JPH02276128A

JPH02276128A - 電子管用ヒータ及びそれを備えた含浸型陰極構体

Info

Publication number: JPH02276128A
Application number: JP1095667A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Miyazaki; 大輔宮崎; Takeshi Yoshii; 好井　毅
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-15
Filing date: 1989-04-15
Publication date: 1990-11-13
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083976B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば陰極線管や撮像管などに使用して好
適な電子管用ヒータ及びそれを備えた含浸型陰極構体に
関する。

（従来の技術）傍熱型陰極用ヒータは、一般にタングステン或いはレニ
ウム−タングステンからなるコイル状に巻回された金属
線の表面に、粒径１，５μｍのアルミナ粒子を電気泳動
法、吹付は法等で被覆後、更にアルミナ粒子とタングス
テン粒子からなるダーク層を被覆し、焼成することで形
成される。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記のようにして形成された従来のヒータは
、焼成時に変形が生じ易く、又、アルミナ層にクラック
が生じ易い。これは第１０図（ｂ）に示すように、金属
線とダーク層との距離が近くなっており、凹凸を存する
アルミナ層は強度か弱く、クラックの原因となる。特に
、含浸型陰極用として用いる場合には、ヒータ温度が従
来より数百文鳥いため、変形成いはクラックに起因して
ヒータ・カソード間の絶縁不良が生じ、ヒータ断線が起
こるという問題があった。

この発明は、変形やクラックが生じ難く、絶縁耐圧が優
れたヒータ及びそれを備えた含浸型陰極構体を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、ダブルヘリカルに巻回された金属線と、こ
の金属線に被覆された絶縁アルミナ層と、この絶縁アル
ミナ層に被覆されたダーク層とを有する電子管用ヒータ
において、上記絶縁アルミナ層は、アルミナ粒子が９９
．８９６以上の純度で平均粒径が７乃至１２μｍの範囲
であり、且つ上記アルミナ粒子の粒度分布が粒径１５μ
ｍ以上の粒子及び粒径６μｍ以下の粒子をそれぞれ１０
乃至３０重量％の範囲であって残部が６乃至１５μｍの
範囲の粒子となるように混合されてなる電子管用ヒータ
である。

又、この発明は、陰極基体と、この陰極基体を支持する
陰極スリーブと、この陰極スリーブ内に内装されるこの
発明のヒータを備えてなる含浸型陰極構体である。

（作用）この発明によるヒータを用いれば、ヒータ・カソード間
の絶縁耐圧性が著しく向上し、含浸型陰極の動作温度が
高いことに起因する耐圧不良を未然に防止することが出
来る。

（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。

この発明のヒータ１は第１図に示すように構成され、ダ
ブルヘリカルに巻回された芯線となる金属線２と、この
金属線２に被覆された絶縁アルミナ層３と、この絶縁ア
ルミナ層３に被覆されたダーク層４とからなっている。

この場合、絶縁アルミナ層３は、アルミナ粒子が９９．
８％以上の純度で平均粒径が７〜１λμｍであり、且つ
アルミナ粒子の粒度分布が粒径１５μｍ以上の粒子及び
粒径６μｍ以下の粒子をそれぞれ１０〜３０重量％含ん
でいる。又、このような絶縁アルミナ層３の厚さは、７
０〜１５０μｍの範囲に設定されている。そして、絶縁
アルミナ層３の充填密度は、５０〜７０％の範囲に設定
されている。尚、このアルミナ粒子は、溶融アルミナを
粉砕して作られている。

又、上記のダーク層４は、タングステンとアルミナの混
合粒子からなっている。

次に、上記の数値に設定した理由について、述べること
にする。

■　使用するアルミナ粉子の純度について、９９．８％
以上が必要な理由は、第３図に示す通りである。即ち、
純度以外の因子をこの発明の実施例と同様にして純度と
耐圧不良発生率との関係を調べた結果、９９．８％以上
で耐圧不良発生率が０％となった。

尚、耐圧不良発生率は、各々の純度でコーティングした
ヒータを各５０個ｎ１定して求めた。耐圧不良試験は、
ヒータ温度について、定格６，３Ｖに対し７ｖで実施し
、ヒータ・陰極間の電圧はＤＣｌｏｏＶから１分間に１
００ｖ毎ずつ高めて実施し、１００ＯＶ以下で絶縁破壊
したものを不良とした。

■　平均粒径と耐圧の関係について、実験により求めた
。条件はヒータ温度について、定格６．３ｖに対し７ｖ
で実施し、ヒータ・カソード間の電圧はＤＣｌｏｏＶか
ら１分間に１００ｖ毎ずつ高めて実施した。このときの
充填率、コーティング厚は、同一条件とした。その結果
を、第４図に示す。この結果より、平均粒径は７〜１２
μｍが絶縁耐圧に優れている。ことが判明した。

１２μｍ以上では、焼成強度不足、７μｍ以下では変形
、クラックに起因して絶縁耐圧が劣化することが判明し
た（第５図、第６図の充填率５０〜７０％においてクラ
ック発生率、コーティング粉落ち発生率が０％でないサ
ンプルが７μｍ以下の粒子）。

この７〜１２μｍの平均粒径を用いて、充填密度を５０
〜７０％にするには、第７図に示すように、各々１０〜
３０ｆｆｉ量％含んでいることが必要である（第７図は
平均粒径が９．０μｍの時の実験データ）。

■　コーティングの厚さに関しては、第８図にコーティ
ング厚と絶縁耐圧の関係を示す。この第８図から明らか
なように、７０μｍ以下では急激に耐圧が劣化する。そ
して、７０μｍ以上では、はぼ耐圧値は比例することが
明らかである。しかし、コーティング厚は陰極径の大き
さから制約を受け、且つコーティング厚が厚くなればな
る程、陰極温度の上昇スピードが遅くなる。例えば、出
画時間（ヒータをオンしてから出画するのに十分なエミ
ッシヨンが出る時間を言い、温度上昇が速いほど出画時
間は短い）とコーティング厚との関係は、１２０μｍで
５．７秒、１５０μｍで７．０秒、２００μｍで１０．
０秒である。

このことを考慮すると、コーティング厚は７０〜１５０
μｍの範囲が妥当である。

■　充填密度に関しては、粒度調合により充填密度を変
化させることが出来る。充填密度とクラック発生率（変
形発生率）、絶縁破壊電圧、コーティング粉落ち発生率
の関係をそれぞれ第５図、第９図、第６図に示す。この
結果より、充填率５０〜７０％がクラック発生率、コー
ティング剥がれ発生率が少なく、その結果、絶縁破壊電
圧が＾くなっていることが明らかである。

又、焼成時の変形の発生は、クラック発生率とほぼ一致
することが明らかとなった。

■　アルミナ粒子の製造方法には、溶融アルミナを粉砕
する以外に、バイヤー法、アンモニウム明ばんの熱分解
法（水酸化アルミを硫酸と反応させ、硫酸アルミにした
後、硫安と反応させてアンモニウム明ばんを作り焼成す
る方法）等があるが、焼成時の粒子の収縮を考慮すると
、粒子の収縮がない溶融アルミナを粉砕方法で作った粉
末を用いるのが、クラック発生即ち変形がなく、耐圧も
優れた結果が得られる。

さて次に、上記のような絶縁アルミナ層３の製造方法に
ついて述べておく。

平均粒径９．０μｍ１３０μｍ以上が２．３重量％、３
０〜１５μｍが１５．３重量％、１５〜６μｍが５７．
４重量％、６μｍ以下が２５．０重量％の粒度分布を有
する溶融アルミナの粉砕粒で、純度９９．８５％以上を
有するものを用いた。

このアルミナ粒子の粒度分布は、吹付は法により被覆し
た場合、５５％の密度になるように調整しある。このア
ルミナ粒子を酢酸エステルに２重量％のニトロセルロー
スを添加した溶媒重量比で１：１．４（−アルミナ：溶
媒）・に混合し、この混合物を吹付は法により片厚１０
０μｍに被覆した。

吹付けは均一な厚み（肉厚が偏らないように）に付着す
るよう、吹付はノズルを様々な角度に取付けである。

この後、更に平均粒径１μｍのタングステンと平均粒径
２μｍのアルミナ粉とバインダーが重量比で１：４：５
に混合しである混合物を吹付は法によりダーク層４に片
厚２０μｍ被覆する。

このダーク層４は、ヒータ１の熱を効率良く陰極へ供給
するのに効果がある。

このように、アルミナを塗布したヒータを乾燥した後、
約１７００℃の水素中で焼結させた。

但し、焼結時間は、従来例の場合の２倍とした。

尚、上記のようなこの発明のヒータ１において、絶縁ア
ルミナ層のアルミナ粒子中の不純物を構成する主な元素
はＮａであり、当然Ｎａ＋イオンとして、アルミナ粒子
中を動くので、Ｎａは少ない方が絶縁耐圧は向上する。

又、平均粒径・粒度分布・粒子の姿様の項目を、既述の
ようなアルミナ粒子を用いることにより、焼成時の強度
は十分な物が得られ、且つ焼成時の変形は少ない。即ち
、平均粒径を大きく且つ溶融アルミナ粉砕品を用いるこ
とで、焼成時の収縮を抑えることが出来、その結果、ヒ
ータ変形を防止することが出来る。

更に、粒度分布を幅広く、即ち、充填率が５０〜７０２
６の充填になるような分布粒子を用いることで、焼成時
の絶縁アルミナ層強度を十分な物に出来る。

尚、完成品は、第１０図（ａ）に示すように、金属線と
ダーク層との距離が離れており、従来例である同図（ｂ
）に比べ凹凸がない。

又、この実施例では、吹付は法によりアルミナ粒子を塗
布したが、これに限らず電着法でも行なえる。

さて最後に、上記のような電子管用ヒータ１を備えた含
浸型陰極構体の一実施例について説明すると、この発明
の含浸型陰極構体は第２図に示すように構成され、図中
の符号５は陰極基体であり、例えば粒径３μｍ程度のタ
ングステン粉末を比重１６程度になるように焼結し、そ
の多孔質タングステン基体にＢａＯ１ＣａＯＳＡＮ２０
ｓよりなる電子放射物質を含浸して得られるもので、カ
ップ状固定部材６内に設けられている。この固定部材６
は、高融点金属よりなる陰極スリーブ７の一端にろう材
により接合されている。この陰極スリーブ７内には、陰
極基体５が所望の動作温度になるように、加熱するため
のヒータ１が配設されている。勿論、このヒータ１は上
記のこの発明にょるヒータである。

又、陰極スリーブ７の外側には、所定間隔をおいて同軸
的に筒状ホルダー８が配設され、陰極スリーブ７は複数
例えば３個の短期状ストラップ９を介してこのホルダー
８に支持されている。この場合、ストラップ９の一端が
陰極スリーブ７の下端部に取付けられ、他端がホルダー
８の上端部に取付けられている。

［発明の効果］この発明によれば、ヒータは上記のような数値に設定さ
れ、このヒータを備えた含浸型陰極構体を使用した電子
管においては、ヒータ・カソード間の絶縁耐圧特性が従
来より１．５〜２倍程度向上することが出来、含浸型陰
極構体の動作温度が高いことに起因する耐圧不良を防止
することが出来た。

尚、第１０図（ａ）及び（ｂ）はこの発明と従来例との
各ヒータにおける断面を示す３５倍の顕微鏡写真である
が、従来例では金属線とダーク層との距離が近くなって
おり、凹凸を有するアルミナ層は強度が弱く、クラック
の原因となる。この結果１、耐圧特性が悪い。

しかし、この発明では金属線とダーク層との距離が離れ
ており、従来例に比べ凹凸がない均一な絶縁アルミナ層
及びダーク層が形成されているので、耐圧特性が優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る電子管用ヒータを示
す正面図、第２図はこの発明の別の一実施例に係る電子
管用ヒータを備えた含浸型陰極構体を一部切欠いて示す
斜視図、第３図はこの発明のヒータの絶縁アルミナ層に
使用するアルミナ粒子の純度と耐圧不良発生率との関係
を示す特性図、第４図は同じく平均粒径と絶縁破壊電圧
との関係を示す特性図、第５図は同じくアルミナ充填率
とクラック発生率との関係を示す特性図、第６図は同じ
くアルミナ充填率とコーティングの粉落ち発生率との関
係を示す特性図、第７図は同じくアルミナ粉子とアルミ
ナ充填率との関係を示す特性図、第８図は同じくコーテ
ィングの厚さと絶縁破壊電圧との関係を示す特性図、第
９図は同じくアルミナ充填率と絶縁破壊電圧との関係を
示す特性図、第１０図（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発
明と従来例の各電子管用ヒータにおける断面の粒子構造
を示す顕微鏡写真である。１・・・ヒータ、２・・・金属線、３・・・絶縁アルミ
ナ層、４・・・ダーク層、５・・・陰極基体、７・・・
陰極スリーブ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図アルミナ充填率　（＠ム）アルミナ充填率（ａム）第図アルミナ粒子ｃ重！Ｏん）笛闇 −トーーーー本発明第図第１０

Claims

【特許請求の範囲】（１）ダブルヘリカルに巻回された金属線と、この金属
線に被覆された絶縁アルミナ層と、この絶縁アルミナ層
に被覆されたダーク層とを有する電子管用ヒータにおい
て、上記絶縁アルミナ層は、アルミナ粒子が９９．８％以上の純度で平均粒径が７乃至１２μｍの範
囲であり、且つ上記アルミナ粒子の粒度分布が粒径１５
μｍ以上の粒子及び粒径６μｍ以下の粒子をそれぞれ１
０乃至３０重量％の範囲であって残部が６乃至１５μｍ
の範囲の粒子となるように混合されてなることを特徴と
する電子管用ヒータ。（２）陰極基体と、この陰極基体を支持する陰極スリー
ブと、この陰極スリーブ内に内装される上記請求項１の
電子管用ヒータを備えたことを特徴とする含浸型陰極構
体。