JPH03167735A - 電子銃用の陰極とその製造方法 - 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、電子銃用の陰極とその製造方法に係るもので
ある。

従来の技術 ブラウン管における電子銃用の陰極は、ハリウムを主要
戒分とする三元炭酸塩をニノケル製の金属のカップ上に
被覆してから、これを酸化させて作られる。

一方、ブラウン管の画面の解像度は、電子銃から放出走
査されるビームの直径の大きさにより大変左右され、ビ
ームの直径が小さい程鮮明になる．これを実現しようと
すれば、電極の電流密度が高くなければならない。

しかし、従来の一般的な電子銃用の陰極における放出電
流密度は、ｌｃｎｉ当りＩＡであって、高解像度を得る
には非常に低いという問題点がある。

今日、高品位のテレビジョンに対する関心が漸増してき
ており、陰極の電流密度を高め得る幾つかの方法が提案
されてきている。

その代表的な例としては、第４図（Ａ）に図示するよう
に分配型又は含浸型がある。分配型においては、モリブ
デン製のカソプ１１に充填された炭酸バリウム１２を多
孔性の金属層１３で被覆して、熱電子が多孔性の金属層
ｌ３を通して放出されるようにする。含浸型においては
、モリブデン製のカップ１１に多孔性の金属Ｎ１３のみ
を充填して置き、これをハリウム（Ｂａｄ）に酸化アル
ミニウム（Ａ１２０，）及び酸化カルシウム（Ｃａｂ）
等が化合された含浸化合物に含浸させる。

また、これとは異なる例として第４図（Ｂ）に図示する
ように、多孔性の金属層１３を含浸化合物に含浸させた
含浸金属層１４を内部に配置し、その上面に多孔性の金
属層１３を被覆接合させた空間分配型がある。この空間
分配型においては、含浸金属層１４の厚さを制御し難い
問題点があるため、実用化されてはいない。

発明が解決しようとする課題 上述の陰極は、炭酸塩が加熱されて電流密度が増大する
時、ジュール熱によるバリウムの蒸発消耗を抑制するこ
とができるので、高電流密度においても十分な陰極の寿
命が保障されるという利点を有する。しかし、上層部の
多孔性の金属層に洞孔が形成されるため、下側の熱電子
放出物質が上層部に拡散されるまでの初期の活性化の時
間が長くなり、連動性を持つことができない欠点がある
。

その上、多孔性の金属層は大凡の場合タングステンを主
戒分としているので、その間に酸化バリウム等の熱電子
放射物質が残留すると、ヒーターによる加熱時、次の式
で表示される反応副産物を生成するという問題点も内包
している。

く式〉 Ｗ＋３Ｂａ３　Ａ　ｌ　ｚ０６＋６ＣａＯ−”３Ｂａ２
　ＣａＡ　１　ｚｏｈ＋３Ｂａ＋ｃａ３　ＷＯ．この時
、反応副産物は多孔性の金属層の洞孔を埋めてしまう。

この現象の累積に因って、熱電子放射物質の拡散速度は
著しく低下してしまうという欠点がある。

そのため、今日の開発の傾向は多孔性の金属層にイリジ
ウム、オスミウム、レニウム等の特定の金属を被覆する
とか、又は含浸化合物の開発に重点を置いているが、そ
の或果は十分ではない。

従って、本発明の目的は、上述した従来技術の陰極にお
ける問題点を解決するために、高電流密度を備えると共
に連動性を示す。電子銃用の電極とその製造方法を提供
することである。

課題を解決するための手段 本発明の製造方法は、モリブデンのカップに粉末状の還
元剤をカップの容積の１０〜１００％に受容して置き、
その上方を多孔性の金属層に溶接密閉する第１工程と、
真空炉内で含浸槽に入れて、溶融状態の含浸化合物がモ
リブデン製のカップに受容された還元剤に染み入るよう
に含浸させてバリウムが還元されるようにする第２工程
と、然しし上層の多孔性の金属層に不活性ガスを注入し
て、含浸化合物によって閉鎖された洞孔を開通させる第
３工程と、で行なわれることを特徴とするものである。

上記の工程における多孔性の金属層は、開気孔率１０〜
４０％のタンステン焼結体やタンステンにニソケル、鉄
、コバルトの中の一つ、又は一つ以上の０．０５〜１０
ｗｔ％が添加された焼結体にし、又還元剤としては純度
９９％以上のタンステン粉末８０〜１００ｗｔ％、シリ
コン粉末０〜２０匈ｔ％、マグネシウム粉末０〜２０ｗ
ｔ％に組成された組成物で、粉末の粒度が平均粒径１〜
２０μｍの範囲のものを使用する。

上記のタンステン焼結体の場合タンステンに含有される
添加元素の量が１０ｉｍｔ％を越えると、還元効率が低
下し、また０．０５ｗｔ％においては焼結温度が高くな
る問題を起こす。通常、タンステン単一の焼結温度は２
０００℃であるが、本発明によるタンステン焼結温度は
１２００〜１５００℃であり、この温度で焼結可能であ
る。

含浸化合物としては酸化バリウム、酸化カルシウム及び
酸化アルミニウムを適当な比率で混合した通常のものを
使用することができ、その具体的な例として、次の表に
示す。

〈表〉 （モル比／ｗｔ％） また、本発明の電極が持つ主な特徴は、モリ，ブデン製
のカップの底面に凸面を形或し、ヒーター電極の上端部
を前記の凸面の内側に位置させて熱電子物質への熱伝導
が迅速に行なわれるように構成することにある。

実施例 第１工程： 第１図に図示する底面に凸突出部１を有するモリブデン
製のカップ２をスリーブ３に通常的なスポット溶接方式
で接合して一体にしたのち、純度９９％以上のタンステ
ン粉末８０−ｔ％、シリコン粉末１０−ｔ％、マグネシ
ウム粉末１０−ｔ％に組成し、これらの平均の粒度が１
〜１０μｍである還元剤４をモリブデン製のカソブ２の
容積の６０％を受容し、開気孔率３０％のタンステン焼
結体を多孔性の金属層５にして前記のモリブデン製のカ
ソプ２の上方に溶接密閉させて陰極体を作る。

第２工程： 真空炉６の含浸槽７の内部に含浸化合物８を入れてこれ
を溶融状態にする。含浸化合物８は前述の表の中のＡを
選択した。

含浸化合物８が溶融状態になると、第１工程で得られた
陰極体を覆したそのまま含浸槽内に入れて、多孔性の金
属層５を通じて含浸化合物８がカップ２の内側に受容さ
れた還元剤４と接触するように含浸させる。

この過程において還元製４と含浸化合物８とが相互反応
してカソプ２の内側に保全される状態にガラスバリウム
４′が還元される一方、多孔性の金属層５が有する多孔
質の洞孔に含浸化合物８が残存して開気孔率が低下する
ことになる。

第３王程： 含浸の終了した陰極をガスノズル９に入れて不活性ガス
を注入して閉鎖された多孔質の洞孔を開通させる。この
工程において不活性ガスの注入は、ガスノズル９を通じ
て適当な圧力で噴射させて行なうか、又は真空雰囲気で
多孔性の金属層５をガスノズル９と連通させたのち、真
空解除し大気圧によって不活性ガスを多孔性の金属層に
注入しながら、塞がった洞孔が開通され得るようにする
こともできる。

上記の過程における不活性ガスが多孔性の金属層５に注
入される時、洞孔を閉鎖している含浸化合物を、その一
部がカップ２の内側に存在する空間に押し寄せながら、
気孔の半径が大きな洞孔を中心にして洞孔が再開通され
る。

不活性ガスによる洞孔の再開放率は、カップの内部の空
間面積、ガス導入速度、真空度、含浸化合物の粘度、多
孔性の金属層の気孔率及び気孔分布、多孔性の金属層内
の含浸化合物の占有面積により変化する。

上記のような工程を経た陰極体には、多孔性の金属層の
表面やカップ、あるいはスリーブの周囲に含浸化合物が
残留して凝固されてしまう場合が生ずる。この時アルミ
ナを利用した通常のショートブラースチング（Ｓｈｏｒ
ｔ　Ｂｌａｓｔｉｎｇ）工程を行なって残留含浸化合物
を除去することができる。

このように製造された陰極体には、第２図に図示するよ
うに、ヒーターフィラメント１０がスリーブ３側に挿入
されて全体として電子銃用の電極として構成される。

ヒーターフィラメント１０は上端に尖頭部１０’を有す
るもので、この尖頭部１０’はカソブ２が有する凸突出
部ｌの内側に位置する。これにより、ヒーターフィラメ
ント１０からの熱伝導は凸突出部１を通じてカソブ２の
内部に均一伝導されて、初期の活性化に所要される時間
が大巾に短縮される。

その結果、本発明の電極は連動性を持つようになる。

上記のヒーターフィラメント１０の尖頭部１０’あるい
はカソブ２の凸突出部１の底面側には、必要な場合、絶
縁層を塗布することもできる。この絶縁層は、カップと
ヒーターフィラメントとの間の電気的な接触がそれない
ようにする役割を果たす。

本発明の電極と第４図（Ａ）、（Ｂ）に例示した従来の
分配型及び空間分配型の電極との性能の比較を第３図の
グラフに示す。

このグラフによると、含浸型の電極は初期には蒸発率が
高く、以後急速に低下して一番寿命が短い。空間分配型
は比較的その寿命が長い代わり初期のバリウムの蒸発率
が極端に低いので実用化するには問題がある。本発明の
電極は、バリウムの蒸発率が初期に比較的高く、短時間
内に均一な蒸発率を成すようになってその寿命も長くな
る。従って、電極は、備えなければならない諸般の特性
を一様に有するものであることが示された。

発明の効果 本発明によると、カップの内部に還元剤と含浸化合物が
反応して生威されたガラスバリウムが濃縮状に存在して
おり、含浸時に塞がれる洞孔は最終の工程で不活性ガス
によって再開通され、カノブの底面側の凸突出部を通じ
てヒーターフィラメントが均一に熱を加えてやるため、
従来の電極におけるハリウムの初期蒸発速度の高速化、
そして動作時の多孔性の金属層から示される反応副産物
による性能の低下及び寿命の短縮を改善するとともに、
バリウムの拡散が迅速に行なわれることによる連動性を
備える長所を得ることができる。

また、本発明は、含漫過程でガラスバリウムが生成され
てカップの内部に存在するため、製造後に行なう熱エイ
ジングの工程時間を大巾に短縮させ得る長所もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造工程を示す工程図、第２図は本発
明による陰極構造体の構造図、第３図は本発明による陰
極の性能向上を示す比較グラフ、 第４図は従来の陰極構造体を図示する図であって、 第４図（Ａ）は分配型の陰極構造体を示すものであり、 第４図（Ｂ）は空間分配型の陰極構造体の構造図である
。 図面の主要部分に対する符号の説明 １・・・・・・凸突出部 ２・・・・・・モリブデン製の力，プ ４・・・・・・還元剤 ４′・・・・・・ガラスバリウム ５・・・・・・多孔性の金属層 ６・・・・・・真空炉 ７・・・・・・含浸槽 ８・・・・・・含浸化合物 ９・・・・・・ガスノズル １０・・・・・・ヒーターフィラメント１０′・・・・
・・尖頭部 汁 ２ 図 片 ４ 図（△） 升 ４ 図（Ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）還元剤を含浸化合物に含浸させてバリウムを生成
   する電子銃用の陰極の製造方法において、次の工程順に
   行なわれることを特徴とする電子銃用の電極の製造方法
   ： 第１工程：モリブデン製のカップに還元剤をカップ容積
   の１０〜１００％に充 填受容し、カップの上方に多孔性 の金属層を溶接させて密閉して電 極体を形成する工程； 第２工程：真空炉内で溶融状態の含浸化合物が受容され
   た含浸槽に前記の工程 の陰極体を含浸させてその内側に 還元剤と含浸化合物を接触反応さ せてガラスバリウムを生成する工 程； 第３工程：含浸された陰極体の多孔性の金属層に不活性
   ガスを注入して多孔性 の金属層の洞孔を開通させる工程。
2. （２）前記の還元剤は、純度９９％以上のタングステン
   粉末、８０〜１００重量％、シリコン粉末０〜２０重量
   ％、マグネシウム粉末０〜２０重量％の組成比で組成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の電子銃用の陰
   極の製造方法。
3. （３）前記の多孔性の金属層の組成は、タングステンに
   ニッケル、鉄、コバルトの中の一つ、あるいはそれ以上
   の０．０５〜１０重量％を添加することを特徴とする請
   求項１記載の電子銃用の電極。
4. （４）底面に凸突出部１を形成したモリブデン製のカッ
   プ２の内側に、含浸化合物８と反応して生成されるガラ
   スバリウム４を受容し、その上面が多孔性の金属層５で
   溶接密閉されるとともに、上端に尖頭部１０′が形成さ
   れているヒーターフィラメント１０を前記の凸突出部１
   の下側空間に配置して構成されることを特徴とする電子
   銃用の電極。