JPH0237645A - 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〕

！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、ＣＩ＋［シリ
コン（ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素
を微量含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、
（２）ニこの基体ｆｉ＋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（Ｓ
ｒ）および／またはカルシウム（Ｃａ）’ｚ含むアルカ
リ土類金属酸化物からなる電子放射物質１、（３）は上
記基体（１１内に配設されたヒータ（３１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。

このように構成され之電子管用陰極において、基体ｔｌ
＋への電子放射物質層（２）の被着に次のようにして行
なわれる。まず、アルカリ土類金＠（Ｂａ　＋Ｓｒ　１
Ｃａ）の三元炭酸塩からなる懸濁液を基体ｔｌ＋の底部
上面に塗布し、真空排気工種中にヒータ（３）によって
加熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩にアルカ
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金有するよう
に活性化を行なうことにより、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（２１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
一部は次のように反応する。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ｆｉ＋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ｆｉｌ　、　＋２１のように反応する。

ＢａＯ＋　１／２Ｓ　ｉ　−Ｂａ　＋　１／２３１０２
　　　　　−　［１１ＢａＯ４Ｍｇ　＝　Ｂａ　＋Ｍｇ
Ｏ−＋２１この反応の結果、基体ｉｌｌ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７００〜８００℃の動作
温度で０．５〜０．８Ａ／ｃｍ２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に、電子放射が０・５〜
０−８Ａ／ｃｒｎ２以上の電流密度に取り出せない。

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＋１１　、　＋２１式からも明ら
かなように、基体ｔｌ＋とアルカリ土類金属酸化物層と
の界面に３１０２　、ＭｇＯまｆｌ　ｆ＠　ＢａＯ−８
１０２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ｉｌｌ中の還元性元素（Ｓｌ、Ｍ
ｇ）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ｉｌ＋と電子放射物質層（２）の界面近傍、特に基
体ｆｉ＋表面近傍のニッケル結晶粒界と上記界面より１
０声ｍ穆度電子放射物質層（２１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（
２１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
つ之。

これに対して特願昭６０−２２９３０３の出願には、基
体に０．０１〜０・５重普チ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
！２の従来例の電子管用陰極においてに、中間層が分散
されるために、１〜３Ａ／ａｍ２ａ度の高電流＠開動作
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、３Ａ／ｃ
ｍ２を越える、たとえば４Ａ／ｃｍ２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。更に
特願昭６０−１６０８５１の出願にに、電子放射物質１
ｉ１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、ｅＰ１２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。

この場合においては、４Ａ／（ｍ２以上の高電流密度動
作でも、エミッションの劣化を少なくできる。

〔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、通常の活性化工程を経た後４Ａ／ｃｒｎ２以上の高
電流密度動作をさせると、バリウムの蒸発を抑える効果
が十分でないことがあり、このためエミッションの劣化
が大きい場゛合があるという問題点があった。

この発明に上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、４Ａ／Ｃｍ２以上の高電流密度動作において
、バリウムの蒸発を抑える効果が常にあり、長時間にわ
たって安定したエミッション特性を有する電子管用陰極
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に、主成分がニッケルから
なる基体上にイツトリウム、ランタン。

セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム。

ガドリニウム、スカンジウム、ジスプロシウム。

ホルミウム、エルビウム、ツリウムから選ばれた希土類
金属の１種の粉末を焼結させ、その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形成させたも
のである。

〔作用〕

この発明においてに、ニッケル基体上の希土類金属によ
り、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、ま
之上記電子放射物質層と基体との接着性を改善するとと
もに導電性を改善し、バリウムの蒸発を抑制するもので
ある。

〔英施例〕

以下に、この発明の一実施例を＠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
る基体であシ、この基体（１）中にはＳｔ。

Ｍｇなどの還元剤が含有されている。１２）ニ基体＋１
１の底部上面に被着された電子放射物質層である。

具体的にはバリウム、ストロンチウム、カルシウムの三
元酸化物である。（４）ハ希土類金属粉の焼結層である
。上記バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物に、にじ
め炭酸塩で混合し、従来と同様に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る
。

＠３図ｕ、＠ＩＣ）具体例としてバリウム、ストロンチ
ウム、カルシウムの酸化物を電子放射物質層とし、スカ
ンジウム金属粉を基体ｉｌ＋の上面に焼結させたもの（
曲線Ｂ）、ｇ！Ｊ２の具体例としてイツ）　ＩＪウム金
属粉を基体１１＋の上面に焼結させたもの（曲線Ｃ）を
用いて電子管用陰極を上記の方法で作成し、この電子管
用陰極を用いて２極真空管を作成し、４−４−３ＡＡ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。なお
、図中には従来例として酸化スカンジウム（ＳＣ２０３
）を４重量％含むもの（曲線Ａ）を合わせて示しである
。

５ｃ２０３を４重量％含むもの（Ａ）に比較して、Ｓｃ
あるいにＹを基体ｉｌｌに焼結したものにエミッション
劣化が少ない。

上述のように、ＳｃやＹの希土類金属を基体上面に焼結
させることにより従来に比較して優れた特性が得られる
のは、以下の理由によると考えられる。

電子管用陰極の動作とともに、ＳＣの一部が基体（１）
の表面から約２０．ｕｍの深さまで拡散する。−方、基
体＋１１内の還元剤Ｓ　ｉ　、Ｍｇ　ｆ”Ｉ　Ｓｃとは
逆に表面へ拡散し、表面でＢａＯと反応し、遊離Ｂａを
つくるが、又ＢａＳ　ｔｏ３を生成する。このＢａＳｉ
Ｏ３は中間層と呼ばれ、還元剤のＢａＯとの反応を阻害
する。

しかし、この発明でに基体ｉｌ＋の表層に存在するＳｃ
によって、上記中間ｍ’を分解するので、還元剤８１に
電子放射物質層（２）内へさらに移動でき、電子放射に
寄与する。

また、Ｓｃ［基体上面に粒子状に焼結されているので、
電子放射物質＠（２）の基体ｆｉ＋との接着性を改善す
る。その結果、導電性がよくなり、電子放射物質層の過
度の加熱がなくなす、Ｂａの蒸発が少なくなるものであ
る。また、Ｙによる効果も同一である。Ｓｃ　、Ｙ以外
にランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマ
リウム、カドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、
エルビウム、ツリウムも同様な効果がある。

なお、これら希土類金属の基体への焼結は、種種の方法
があるが、例えば金属粉を含むペースト全印刷方法によ
り基体１１＋上に塗布し、真空中でこれを８００〜１０
００℃で加熱することで得られる。

〔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、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塗布するものにおいて、基体上に
イツトリウム、ランタン。

セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム。

ガドリニウム、スカンジウム、ジスプロシウム。

ホルミウム、エルビウム、ツリウムから選ばれた少なく
とも１種を焼結させたことにより、４Ａ７ｃｍ２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図に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之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、同一符号に同一、又は相当部分を示す。

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する電子放
   射物質層を被着するものにおいて、上記ニッケル基体上
   にイットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、
   ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、
   ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウムか
   ら選ばれた少なくとも１種の希土類金属粉末を焼結させ
   たことを特徴とする電子管用陰極。