JPH02288040A - 電子管用陰極 - 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〕 この発明は、ＴＶ用ジブラウン管どに用いられる電子管
用陰極に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、１はシリコン
（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を微
量含む主成分力５ニツケルからなる有底筒状の基体、２
はこの基体１の底部上面に被着され、少なくともバリウ
ム（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるい
は／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸
化物からなる電子放射物質層、３は上記基体ｌ内に配設
されたヒータであり、加熱により上記電子放射物質層２
から熱電子を放出させるためのものである。

かかる構成の電子管用陰極において、基体１への電子放
射物質層２の被着は次のようにして行われる。まず、ア
ルカリ土類金属（Ｈａ、　Ｓｒ、　Ｃａ）の三元炭酸塩
からなる懸濁液を基体ｌの底部上面に塗布し、真空排気
工程中にヒータ３によって加熱する。この時、アルカリ
土類金属の炭酸塩はアルカリ土類金属の酸化物に変化す
る。その後、アルカリ土類金属の酸化物の一部を還元し
半導体的性質を有するように活性化を行い、基体１上に
アルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射物質層２を
得る。

上記活性化工程においては、アルカリ土類金属の酸化物
の一部は次のように反応する。即ち、基体ｌ内のシリコ
ン、マグネシウム等の還元性元素は、拡散によりアルカ
リ土類金属の酸化物と基体１との界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えば、アルカリ土類金
属酸化物が酸化バリウム（ＢａＯ）であれば、次式（１
）、　（２）のように反応する。

ＢａＯ＋％Ｓｉ　＝Ｂａ十％５ｉＯｚ　　　　　−・−
・・−（１）ＢａＯ＋阿ｇ　＝Ｂａ＋　ＭｇＯ−（２）
この反応により基体１上のアルカリ土類金属酸化物の一
部が還元され、酸素欠乏型の半導体となり、陰極温度？
００〜ａ　ｏ　ｏ　’ｃの動作温度で０．５〜０．８　
Ａ／ｃｄの電子放射が得られることになる。

ところが、上記電子管用陰極では、電子放射が０゜５〜
０．８Ａ／ｃ艷以上の電流密度は取り出せない。

その理由として、アルカリ土類金属酸化物の一部を還元
反応させた場合、上記（１）、　（２１式から明らかな
ように、基体ｌとアルカリ土類金属酸化物層との界面に
５ｉｆｔ、　ＭｇＯあるいはＢａｄ−３ｉｎ、などの複
合酸化物層（中間層）が形成され、この中間層が高抵抗
層となって電流の流れを妨げること、及び上記中間層が
基体ｌ中に還元性元素（Ｓｉ、　Ｍｇ）が電子放射物質
層２の表面側へ拡散するのを妨げるため十分な量のバリ
ウム（Ｂａ）が生成されないことが考えられている。つ
まり、電子管動作中に基体１と電子放射物質層２との界
面近傍、特に基体１表面近傍のニッケル結晶粒界と上記
界面より１０ｐ１程度電子放射物質層２内側の位置に上
記中間層が偏析するため、電流の流れ及び電子放射物質
層２表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、高電流密
度下の十分な電子放出特性が得られないという問題があ
った。

これに対して、特願昭６０−２２９３０３号の出願には
、基体に０．０１〜０．５重量％の希土類金属を含有さ
せる手段が示されている。これは電子放射物質層を基体
に被着形成する際の上記活性化時にアルカリ土類金属の
炭酸塩が分解するとき、あるいは陰極としての動作中に
酸化バリウムが解離反応を起こすときの基体の酸化反応
を防止しようとするものである。そして又電子放射物質
層中への基体含有の還元性元素の拡散を適度に制御し、
該還元性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と
電子放射物質層界面近傍に集中的に形成されることを防
止し、中間層を電子放射物質層内に分散させようとして
いる。つまり、この第２の従来例の電子管用陰極は、上
記中間層の分散により１〜２＾／ｄ程度の高電流密度動
作でのエミッション劣化が少なくなるという優れた特性
を有するものである。しかし、この電子管用陰極におい
ても、２Ａ／ｄを超える例えば２．５八／Ｃ−の高電流
密度動作ではエミッション劣化が大きいという問題があ
る。

次に特願昭６０−１６０８５１号の出願には、電子放射
物質層に０．１〜２０重量％の希土類金属酸化物を含有
させることにより、上述の第２の従来例と同様に基体酸
化を防止し中間層を分散させるという技術が示されてい
る。この場合上記と同様に２Ａ／ｃ艷の高電流密度動作
でエミッシヨンの劣化を少なくできる。しかしながら２
Ａ／ｃ艷以上の高電流密度動作においては電子放射物質
層を流れる電流によるジュール熱でバリウムの蒸発が顕
著になり、電子放射特性が劣化することがある。

この発明者等は上記のような問題点を解消するために、
先に主成分がニッケルからなる基体上に、少なくともバ
リウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とし、こ
れにスカンジウムの化合物と、アルミニウム、シリコン
、チタン等の酸化物の１種とを含んだ電子放射物質層を
被着させた電子管陰極管を提案した。

そしてこれにより上述の２Ａ／ｃｉｉを超える高電流密
度動作においても長期に安定したエミッション特性を示
す電子管用陰極を提供することができた。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら上記発明者等による先の提案の電子管用陰
極において、特に長時間の使用後の電子管陰極の基体と
電子放射物質層との被着界面に非常に稀ではあるが剥離
を生じ、これが該電子管陰極のエミッション特性を低下
させる重大な原因となり、製品の信鯨性を低下させる問
題があった。

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、主成分がニッケルからなる基体上に、第１
層として少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸
化物にスカンジウム金属粉を含む混合物を被着させ、更
にこの第１層上に少なくともバリウムを含むアルカリ土
類金属酸化物を被着し、電子放射物質層を形成したこと
を特徴とする電子管用陰極である。

〔作　用〕

この発明においては、基体上に先づ第１層として少なく
ともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物にスカンジ
ウム金属粉を含む混合物が被着され、そして更にその上
にバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を被着し、こ
れによって電子放射物質層が形成される。

従って上記電子放射物質層は、第１層中のスカンジウム
金属の存在により常法による熱処理時にこれが基体に強
固に被着され、そしてこの第１層の他のアルカリ土類金
属酸化物と第２Ｎのそれが事実上同一で相互になじみが
良く、結果的にそれら界面での耐剥離性を著しく増大さ
せることになる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

この図において、１は主成分がニッケルからなる基体で
あり、この基体１中にはＳｉ、　Ｍｇなどの還元剤が含
有されている。

次に４は、上記基体ｌの底部上面に被着された少なくと
もバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物にスカンジウ
ム金属粉を含む第１の混合物層である。この第１の混合
物層４に用いられるスカンジウム金属粉の粒度としては
、平均粒径２μ程度が望ましいが１〜５μの範囲が良い
、この下限以下ではこの発明の目的とする電子放射物質
層との界面被着強度が不充分となり、又上限を超えると
被膜強度を低下させることになりいづれも好ましくない
、用いるバインダーとしては、特に限定はないが、例え
ばニトロセルローズを含む酢酸ブチルラッカー等が望ま
しい、上記スカンジウム金属粉は、これを上記従来技術
での説明のような少なくともバリウムを含むアルカリ土
類金属酸化物を含むバインダー中に１〜２０重量％、好
ましくは約３重量％程度分散させスプレー法等により塗
布し乾燥させる。乾燥膜厚としては１０〜２０．望まし
くは１０ミクロン程度とするのが好ましい。

そして更に水素雰囲気中、１０００°Ｃ，５分程度の熱
処理を行うのである。

次に５は、上記の第１の混合物層４上に被着された電子
放射物質層であり、具体的にはバリウム。

ストロンチウム、カルシウムの三元酸化物を主成分とし
たものである。上記バリウムなどのアルカリ土類金属酸
化物は、上述した如くはしめ炭酸塩で混合し、従来と同
様に、常法の如く炭酸塩から酸化物への分解過程及び酸
化物の一部を還元する活性化過程を経て形成される。

第３図はこの発明の具体例として、主成分がニッケルか
らなる基体に、バリウム、ストロンチウム、カルシウム
の酸化物に平均粒径２ミクロンのスカンジウム金属粉を
１０重景％混合したものを塗布し、乾燥膜厚として１０
ミクロンの厚みで焼結しさらにその上にバリウム、スト
ロンチウム。

カルシウムの酸化物を被着したもの（ａ）、さらに従来
例としてバリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸化
物に酸化スカンジウムを４重量％含むもの（ロ）、及び
酸化スカンジウムを含有しないもの（Ｃ）による電子放
射物質層を、夫々上記の基体上に上記説明の方法に準す
る手段で形成して電子管用陰極を作成し、この電子管用
陰極を用いて２極真空管を作成し、２．５Ａノｃｄの電
流密度で動作させて寿命試験を行った場合のエミッショ
ン電流の変化を調べた結果を示したものである。

第３図の結果によれば、電子放射物質層として酸化スカ
ンジウムを含有しないもの（Ｃ）に比べて、本発明の実
施調高（ａ）は経時的なエミッション劣化が著しく少な
く高い寿命を有するものであった。

そして又、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸
化物に酸化スカンジウムを含有させ、基体上に単独層と
して形成させたもの（ｄ）に比べても、特に６０００〜
８０００時間にも達する長時間使用でそれらのエミッシ
ョン劣化の差異が歴然としていた。

この発明の電子管用陰極が上記の如〈従来品に比べて高
い優れた特性を維持し得る理由は以下のように考えられ
る。

（１）基体上に第１層として被着される少なくともバリ
ウムを含むアルカリ土類金属中に含まれるスカンジウム
金属が常法の被膜形成時の熱処理で基体に強固に被着さ
れその結果この層を介して更に被着される第２層のアル
カリ土類金属酸化物との一体化による電子放射物質層の
被着強度を著しく増し、かつ長時間の使用に耐えこれを
維持することになる。

（１１）基体と電子放射物質層は、上記第１の混合物層
中のスカンジウム金属が介在している構成にて接して居
り電流密度が向上し、これも上記特性向上に寄与する。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明電子管用陰極は、主成分がニッケルか
らなる基体上に少なくともバリウムを含むアルカリ土類
金属酸化物にスカンジウム金属粉を混合した混合物層を
被着させ、この上に更に少なくともバリウムを含むアル
カリ土類金属酸化物を被着し一体化した電子放射物質層
を形成してなるものであり、上記スカンジウム金属管の
介在により基体と電子放射物質層とが被着界面が安定し
て維持され、かつ電流密度も向上し、その結果特に２Ａ
／ｃ−以上の高電流密度による動作の下での長寿命を確
実に実現できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子管用陰極を示す
断面図、第２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第
３図は電子管用陰極を用いた２極真空管の寿命試験時間
とエミッション電流との関係を示す図である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第１図 第３図 第２図 六飾沫繍（吟聞ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分がニッケルからなる基体上に、第１層として少な
   くともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物にスカン
   ジウム金属粉を含む混合物を被着させ、更にこの第１層
   上に少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物
   を被着し、電子放射物質層を形成したことを特徴とする
   電子管用陰極。