JPH02297831A - 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
陰極に関し、特に電子放射性物質層の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３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
を微盆含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、
（２）はこの基板（１）の底部上面（こ被着され、少な
くともバリウム（Ｂａ　）を含み、他ｆこストロンチウ
ム（Ｓｒ）および／またはカルシウム（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（１）内に配設されたヒータ（３）で、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。

この様に構成された電子管用陰極において、基体（１）
への電子放射物質層（２）の被着は次の様にして行なわ
れる。まず、アルカリ土類金属（Ｂａ　、　Ｓｒ　。

Ｃａ）の三元炭酸塩からなる懸濁液を基体（１）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わる。その後、アルカリ土類金
属の酸化物の一部を還元して半導体的性質を有するよう
に活性化を行なうことによリ、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）を被着
形成している。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次の様に反応する。つまり、基体（１）内に含有
されたシリコン、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）の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえば、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂａｄ）であ
れば次式（１）　、　（２）の様に反応する。

ＢａＯ＋　１／２Ｓｉ＝Ｂａ＋１／２Ｓｉ０２・−・−
（１）ＢａＯ＋　Ｍｇ　＝　Ｂａ　＋　ＭｇＯ−・・−
・・（２）この反応の結果、基体（１）上に被着形成さ
れた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７００〜ＳＯＯ℃の動作
温度で０．５〜ｏ、ｓ　Ａ／ａｄ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α５〜０
．８　Ａ／ａｄ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）、（２）式からも明らかなように
、基体（１）とアルカリ土類金属酸化物層との界面にＳ
ｉｎｇ　、　ＭｇＯまたはＢａｄ、　Ｓｉｎ、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、および上記中間層
が基体（１）中の還元性元素（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）が生成されないためであると考え
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）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１０μｍ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
、電流の流れおよび電子放射物質層（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。

これに対して特開昭６２−８８２４１号公報には、基体
に０．０１〜０．５重量％の希土類金属を含有させるこ
とによって電子放射物質層を基体に被着形成する際の活
性化時に、アルカリ土類金属の炭酸塩が分解する際、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
起こす際に基体が酸化する反応を防止す゛るとともに、
電子放射物質層中への基体に含有された還元性元素の拡
散を適度に制御し、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との界面近傍に集中的
に形成されることを防止し、中間層を電子放射物質層内
に分散させるという技術が示されている。つまり、この
第２の従来例の電子管用陰極においては、中間層が分散
されるために、１〜２　Ａ／ａｄ程度の高電流密度動作
でのエミッション劣化が少ないという優れた特性を有す
るものである。ところがこのものにおいても、２Ａ／ａ
＋！を越える、たとえば２５Ａ／−の高電流密度動作で
は二定ツシッン劣化が大きいという問題がある。更に特
開昭６２−２２３４７号公報には、電子放射物質層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、第２の従来例と同様、基体の酸化を防止するとと
もに中間層を分散させるという技術が示されている。こ
の場合においても上記と同様に２　Ａ／ａｄの高電流密
度動作でも、エミッションの劣化を少くできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の電子管用陰極において
は、２Ａ／ＣＨＩ以上の高電流密度動作をさせた場合、
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。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、２Ａ／Ｑｌ！以上の高電流密度動作において
も、電子放射物質層を流れる電流によるジュール熱の発
生が小さく電子放射特性の劣化の小さい電子管用陰極を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電子管用陰極は、基体上に、バリウムを
含むアルカリ土類金属酸化物に酸化スカンジウムを（１
０５〜５重量％を含有した電子放射物質層第１層を被着
させ、この第１層上に第２層としてバリウムを含むアル
カリ土類金属酸化物にニッケル、コバルトの少なくとも
１種を０．５〜５重社％含有した膜を形成させ、さらに
この第２層上に第３層としてバリウムを含むアルカリ土
類金属酸化物を被着させたものである。

〔作用〕

この発明においては、第１層により電子放射に必要な遊
離バリウムを形成し、この遊離バリウムは電子放射物質
層の最表面である＠３層に付着して電子放射に寄与する
。また、第２層の存在により導電度が増加するので電子
放射物質層全体の抵抗が減少し、このため、ジュール熱
の発生が減少し、バリウムの蒸発、さらには電子放射特
性の劣化が抑制される。

〔実施例〕

以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。第１図は電子管用陰極の断面図であり、（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Ｓ　ｉ　、　Ｍｇなどの還元剤が含有されている。

（２ａ）は基体（１）の底面上部に被着された電子放射
物質層である。この電子放射物質層（２ａ）は３層で構
成され、まず基体（１）上に被着された第１層（４）は
、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元酸化物
に酸化スカンジウムを４重量％含んだものである。第２
層（５）は第１層（４）上表面に形成され、バリウム、
ストロンチウム、カルシウムの三元酸化物にニッケルを
１重量％含んだものである。第３層（６）は第２層（５
）上に被着され、バリウム、ストロンチウム、カルシウ
ムの三元酸化物である。

この電子放射物質層（２ａ）は概略、次のようにつくら
れる。

バリウム、ストロンチウム、カルシウムの炭酸塩と酸化
スカンジウムをラッカー、溶剤などと共に混合すること
によって、懸濁液が作られる。まず基体（１）上に第１
層の懸濁液をスプレィすることにより塗布する。乾燥後
第２層を塗布する。その上に第３層の懸濁液をスプレィ
する。この陰極を電子管に組み込み、真空排気工程中に
ヒータによって加熱することによって、上記の炭酸塩は
酸化物になる。

なお、この実施例においては第１層、第２層。

第３層の平均の厚さは３０μｍ、α２μｍ、５０μｍで
あった。

この電子管用陰極を用いて極真空管を作成し、５４ｓＡ
／ａｄの電流密度で動作させて寿命試験を行った結果を
第２図に示す。本実施例を（ａ）、上記特開昭６２−２
２３４７号公報に示された電子放射物質中に酸化スカン
ジウムを４重量％含む１層のみの従来例を（Ｃ）で示す
。

本実施例は従来例に比較して劣化が少ないことがわかる
。

第２の実施例としては、第２層にコバルト金属を１重量
％含有させたもので、他は第１の実施例と同様なもので
ある。この場合の寿命試験結果も第３図に（ｂ）として
示す。この第２の実施例も効果のあることがわかる。

第１層の平均の厚さは１０μｍ引上９０μｍ以下で第３
層の平均の厚さが１０μｍ以上８０μｍ以下で効果があ
ることがわかった。ただし、第１層と第３層の合計の平
均の厚さは５０μｍ未満では電子放射に場所によるむ６
があること、また１５０１ｔｍ以上では被着性に問題が
あり、電子放射物質が落ちやすいことがわかった。第２
層の平均膜厚は０．０１μｍから２μｍまでいずれも効
果があった。

本実施例においては、第１層中に酸化スカンジウムを含
有させたが、これはα０５重量％から５重量％の範囲で
あれば効果があった。

第２層は実施例においてはニッケル、コバルトを１重Ｊ
１％含有した例を示したが、電子放射物質の抵抗を減少
させる効果があるのは０．１〜５重量％であり、５重社
％を越えると電子放射物質層の焼結が進むので好ましく
ない。

なお、第１層中に酸化スカンジウムを含有させることに
より、基体（１）と電子放射物質層（２ａ）との界面に
動作時間の経過とともに生成されるＢａＯ・Ｓｉｎ、な
どの中間層形成を抑制するものである。

〔発明の効果〕

この発明に係る電子管用陰極は以上述べたように主成分
がニッケルからなり、少な（とも１種の還元剤を含む基
体上に、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物に酸化
スカンジウムを０．０５〜５重量％含有した第１層を被
着させ、さらに該第１層上に第２層としてバリウムを含
むアルカリ土類金ａｈ化物にニッケル、コバルトの少な
くとも１種を０１〜５重量％含有した膜を形成させ、さ
らに該第２層上に第３層としてバリウムを含むアルカリ
土類金属酸化物を被着させたので、電子放射物質層全体
の導電度が上昇し、２Ａ１０１１以上の扁電流密度によ
る動作の下での長寿命を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、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特性図
、第３図は従来の電子管用陰極を示す断面図である。 図において、（１）は基体、（２）、　（２ａ）は電子
放射物質層、（４）ハ第ｔ／ｍｌ、（５Ｎ！第２７１１
、＜６）ハ１３　ａ　ｌｔ示す。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分がニッケルからなり、少なくとも１種の還元剤を
   含む基体上に、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物
   に酸化スカンジウムを０．０５〜５重量％含有した第１
   層を形成し、さらにこの第１層の上に第２層としてバリ
   ウムを含むアルカリ土類金属酸化物にニッケル、コバル
   トの少なくとも１種を０．１〜５重量％含有した膜を形
   成し、さらにこの第２層上に第３層としてバリウムを含
   むアルカリ土類金属酸化物を被着させたことを特徴とす
   る電子管用陰極。