。特に本発明におい
てはこの酸化物層（４）中にＷＭｇ、Ｓｔ等の還元剤と
のＮｉ　との合金粉末を添加する。この場合の還元剤と
Ｎｉの合金粉末は、酸化物層の固形分に対して１〜５０
重量％とじ、その粒径は、酸化物層（４）の厚さの７割
程度以下の直径、すなわち酸化物Ｎ（４）の厚さが７０
摩程度であることから５０總程度以下に選定する。

実施例Ｉ Ｎｉ金属基体（３）と同等の組成のＷとＮｉ　との合金
すなわちＷが４％のＮｉ合金粉末を、例えば機械的に粉
砕あるいは圧潰粉砕あるいは噴霧法等の微粉末化によっ
て形成する。

この微粉末を酸化物Ｎ（４）の構成材料の例えば３元炭
酸塩（Ｂ　ａ　＋　Ｓ　ｒ　＋　Ｃａ　）　Ｃ０３の粉
末と共に酢酸イソブチル、酢酸エチル等の溶剤にバイン
ダと共に混練した溶液すなわちペーストを作製し、充分
ローリング混合する。その後、この溶液をスプレーによ
ってＷが４％含むＮｉ基体金属（３）上に塗着する。そ
の後このようにして得た陰極を例えば陰極線管における
電子銃の陰極装置として用いて組み込み、管体の封止、
排気時の加熱等を経て活性化し、基体金属（３）上に酸
化物層（４）を作製する。

このようにして得た熱陰極はヒータ（１）への通電加熱
による加熱によって酸化物Ｎ（４）中においても酸化物
層（４）と基体金属（３）との間の界面において生ずる
例えば前記（１）式の反応と同等の反応を生じさせる。

このようにして電子放出が行われる。

なお上述した例においては、酸化物層（４）中にＷ−Ｎ
ｉ合金粉末を添加した場合であるが他のＭｇ。

３ｉ等の一種もしくは一種以上の各還元剤を添加した合
金粉末を酸化物Ｎ（４）に添加して構成することができ
る。

上述の実施例１による熱陰極を用いて構成した陰極線管
においてその平均電流密度を０．７Ａ／ｃ４でランニン
グさせた場合の、エミッションの初期の値を１００％と
した時間に対する変化量を測定した結果を第２図中曲線
（２１）に示す。同図において曲線（２２）は酸化物層
（４）に還元剤を添加しない従来−般の熱陰極の同様の
ランニング条件下のエミッション特性の測定結果を示す
もので、本発明による場合は従来のものに比し格段に長
時間の高電流密度動作を行うことができることがわかる
。

〔発明の効果］ 上述したように本発明によれば、この酸化物層（４）に
還元剤を基体金属におけると同等の効果を生ずるように
Ｎｉ合金粉末の状態で添加したことによって、ＢａＯと
合金中の還元剤の接触面積が増し、反応速度を速めずに
自由Ｂａの生成量を増加でき、この酸化物層中での還元
反応が酸化物層と基体金属（３）との間における酸化還
元反応と同等に行われることによって長寿命化がはから
れ、高電流密度動作を行う場合でも通常程度の電流密度
動作と同等の寿命を保持することができる。また従来と
同程度の高電流密度動作を行わす場合には従来に比し格
段に長寿命化を図ることができることから各種陰極線管
、すなわち電子管に適用して電子管の長寿命化、高輝度
化をはかることができ実用に供してその利益は大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による酸化物熱陰極を適用する陰極装置
の一例の路線的断面図、第２図はエミッションの時間経
過の変化による寿命の測定結果を示す図である。 （３）は基体金属、（４）は酸化物層である。 階梧乾ｒｎｒｔｒｒ面図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルカリ土類金属の酸化物からなる酸化物層を有する酸
   化物熱陰極において、 Ｗ、Ｍｇ、Ｓｉ等の還元剤のＮｉ合金粉末が酸化物層中
   に添加されてなることを特徴とする酸化物熱陰極。