JPH0322320A

JPH0322320A - 電子管陰極

Info

Publication number: JPH0322320A
Application number: JP1158943A
Authority: JP
Inventors: Keiji Fukuyama; 福山　敬二; Shigeko Ishida; 石田　誠子; Ryo Suzuki; 量鈴木; Masato Saito; 正人斉藤; Keiji Watabe; 渡部　勁二
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-30

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用陰極線管などに用いられる電子管陰
極に関する。

［従来の技術］第２図は従来の電子管陰極を示す縦断面図である。図に
おいて、（１）は有底筒状のニッケル基体で、シリコン
（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を微
量含むニッケルで形成されている。

（２）はこのニッケル基体（１）の底部上面に被着形成
された電子放射物質層で、少なくともバリウム（Ｂａ）
を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）またはストロンチ
ウムおよびカルシウム（Ｇａ）を含むアルカリ土類金属
酸化物（２ａ）で形成されている。（３）はニッケル基
体（１）内に配設されたヒータで、ニッケル基体（１）
を介して電子放射物質層（２）を加熱して熱電子を放出
させるためのものである。

このように構成された電子管陰極の、ニッケル基体（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ニッケル基体（１）の底部上面に
塗布し、真空排気工程中にヒータ（３）によって加熱し
てアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化
物（２ａ）に変化させ、その後、アルカリ土類金属の酸
化物（２ａ）の一部を還元して半導体的性質を有するよ
うに活性化する活性化工程を施して電子放射物質層（２
）を形威している。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物（
２ａ）の一部は次のように反応する。つまり、ニッケル
基体（１）に含有されているシリコン、マグネシウム等
の還元性元素は、拡散によってアルカリ土類金属の酸化
物層とニッケル基体（１）の界面に移動し、アルカリ土
類金属酸化物（２ａ）と反応する．たとえば、アルカリ
土類酸化物が酸化バリウム（Ｂａｄ）であれば次式（１
）　．　（２）のように反応する。

２ＢａＯ＋　（１／２）　Ｓｉ＝Ｂａ＋　（１／２）　
Ｂａ２ＳｉＯｎ　　　　　＋＋　（１）ＢａＯ＋Ｍｇ　
　　　−Ｂａ＋ＭｇＯ　　　　　　　　　　−　（２）
この反応の結果、アルカリ土類金属酸化物の一部が原子
状のバリウム（Ｈａ）に還元され、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
〜０．８＾／ｃｍ”の電子放射が得られる電子放射物買
Ｆｌ（２）となる。

ところが、上記従来の電子管陰極では、電子放射が０．
５〜０．８　Ａ／ｃｍ２以上の電流密度は取り出せない
。その理由は、活性化工程で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、ニッケル基体（１）と電子放
射物質層（２）の界面にＳｉＯ２，ＭｇＯまたはＢａＯ
　　・Ｓｉｎ２などの複合酸化物（以下「中間層」とい
う）が形成され、この中間層が高抵抗となって電流の流
れを妨げること、および中間層が、ニッケル基体（１）
中の還元性元素（Ｓｉ，Ｍｇ）が電子放射物Ｘ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、電子管の動作中に、ニッケル基体（１）と電
子放射物質層（２）の界面近傍、特にニッケル基体（１
）の表面近傍のニッケル結晶粒界と、上記界面より１０
μｍ程度電子放射物質層（２）の内側の位置に中間層が
偏析するため、電流の流れ、および電子放射物買層（２
）の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射特性が得られない。

この問題を解決するため、特開昭６２−１９３０３１号
公報記載の発明が提案されている。この発明は、第３図
に示すように、ニッケル基体（１）の底部上面に粒径３
〜５ミクロンのニッケル金属粉末を、ニトロセルローズ
ラッカ、酢酸ブチル等と混合した懸濁液を、スブレイに
よって約３０μｍの厚さに塗布し、これを水素雰囲気中
にて１０００℃，　ｉｏ分間の熱処理を行なってニッケ
ル粉末焼結層（４）を形成し、この面上にバリウム、ス
トロンチウム、カルシウムの三元炭酸塩粉末に、５．０
重量％の酸化スカンジウム粉末を添加して混合し、これ
にニトロセルローズラッカ、酢酸ブチルを加えてローリ
ング混合した懸濁液をスブレイ法によってニッケル粉末
焼結層（４）の上から約８０μｍの厚さに塗布し、排気
加熱工程および活性化工程を施して電子放射物質層（２
）を形成したものである．この陰極を用いた電子管は、
陰極動作温度７００〜８００℃で１〜２＾／ｃｍ”の電
子放射特性が得られ、第２図に示した従来例と比較して
エミッション電流の劣化が少ないという優れた特性を有
する。

この理由は、電子放射物質層（２）内に分散させた酸化
スカンジウムにより生成されている複合酸化物が、遊離
バリウムの生成作用および電子放射物質層ｒ２）の導電
性を高める作用を奏するとともに、ニッケル基体（１）
と電子放射物質（２）の間に介在するニッケル粉末焼結
層（４）が中間層の生成を抑制して導電性の低下を防ぐ
ためであると考えられる．［発明が解決しようとする課題］しかしながら、この改良された陰極には、第４図に示す
ように、陰極寿命のバラッキが大きいという問題点があ
った．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、寿命のバラッキの少ない電子管陰極を得るこ
とを目的とする。

［課題を解決するための千段］この発明に係る電子管陰極は、ニッケル基体の上面に形
成されたニッケル粉末焼結層がニッケル基体の上面を覆
う割合（以下、「被覆率」という）を、３％以上、５０
％以下に形成した点を特徴とする．［作用］この発明におけるニッケル粉末焼結層は、中間層の形成
による導電性の低下を防止する効果を奏するとともに、
その被覆率が３％以上、５０％以下であるために、ニッ
ケル基体からの還元性金属の電子放射物質層への拡散が
十分に行なわれるため、エミツション特性の変動が少な
くなり、長寿命で安定した熱電子放射特性が得られる．
［発明の実施例］以下この発明の一実施例を第１図により説明する。

粒径３〜７ミクロンのニッケル金属粉末をニトロセルロ
ーズラツカ、酢酸ブチル等と混合した懸濁液をニッケル
基体（１）の面上にスプレイ法によって塗布し、被覆率
が３〜６％．７〜１４％，２５〜３５％．および５５〜
７０％の４段階に分けたものをそれぞれ５本づつ製作し
、これを水素雰囲気中にて１０００℃．１０分間の熱処
理を行なってニッケル粉末焼結層（４）を形成させた．
つぎに、バリクム、ストロンチウム、カルシウムの三元
炭酸粉末に酸化スカンジウム粉末を５．０重量％添加し
て混合し、これにニトロセルローズラツカおよび酢酸ブ
チルを加えてローリング混合した懸濁液を、ニッケル粉
末焼結層（４）の上からスブレイ法によって約８０ミク
ロンの厚さに塗布し、従来と同じ条件で排気加熱工程お
よび活性工程を施して電子放射物質層（２）を形成させ
て陰極を製作した．図中の（２ｂ）は分散させた酸化ス
カンジウム粉末である．このようにして製作した陰極を使用して各被覆率の区分
ごとに５本づつ、計２０本の２極電子管を作成した． ′！Ｊ５図は、このようにして製作した電子管を、２．
５＾／Ｃ一の電流密度で動作させて寿命試験を行った場
合の各被覆率の平均エミツション電流の変化を調べた結
果を示したもので、３〜３５％の範囲内のものは、約４
％のバラツキに収まっている．第４図は改良された従来
例の被覆率を規定しないでニッケルと粉末焼結を形成し
た場合の試験用２極管１０本のエミツション電流の変化
特性を示す図で、約１０％のバラツキを示している．こ
の発明は、改良された従来例におけるエミツション特性
のバラツキの原因を調査した結果、これまでニッケル粉
末焼結層を、ニッケル基体の全面に均一に形成するのが
よいと考えられていたものが、被覆率が粗である方が良
い結果が得られるということを見出し、この知見にもと
づいて実験を重ねた結果なされたものである。

上記実施例において、良好なエミツション特性が得られ
たのは、つぎの理由によるものと考えられる．ニッケル粉末焼結層（４）は多孔質となっており、この
上に塗布された電子放射物質層（２）の一部は、ニッケ
ル粉末焼結層（４）の中に浸透してニッケル基体（１）
と接触し、この部分において中間層が生成するが、大部
分の電子放射物質層（２）はニッケル粉末焼結層（４）
と接触しているため、中間層の生成による導電性の低下
を防ぐことができる．しかしながら、ニッケル基体（１）上に形成されたニッ
ケル粉末焼成層（４）の被覆率が５０％以上の場合には
、電子放射物質層（２）がニッケル基体（１）と接触す
る割合が少なくなって陰極の活性化が十分に行なわれな
くなり、二一ジング時間が長くなると共に陰極寿命に多
大な影響を及ぼす．他方、ニッケル粉末焼結層（４）の
被覆率が３％以下の場合には、中間層がニッケル粉末焼
結層（４）を越えて生成されるため、十分な効果を発揮
しなくなるからである．なお、上記実施例では電子放射物′ＩＬ層（２）に添加
する酸化スカンジウム粉末を５．０重量％混合した例を
説明したが、酸化スカンジウムの混合量が０．１重量％
未満では効果が小さくて実用的でなく、他方、混合量が
２０重量％より犬になると、初期特性が悪くなって実用
的ではなかった。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、ニッケル基体と、酸化
スカンジウム粉末を分散させた電子放射物質層の間に、
被覆率が３％以上５０％以下となるように形成したニッ
ケル粉末焼結層を備えた陰極であるから、電子放射物質
層内に分散させた酸化スカンジウムによって生戒されて
いる複合酸化物によって遊離バリウムの生成作用および
電子放射物質層の導電性を高める作用とが奏されるとと
もに、ニッケル粉末焼結層によって中間層の生成を制御
して導電性の低下が防止されるので、工主ツヨン特性の
パラツキの少ない電子管陰極が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は従来
の電子管陰極の縦断面図、第３図は改良された従来の電
子管陰極の縦断面図、第４図は従来例のエミツション特
性を示す図、第５図はこの発明の実施例のエミツション
特性を示す図である．（１）・・・ニッケル基体、（２）・・・電子放射物質
層、（２ｂ）・・・酸化スカンジウム、（４）・・・ニ
ッケル粉末焼結層．なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示ず．

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ニッケルを主成分とし少量の還元剤を含有する基
体の面上に１０〜５０ミクロンの厚さで形成されたニッ
ケルを主成分とするニッケル粉末焼結層と、このニッケ
ル粉末焼結層の上に形成されたバリウムを含むアルカリ
土類金属酸化物および酸化スカンジウムの混合物よりな
る電子放射物質層とを備えた電子管陰極において、上記
ニッケル粉末焼結層のニッケル基体の面上を覆う被覆率
を３％以上５０％以下に形成してなることを特徴とする
電子管陰極。