JPH02213027A - 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
イスプレィ装置等における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、酸化物熱陰極、特に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Ｇｄの酸化物、Ｓｎの酸化物、Ｔａの炭化
物、Ｔｉの炭化物、Ｌｉのうちの一種以上を添加した構
成をとることによって、特に高電流密度動作時における
陰極の長寿命化をはかる。

〔従来の技術〕

従来の例えば陰極線管の傍熱型の酸化物熱陰極は、第１
図に示すように、内部にヒータ（１）が収容配置された
Ｎｉ陰極筒体（２）の上端に、Ｍｇ、Ｗ、Ｓｉ等の還元
剤を有するＮｉ陰極基体金属（３）が配置され、これの
上に所定のモル比で構成された（８ａ、　Ｓｒ、　Ｃａ
）０の３元複合酸化物よりなる酸化物層（４）が５０〜
１００μの程度の厚さに塗着されてなる。

このような構成による酸化物熱陰極においては、その酸
化物層（４）の電気伝導度が低いことから、例えば上述
の構成で、ヒータ（１）に通電して陰極加熱を行って熱
電子を取り出す場合、特に高電流密度動作時においてそ
の電子の移動に伴って酸化物層（４）にジュール熱が発
生し、この酸化物層（４）の温度を必要以上に上昇させ
、これによって酸化物層中のＢａの蒸発を顕著に生じさ
せる。その結果、酸化物層におけるＨａの著しい減少を
招来する。すなわち、熱電子放出は、例えば、 ６ＢａＯ＋Ｗ　　−４８ａＪＯ＝　＋３Ｂａによる自由
Ｂａの発生によって行われるが、この反応が必要以上の
温度によって激しく生ずると、この反応等による基体金
属（３）と酸化物層（４）との間にＢａＪＯ，等の中間
層が顕著に発生し、これが基体金Ｒ（３）中の還元剤及
び酸化物層（４）中のＢａの相互拡散を阻害し、熱電子
のエミッションを阻害する。また、著しくＢａの蒸発を
生じさせ、これが、例えば陰極線管において陰極と対向
する第１グリツド等に蒸着することによるいわゆるグリ
ッドエミッションの問題が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した酸化物層における主としてジュール
熱に基づく温度上昇による陰極の寿命の短縮化の課題を
解決して、高電流密度動作によっても陰極の長寿命化を
はかることができるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、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、特にＧｄの酸化物、Ｓｎ
の酸化物、Ｔａの炭化物、Ｔｉの炭化物、Ｌｉのうちの
一種以上を添加する。

〔作用〕

上述の本発明構成によれば、その電流密度の変化に対す
る温度変化の測定結果を第２図中曲線（２１）、　（２
２）、　（２３）、　（２４）　及び（２５）に示し、
従来の酸化物陰極における同様の測定結果を曲線（２０
）で示す。第２図の縦軸は、陰極にエミッションを発生
させない程度の通電すなわち予備加熱状態、例えば酸化
物表面が８００℃程度に加熱された状態をＯとして示し
たものである。これら曲線（２１）〜（２５）と曲線（
２０）とを対比して明らかなように、本発明によれば、
電流密度を高めた場合における酸化物の温度変化すなわ
ちジュール熱による温度上昇を充分抑制できることがわ
かる。

Ｃ実施例〕 第１図に示すように還元剤、例えばＭｇ、Ｗ、Ｓｉ等を
含むＮｉ基体金属（３）上にＧｄもしくはＳｎの酸化物
、またはＴａもしくはＴｉの炭化物、あるいはＬｉを１
〜５重量％添加する。以下本発明による陰極の実施例に
ついて説明する。

実施例１ それぞれ粒径が５〜２０μｍのアルカリ土類金属の炭酸
塩（Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａ）　ＣＬ　と、Ｇｄ２Ｏ３の
各粉末をバインダと共に酢酸イソアミル、酢酸エチル等
の溶剤に溶かした溶液を用意し、これをスプレー法によ
って還元剤のＭｇを含むＮｉ基体金属（３）上に吹き付
け、これを例えば電子銃の陰極として組み込み、陰極線
管管体内に配置し、管体内を排気し、この排気時の加熱
等による活性化処理を行って５０μｍ〜１００μｍの厚
さの酸化物層（４）を形成する。このようにして酸化物
層（４）中にＧｄ酸化物が全体の固形分に対して１重量
％添加した酸化物層（４）を有する熱陰極を構成した。

この場合の高電流密度に対する酸化物層の表面温度が８
００℃程度で電子散出が未だ生じない温度を０とし、こ
れからの相対的温度変化の測定結果は第２図中曲線（２
１）となった。

上記実施例１においてＧｄ、０３　に代えて５ｎ０２を
３重量％添加して得た熱陰極を構成した。この場合の同
様の測定結果は第２図における曲線（２２）となった。

また同様に実施例１において、各Ｇｄ、０３　に代えて
それぞれ１重景％のＴａＣ，ＴｉＣを添加してそれぞれ
熱陰極を作製した。これらにおける電流密度に対する酸
化物層の温度変化は、それぞれ曲線（２３）及び（２４
）となった。

実施例２ 共沈法によって（Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａ）　ＣＯｓ　粉
末の作製にあたり、そのＬｌを不純物として添加した。

すなわち、硝酸水溶液中にＢａ、　Ｓｒ、　Ｃａと共に
Ｌｌを分散し、ＣＯ。

をもったアルカリ沈澱剤を混入し、Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃ
ａとＬｌの複合炭酸塩を作製した。この炭酸塩を用いて
実施例１と同様の方法を適用して熱陰極を作製した。

このようにして得た酸化物層（４）は、アルカリ土類金
属酸化物の結晶中にＬｉが取り込まれた構造を有するも
のと思われるが、このようにして得た熱陰極の同様の電
流密度に対する温度変化の測定結果は、第２図中曲線（
２５）で示すようになった。

尚、第２図中に、酸化物層に添加物を含まない従来の熱
陰極についての電流密度に対する温度変化の測定結果を
曲線（２０）で示す。

このように曲線（２０）と、曲線（２１）〜（２５）と
を比較して明らかなように、本発明による熱陰極は高い
電流密度においても温度変化が小さい。

またこれら各熱陰極の温度変化に対するエミッション量
の変化の測定結果を第３図に示す。この場合、その電流
密度は０．７＾／ｃｒｄの高電流密度の測定結果を示す
。同図において○印（ａ、　ｂ、　ｃ、　ｄ）はそれぞ
れｃｄ、ｏ２．５ｎｏ２．　ＴａＣ，ＴｉＣを添加した
本発明による陰極の測定結果で、ＯＥＩ］ｅは添加物を
含まない従来の陰極、ＯＥ！Ｊｆ、ｇ、ｈは、本発明以
外の添加物１ｒｃ、　ＳｉＣ，１ｒ０２を添加した場合
で、これらを比較して明らかなように酸化物層の表面温
度の変化に伴ってエミッション量が低下するということ
がわかると共に本発明による熱陰極によればエミッショ
ン量の変化量が小さいこと、従って長寿命化がはかられ
ることがわかる。

そして、これらＧｄ、　Ｓｎの酸化物、Ｔａ、Ｔｉ　の
炭化物、Ｌｉの各添加は、基体金＠（３）の全体に対し
１〜５重量％においてエミッション効率を害うことなく
ジュール熱の低減化がはかられる。

〔発明の効果〕

本発明構成によれば、特定されたＧｄ、　Ｓｎの酸化物
、またはＴａ、Ｔｉ　の炭化物あるいはＬｌの添加によ
って高電流密度の動作時においてもそのジュール熱によ
る温度変化が効果的に抑制され長寿命化がはかられるの
で、特に高輝度陰極線管等に適用して実用上の利益が大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する陰極装置の一例の路線的断面
図、第２図は電流密度に対する温度変化の関係の測定結
果を示す図、第３図は温度変化に対するエミッション量
の変化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。

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、 上記酸化物層にＧｄの酸化物、Ｓｎの酸化物、Ｔａの炭
   化物、Ｔｉの炭化物、Ｌｉのうちの一種以上を添加して
   なることを特徴とする酸化物熱陰極。