JPH04259725A - 酸化物陰極 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明はニッケルを実質的に具える支持物
体を有し、かつアルカリ土類金属酸化物を具えかつ少な
くともバリウムと希土類金属を具える電子放射材料の層
で被覆された陰極に関連する。

【０００２】本発明はまたそのような陰極の製造方法お
よび本発明による陰極を備える電子ビーム管にも関連す
る。

【０００３】

【背景技術】そのような陰極は例えば欧州特許出願第Ｅ
Ｐ−Ａ−０，２１０，８０５号に記載されている。その
ような陰極の放射は酸化バリウムからのバリウムの解放
（ｒｅｌｅａｓｅ）に基づいている。酸化バリウムに加
えて、電子放射材料は一般に酸化ストロンチウムと、時
によると酸化カルシウムを具えている。改善された放射
特性は希土類金属の添加により得られる。欧州特許出願
第ＥＰ−Ａ−０，２１０，８０５号は少なくともいくら
かの放射の改善を得るために希土類金属の添加が少なく
とも０．０５重量％であるべきであることを教えている
。

【０００４】実際の放射は最低実効電子仕事関数（ｌｏ
ｗｅｓｔ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｗ
ｏｒｋ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する小面積（いわゆる
「サイト（ｓｉｔｅ）」）により主として保証され、該
サイトは電子放射材料にわたって広がっている。 実際には、僅かばかり高い仕事関数を有するサイトは陰
極により発生された電子電流に殆ど寄与しないであろう
。

【０００５】従って、高い実効電子放射に対して、最小
仕事関数を有するサイトの数を選び、かつできる限り最
適に放射層にわたってサイトの分布を選ぶことが好まし
い。

【０００６】

【発明の開示】本発明の１つの目的は、希土類金属の最
小の添加により冒頭の記事に述べられたタイプの陰極で
そのような最適な分布を実現することである。本発明の
他の目的は電子管に構築される場合に種々の製造ステッ
プに抵抗性があり、かつ長寿命を有するような陰極を備
えることである。

【０００７】従って本発明による陰極は、アルカリ土類
金属原子数の割合としての電子放射材料中の希土類金属
原子数が１０−５００ｐｐｍであり、かつ　　希土類金
属原子が放射材料の層の少なくとも上側部分にわたり実
質的に一様に分布されていることを特徴としている。

【０００８】好ましい実施例において、放射材料の層が
共沈（ｃｏ−ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄ）アルカリ土類
金属−希土類金属化合物の分解により得られる。

【０００９】この点に関して、希土類金属がランタニド
（ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ）の金属を意味するものと理解
されるのみならず、金属イットリウムと金属スカンジウ
ムを意味するものと理解されることに注意すべきである
。これに関して、「実質的に一様に分布された（ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ　ｕｎ
ｉｆｏｒｍｌｙ）」は放射材料の層のアルカリ土類金属
酸化物の個別粒子の各々が希土類金属原子を具えること
を意味するものと理解されている。

【００１０】例えば共沈による放射層のセリウムの供給
（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）それ自身は日本特許出願第７４
／１２７５８号から知られていることにさらに注意すべ
きである。しかし、本発明、すなわち欧州特許出願第Ｅ
Ｐ−Ａ−０，２１０，８０５号で述べられた範囲内の量
よりもずっと多い量が関連している。

【００１１】炭酸塩がアルカリ土類金属−希土類金属化
合物に使用されることが好ましいが、しかし例えば蓚酸
塩あるいは蟻酸塩が代案として可能である。

【００１２】特に本発明は希土類金属の一様分布がサイ
トの数の一様分布となるという認識に基づいている。良
好な陰極特性（高い放射、長い寿命等）が、添加無しの
陰極におけるよりも、少量のイットリウム、スカンジウ
ムあるいは１つのランタニド希土類元素を使用の場合に
得られることが見いだされている。注意すべきことは、
イットリウムあるいはユーロピウムの添加が良い結果を
生じることである。

【００１３】上記の寿命改善は低下した放射の低減率で
常に明白になる必要はなく、また例えば遮断電圧（ｃｕ
ｔ−ｏｆｆ　ｖｏｌｔａｇｅ）のような寿命に対して重
要な別の特性のあまり迅速でない低減で明白になろう。 例えば、本発明による陰極は放射層で２．５　重量％の
Ｙ２Ｏ３を持つ欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−０，２１０，
８０５号による陰極に比較できるかあるいはそれよりも
大きい放射の低減を有することができるが、しかし電子
管の使用で好ましいものよりずっと良好な寿命特性をさ
らに有することができる。さらに、処理に良好な抵抗性
がありかつ少ない希土類金属の使用という上記の利点が
有効なままである。

【００１４】本発明による陰極の製造方法は、希土類ア
ルカリ化合物の混合物が支持物体上に備えられ、その化
合物でアルカリ土類金属原子数の割合としての希土類金
属原子数が１０−５００ｐｐｍあることを特徴としてい
る。

【００１５】本発明を実施例と図面を参照して詳細に説
明する。

【００１６】

【実施例】図１の陰極はこの実施例でキャップ７を備え
る円筒形ニクロム陰極シャフト３を有している。キャッ
プ７はニッケルを実質的に具え、かつ例えばシリコン、
マグネシウム、マンガン、アルミニウム、タングステン
のような還元手段（ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｍｅａｎｓ）を
具えることができる。陰極シャフト３は螺旋フィラメン
ト（ｈｅｌｉｃａｌ　ｆｉｌａｍｅｎｔ）４を取り付け
、それは螺旋巻き金属コアー５と電気的絶縁酸化アルミ
ニウム層６を具えている。

【００１７】放射材料２のほぼ７０μｍ厚の層がキャッ
プ７の上にあり、その層は例えば酸化バリウム、酸化ス
トロンチウムおよび（共沈バリウム−ストロンチウム−
希土類炭酸塩の供給とそれに引き続く分解により得られ
た）希土類酸化物の混合物を具えるか、あるいは酸化バ
リウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムおよび希
土類酸化物の混合物を具えている。

【００１８】（アルカリ土類金属原子数の割合として）
６０ｐｐｍ　のイットリウムを具える炭酸塩は２０．１
ｋｇの硝酸バリウムと１６．５ｋｇの硝酸ストロンチウ
ムを１６０　ｍリットルの水に溶解し、それと共にリッ
トル当たり５０ｍｇのイットリウムを具える硝酸イット
リウムの溶液１６．４ｍリットルに溶解し、かつこの混
合物を８８°Ｃに加熱することにより得られた。１８ｋ
ｇの炭酸ナトリウムを具える水溶液が１分当たり１．１
　リットルの割合で引き続いてそれに追加され、従って
完全に共沈されたバリウム−ストロンチウム−イットリ
ウム炭酸塩が得られた。このように得られた炭酸塩は引
き続いて濾過され、洗浄され、かつ乾燥された。

【００１９】所望の懸濁液が２リットルの結合剤溶液（
少量の結合剤材料（硝酸セルローズ）が添加されている
炭酸ジエチル）を１．１　ｋｇの共沈炭酸塩に添加する
ことにより得られた。

【００２０】同様に、３００ｐｐｍのユーロピウムを具
える懸濁駅が準備された。

【００２１】６０ｐｐｍ　のイットリウム原子と３００
ｐｐｍユーロピウム原子（アルカリ土類金属原子の割合
として）をそれぞれ具えるこのタイプの炭酸塩の放射層
を有する陰極が陰極線管に取り付けられた。

【００２２】この標準配置と（酸化物に分解する炭酸塩
を持つ）管中の陰極の活性化の後で、陰極線管は７ボル
トのフィラメント電圧で２０００時間動作され、それは
ほぼ１０，０００実動作時間に比較できる。この寿命試
験の前と後で、放射測定が２．２　Ａ／ｃｍ２　の陰極
負荷での３０秒の電流の流通（Δｉｋ．３０測定として
参照された）の後で７ボルトのフィラメント電圧におい
て実行された。

【００２３】イットリウムが添加された場合の放射電流
の低減は２％であり、ユーロピウムが添加された場合の
放射電流の低減は５％であり、一方、何らの添加の無い
場合のこの低減は２４％であった。さらに、すべてのケ
ースの初期放射は添加の無い陰極よりも約３％高いと見
いだされた。

【００２４】また例えばガスに対する抵抗性と管の熱処
理のような他の特性はかなり良好であると見いだされた
。

【００２５】Δｉｋ　（放射電流の低減）の上述の値な
らびに遮断電圧の低減（ΔＶｋ　）とスランプ（すなわ
ち放射電流低減の尺度）が表１に記載されている。この
表はまた２．５　重量％のＹ２Ｏ３を持つ欧州特許出願
第ＥＰ−Ａ−０，２１０，８０５号による陰極と、添加
の無い陰極の値を記載している。

【表１】

【００２６】この表から明らかなことは、あらゆる点に
関して６０ｐｐｍ　のＹ原子を持つ陰極は２．５　重量
％のＹ２Ｏ３を持つ陰極よりも良好な寿命特性を有し、
かつ添加の無い陰極よりもずっと良好である。たとえ陰
極が３００ｐｐｍのＥｕを持つ陰極が僅か劣った寿命性
能を有していても、それは良好な抵抗性と材料（希土類
金属）の使用が少ないというすべての利点を有している
。

【００２７】これまで説明されたものと同様な寿命試験
が本発明による陰極を持つ他のタイプの陰極線管で実行
され、そこでは１０ｐｐｍ　のＥｕ、６０ｐｐｍ　のＥ
ｕ、２０ｐｐｍ　のＹ、６０ｐｐｍ　のＹおよび５００
ｐｐｍのＹが放射層に添加された。その結果が表２に記
載されている。

【表２】

【００２８】表２から明らかなことは、少量の（１０ｐ
ｐｍ　−２０ｐｐｍ）希土類金属原子に対して、放射は
６０ｐｐｍ　のＹを持つ陰極よりも大きな程度で低減す
るが、しかしΔＶｋ　が（同じ環境の下で）ずっと低い
ことが目立っている。 表１の３００ｐｐｍのＥｕを持つ陰極についての同様な
注意は５００ｐｐｍのＹを持つ陰極にも適用される。

【００２９】後の試験系列において、添加の無い４０μ
ｍ厚の層からなる放射層を有する１つの陰極が試験され
、一方、その頂上で２０μｍ厚の層が備えられ、そこで
は６０ｐｐｍ　のＹ原子が一様分布態様で添加されてい
る。Δｉｋ　の比較できる値はそれぞれ１０％，２％，
１．８　％であり、従ってこの場合にも遮断電圧の少な
い低減が長寿命となる。

【００３０】本発明はもちろん示された実施例に限定さ
れず、いくつかの変形も可能である。例えば、陰極は種
々の態様で（円筒形、凸型、凹型等）で設計でき、そし
て電子放射層を備える種々の方法が存在する。希土類金
属の一様分布を持つこの層はまたイットリウムを具える
溶液（例えばアセチルアセテート）の堆積炭酸Ｂａ−Ｓ
ｒ粒子により、そして引き続いて乾燥し、各粒子に残さ
れたイットリウムにより得ることができる。濾過、洗浄
および乾燥により、放射材料はこのようにして得られた
粉末で再び得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による陰極の略断面図である。

【符号の説明】

１　　陰極 ２　　放射材料 ３　　円筒形ニクロム陰極シャフト ４　　螺旋フィラメント ５　　螺旋巻き金属コアー ６　　電気的絶縁酸化アルミニウム層 ７　　キャップ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ニッケルを実質的に具える支持物体を
   有し、かつアルカリ土類金属酸化物を具えかつ少なくと
   もバリウムと希土類金属を具える電子放射材料の層で被
   覆されている陰極において、アルカリ土類金属原子数の
   割合としての電子放射材料中の希土類金属原子数が１０
   −５００ｐｐｍであり、かつ希土類金属原子が放射材料
   の層の少なくとも上側部分にわたり実質的に一様に分布
   されていること、を特徴とする陰極。
2. 【請求項２】　　希土類金属原子が放射材料の層にわた
   って実質的に一様に分布されていることを特徴とする請
   求項１に記載の陰極。
3. 【請求項３】　　放射層が共沈アルカリ土類金属−希土
   類金属化合物の分解により得られることを特徴とする請
   求項１あるいは２に記載の陰極。
4. 【請求項４】　　共沈化合物が炭酸塩であることを特徴
   とする請求項３に記載の陰極。
5. 【請求項５】　　電子放射材料の層がユーロピウムある
   いはイットリウム原子を具えることを特徴とする請求項
   １から４のいずれか１つに記載の陰極。
6. 【請求項６】　　電子放射材料が主として酸化バリウム
   と酸化ストロンチウムを具えることを特徴とする請求項
   １から４のいずれか１つに記載の陰極。
7. 【請求項７】　　支持物体が還元手段を具えることを特
   徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の陰極。
8. 【請求項８】　　請求項１から７のいずれか１つに記載
   の陰極を備える電子ビーム管。
9. 【請求項９】　　アルカリ土類金属−希土類金属化合物
   が支持物体上に備えられ、その化合物でアルカリ土類金
   属原子数の割合としての希土類金属原子数が１０−５０
   ０ｐｐｍであることを特徴とする請求項１から７のいず
   れか１つに記載の陰極の製造方法。
10. 【請求項１０】　　化合物が少なくとも１つの共沈アル
    カリ土類金属−希土類金属化合物を具えることを特徴と
    する請求項９に記載の方法。