JPH03133021A - 電子管用陰極およびその製造方法 - 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〕 本発明は陰極線管などの電子管用陰極およびその製造方
法に係り、特に熱電子放出特性が向上され、その寿命を
延ばした電子管用陰極およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般の電子管用陰極は、第１図に示したように、円筒状
のスリーブ１の上段にシリコン（Ｓ　ｉ　）、マグネシ
ウム（Ｍ９）などが微量含有されたニツケルベースメタ
ル２と、このベースメタル２上に形成されているバリウ
ム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃ
ａ＞などのアルカリ土類金属炭１１２塩よりなる熱電子
放出物質層３と、前記スリーブ１に内蔵されるヒータ４
とを備えている。

この陰極において前記熱電子放出物質Ｂ３は、次のよう
な製造工程をもって製せられている。

まず、バリウム、ストロンチウム、カルシウムなどのア
ルカリ土類金属炭酸塩の粉末を、結合剤と、酢酸イソア
ミル、ｎ−ブタノールおよび酢酸ブチルなどの有！Ｉ溶
媒とを混合し、ボールミルで分散させて懸濁液を造る。

２４時間混合して前記の電子放出物質の素材である放出
ペースト（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｐａ５ｔｅ：以下ＥＰと
称する〉を得る。

そして、このＥＰを前記のニッケルベースメタル２の表
面にスプレー法で塗布して熱電子放出物質層３を形成さ
せる。このようにして形成された熱電子放出物質１１３
は、電子管の製造工程に含まれたエイジング工程を通じ
て複合酸化物に変化される。なお、バリウム、ストロン
チウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩から
なる熱電子放出物質の場合、次のような反応式によって
バリウム、ストロンチウム、カルシウムの３元複合酸化
物に変化される。

（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｃｏ３ 碧　（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、）Ｏ＋Ｃ０，２↑このような
段階を経て形成された複合酸化物は、再び９００ないし
１１００℃位に加熱されるが、この加熱段階を通じて前
記複合酸化物は、ニッケルベースメタル２に含有されて
いるシリコンやマグネシウムなどの還元剤によって下記
の反応式のように反応し、その一部が半導体の特性を有
するようになる。

２ＢａＯ＋３　ｉ−＋２３ａ＋３１０２Ｂ　ａ　Ｏ−１
−Ｍ　Ｑ　４　Ｂ　ａ　＋Ｍ　Ｃｌ　Ｏ前記の反応式か
ら分るように、アルカリ土類金属化合物の中のＢａＯの
一部が高１の雰囲気下で還元されて遊離バリウムが発生
し、それゆえに熱電子が放出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記のようにして製造される従来の陰極は次の
ような問題点を有している。

１）　活性化工程における還元反応の結果、ベースメタ
ルと熱電子放出物質層との境目にＢａ２Ｓ１０４などの
Ｎ流の流れを妨げる中間抵抗層が形成される。

２）　中間抵抗層が存在するし、この抵抗１は成長しつ
つあるので、アルカリ土類金属酸化物と還元性元素との
反応が抑さえられ、遊離バリウムの生成量が急激に減る
ことになる。

３）　前記の熱電子放出物質層と前記中間層は電気伝導
性が低い酸化物層なので、多量の電子を放出する用途で
使われる場合、電気抵抗によるジュール熱が発生しすぎ
て、熱電子放出物質の蒸発が激しくなり、それゆえに寿
命が縮まってしまう。

このような問題点を解決するため、特開昭６１−２６９
８２８号および特開昭６１−２７１７３２号には、大気
中で８００ないし１１００℃で３０分ないし２時間熱処
理してできた酸化スカンジウム（ＳＣ２０２）を電子数
出初質の素材であるＥＰに対して０．１ないし２Ｑｗｔ
％ぐらい混合するようにするとよいと開示されており、
２Ａ／ＣＩｉの電流密度に寿命が約３万時間の陰極の製
造が可能であるとされている。

しかし、前記の５０２０３添加形陰極はその製造方法に
おいて、第４元素である５Ｃ２０３が粉末状態に添加さ
れるので次のような問題点を有する。

１）　前記の酸化スカンジウムが粉末状態に添加される
だけではなく、全体的に使われるＥＰｎに比べて極微量
なので、十分に分散されたＥＰを使うと言えども、ベー
スメタルに形成された熱電子放出物質に対して酸化スカ
ンジウムが均一に分布されるよう制御しにくい。

２）　上記の理由で、ベースメタル上に形成された熱電
子放出物質層に粉末状態の酸化スカンジウムが部分的に
集中して、ごく一部の酸化スカンジウムがバリウム、ス
トロンチウム、カルシウムと共に複合酸化物を形成し、
このため部分的な電気伝導性の差による熱電子放出特性
の不均一化が招かれる。

３）　したがって、酸化スカンジウムの分散状態をわり
とよくするためには、実際の使用聞より多値の酸化スカ
ンジウムを使うべきであるが、これによって製品の製造
コストが大幅上がることとなる。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、本発明の目的は熱電子放出物質に含まれている
還元剤の分散状態が改善され、全般の熱電子放出特性が
向上された電子管用陰極およびその製造方法を提供する
ところにある。

（課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するために、請求項第１項の本発明の電
子管用陰極は、ベースメタルの表面にバリウム、ストロ
ンチウム、カルシウムの３元アルカリ土類金属炭酸塩よ
りなる熱電子放出物質層が形成され、これらを熱分解さ
せて酸化物熱電子放出物質層を造り、この熱電子放出物
質には第４の物質が含有された電子管用陰極におい゛て
、前記第４の物質が硝化スカンジウムと稀土類硝酸塩と
硝化インジウムの中の少なくとも一つであることを特徴
とする。

前記電子管用陰極は、前記第４物質が３元炭酸塩粒子表
面の少なくとも一部分に被覆されることを特徴とする 請求項第３項の本発明の電子管用陰極の製造方法はバリ
ウム、ストロンチウム、カルシウムの３元アルカリ土類
金属のｒＡ酸塩よりなる熱電子放出物質に第４の物質が
含有された電子管用陰極の製造方法において、前記の第
４の物質が溶解された溶液に前記の３元アルカリ土類金
屑の炭酸塩を浸漬させる工程を含むことを特徴とする。

前記電子管用陰極の製造方法は、前記第４の物質が酸化
スカンジウム、硝化スカンジウム、硝化インジウムの中
の少なくとも一つであることを特徴とする。

〔作　用〕

請求項第３項および第４項の本発明の製造方法によって
、請求項第１項および第２項の本発明の電子管用陰極が
製造される。

このようにして製せられた電子管用陰極は、第４の物質
である稀土類およびスカンジウム硝酸塩、稀土類硝酸塩
または硝化インジウム等が、熱分解されることによって
酸化物となって均一に分数し、熱電子放出特性も高いも
のとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

（実施例１） バリウム、ストロンチウム、カルシウムの３元炭酸塩粉
末をパイブレークなどを用いて適当な容器に押し固めて
入れ、その後硝酢スカンジウムを水、アルコールなどの
適当量の溶媒で溶解させた溶液を一定速度で滴下させた
後、減圧下で数時間放置する。この時用いられた溶媒の
種類によって、その溶媒の沸騰点以下で一定量になるま
で放置し、適正時間の経過後前記の炭酸塩に硝酸セルロ
ースと酢酸ブチルを混合してＥＰを製造し、その後陰極
のベースメタルに塗布し、これを乾燥させて熱電子放出
物質層を完成させる。このとき使用されるスカンジウム
は１％ぐらいの濃度を有し、その含有が少ないほど分布
均一性の差は大きくなると観測される。

このようにして製造された陰極は、電子管に装着された
状態で高温の熱分解工程を通じてエイジングされるが、
この時前記のスカンジウムは硝酸塩状態に３元アルカリ
土類金属の炭酸塩に被覆されていて、高温熱により前記
の硝酸スカンジウムは酸化スカンジウムに変化され、こ
の時発生された亜硝酸化物は所定の排気装置により管外
に排出される。

（実施例２） 前記実施例１とほぼ同一の方法で製造されるものであり
、第４の物質として硝化スカンジウムの代りに硝化イン
ジウムを使用して陰極を製造する。

このようにして製造された陰極においても同様に、硝酸
インジウムも熱分解工程を通じて分解され酸化インジウ
ムとなり、この時発生された亜硝素酸化物は炭酸塩の分
解から生成された炭酸ガスなどと共に所定の排気装置に
より管外に排出される。

以上説明したとおり、本発明は第４元素で使われる硝化
スカンジウム、稀土類硝酸塩もしくは硝化インジウムな
どを溶媒に溶解し、その溶媒に３元炭酸塩粉末が均一に
浸漬されるようにするものである。

本発明によって製造された炭酸塩粉末中の第４の元素、
例えば酸化スカンジウム分布の均一度と、従来の方法に
より製造された陰極の酸化スカンジウム分布の均一度と
を電子顕微鏡で比較測定して見た結果、本発明による陰
極における第４の元素の分布が、従来例の分布に比べて
均一であることを確認した。そして、実際に電子管に適
用させて見た結果、従来の陰極に比べて本発明の陰極の
方が熱電子放出特性が優れているし、また寿命もはるか
に延びたことをＴｓ認した。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
必要に応じて変更することができる。

〔発明の効果〕

このように本発明の電子管用陰極およびその製造方法は
、構成され作用するものであるから、熱電子放出物質中
に含まれている還元剤の分散状態が極めて均一となり、
熱電子放出特性も大きく向上し、陰極としての寿命も長
くなり、信頼性も高くなる等の効果を発する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の電子管用陰極の概略縦断側面図である。 １・・・スリーブ、２・・・ベース・メタル、３・・・
熱電子放出物質層、４・・・ヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ベースメタルの表面にバリウム、ストロンチウム、
   カルシウムの３元アルカリ土類金属炭酸塩よりなる熱電
   子放出物質層が形成され、これらを熱分解させて酸化物
   熱電子放出物質層を造り、この熱電子放出物質には第４
   の物質が含有された電子管用陰極において、前記第４の
   物質が硝化スカンジウムと稀土類硝酸塩と硝化インジウ
   ムの中の少なくとも一つであることを特徴とする電子管
   用陰極。 ２）前記第４物質が３元炭酸塩粒子表面の少なくとも一
   部分に被覆されることを特徴とする請求項第１項記載の
   電子管用陰極。 ３）バリウム、ストロンチウム、カルシウムの３元アル
   カリ土類金属の炭酸塩よりなる熱電子放出物質に第４の
   物質が含有された電子管用陰極の製造方法において、前
   記の第４の物質が溶解された溶液に前記の３元アルカリ
   土類金属の炭酸塩を浸漬させる工程を含むことを特徴と
   する電子管用陰極の製造方法。 ４）前記第４の物質が酸化スカンジウム、硝化スカンジ
   ウム、硝化インジウムの中の少なくとも一つであること
   を特徴とする請求項第３記載の電子管用陰極の製造方法
   。