JPH05266786A - 陰 極 - Google Patents

陰 極

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JPH05266786A
JPH05266786A JP34067792A JP34067792A JPH05266786A JP H05266786 A JPH05266786 A JP H05266786A JP 34067792 A JP34067792 A JP 34067792A JP 34067792 A JP34067792 A JP 34067792A JP H05266786 A JPH05266786 A JP H05266786A
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JP
Japan
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layer
scandium
tungsten
cathode
layers
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Pending
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JP34067792A
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English (en)
Inventor
Georg Dr Gaertner
ゲルトナー ゲオルク
Jan Dr Hasker
ハスカー イャン
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
    • H01J9/042Manufacture, activation of the emissive part
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
    • H01J1/28Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 アルカリ土類化合物で浸漬されたマトリック
ス体1を有する陰極で、その表面に、特にタングステン
及びスカンジウムのような高融点金属を含むトップコー
ト2を設ける。トップコートは異なる組成の少なくとも
2つの層を含み、この層には純金属層5が浸漬されたマ
トリックス体1上に設けられ、当該層はスカンジウム及
び特にタングステン及び/又はレニウムのような高融点
金属を含むことにより、更に特にタングステンのような
高融点金属の金属層を封入層として設ける。 【効果】 低い動作温度での多量の電子放出及び同時に
イオン衝撃後の迅速な回復、そして長い寿命が達成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ土類化合物で
浸漬されたマトリックス体を有する陰極に関し、その表
面には、特にタングステン及びスカンジウムのような高
融点金属を含むトップコートが設けられている。
【0002】
【従来の技術】かかるタイプの陰極は、US−PS48
55637号に開示されている。この明細書では、トッ
プコートはスパッタリングにより設けられることが提案
されており、このトップコートは、タングステン及びス
カンジウムを含む異なる密度の単一層から成る。
【0003】スカンジウムを含むトップコートを有する
熱陰極は、例えば950 ℃で100 A/cm2 のように、比較
的低い温度で多量の電子放出を呈する。多量の電子放出
電流負荷の陰極を有する真空管、特に投写テレビ、HD
TV及び高解像モニターに使用する場合、かかる陰極は
多量の電子放出を呈するので極めて適している。この点
に関して、陰極はイオン衝撃後に十分な耐性を示し、更
に満足な再生能力を有することが重要である。このイオ
ン衝撃は、チューブを形成するか又は減圧が不十分な場
合に発生する。イオン衝撃により、タングステン上のバ
リウム酸素表面複合体(complex) の蒸発が発生し、これ
は、かかるアルカリ土類ディスペンサ陰極の多量の電子
放出に対する応答である。イオン衝撃後の良好な回復
は、含有される成分、特にスカンジウムの迅速な調整が
必要とされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低い
動作温度での多量の電子放出及び同時にイオン衝撃後の
迅速な回復、そして長い寿命が達成されるような第一欄
で記載した型の陰極を実現することである。かかる目的
は、トップコートが、異なる組成の少なくとも2つの層
を含み、この層には純金属層が浸漬したマトリックス体
上に設けられ、この層が、例えば特にタングステン及び
/又はレニウムのような高融点金属及びスカンジウムを
含むことにより解決され、更に高融点金属、特にタング
ステンのような金属層を封入層として設けることにより
解決される。
【0005】
【課題を解決するための手段】トップコートのタングス
テン表面域での極めて迅速な回復・調整は、トップコー
ト中、タングステン層の直下に、酸化スカンジウムの代
わりに純金属スカンジウムを存在させることにより達成
されることを見い出した。スカンジウムは、例えばNi2S
c 又は特にRe2Sc あるいはRe24Sc5 のような金属間化合
物で存在することが可能である。タングステン表面での
Sc拡散は、Sc酸化物拡散に比べて極めて速い。長い寿命
及び放出表面を横断する均一な電子放出挙動は金属タン
グステンの封入層により達成される。
【0006】他の好適例においては、最初の純金属層
は、タングステン及びスカンジウムから成る。純金属の
形態で存在するスカンジウムは、タングステン表面上で
極めて迅速に偏析する。次いで発生し得るスカンジウム
の極めて多量の蒸発は、酸化スカンジウムを含む少なく
とも1つの層を、スカンジウム及びタングステンから成
る最初の金属層と封入タングステン層の間に設けること
により回避することができる。特に、厚いトップコート
の場合には、アルカリ土類酸化物のトップコートを介す
るタングステン表面への調整は、トップコートに、マト
リックス体まで延在する穴孔を設けることにより改善す
ることができる。
【0007】本発明の陰極は、スカンジウム及び/又は
レニウムの純金属層を、特にプラズマ活性CVD法によ
り、好ましくはDCグロー放電により発生したプラズマ
手段により製造し、次いで金属タングステン層を最後の
層としてCVD法により設ける場合、極めて有効に製造
することができることを見い出した。
【0008】粉末冶金法に比べて、かかる方法は非常に
良好な構造を生じせしめ、更にこのことによりタングス
テン表面へのSc調整を改善することができる。また、例
えば、スパッタリング法により製造したトップコートと
比較すると、本発明の方法、特にプラズマ活性CVD法
(PCVD)を用いた場合には、より優れた方法で構成
することができるより均質な層構造を得る。更に、金属
スカンジウム(W、Reと連続する)は、CVD法による
酸化スカンジウムと比べて、より簡易な方法で実現する
ことができる。金属間スカンジウム化合物を、同時に供
給する適切なガスにより直接トップコートに形成するこ
とも可能であり、当該ガスには、スカンジウムを特に有
機化合物の形態で、更に特に例えばレニウムのような他
の金属が含まれる。
【0009】本発明の適切な変形においては、トップコ
ートの成分は、各々、分離しており更に交互の層の形態
で設けられる。技術的観点から考察すると、所望する構
造が極めて簡易な方法で実現することができる。また観
察される金属間化合物形態を、適切な熱後処理により形
成することができる。
【0010】スカンジウム酸化物の層をトップコートに
組み込む場合、かかる層は、次の層を設ける前に酸素含
有プラズマ手段により、少なくとも1つのスカンデート
層を酸化することによる簡易な方法で形成することがで
きる。
【0011】
【実施例】本発明を図面を参照しながら、次の実施例に
より説明する。図中、1は、4BaO・CaO ・Al2O3 又は5B
aO・3CaO・2Al2O3を含浸させたタングステンマトリック
スから成るI陰極ピルを示す。I陰極ピル1には、プラ
ズマ活性CVD法(PCVD)により約20μm のスカン
ジウム−含有トップコート2,3及び4が設けられてい
る。本発明においては、該トップコートには、最初の金
属層5,6,7が各々含まれ、更に封入タングステン層
が含まれる。
【0012】図1において、Sc層及びRe層は、PCVD
法によりI陰極ピル1上に交互に設けられており、更に
封入W層が設けられている。
【0013】適当な熱後処理方法により、図2に示すよ
うに、Scの調整に関し有利である金属間化合物Re24Sc5
から成る層が、分離している金属Sc及びRe単層から形成
されることが達成される。
【0014】図2の金属間化合物Re24Sc5 の層を、ガス
相から、同時に存在する分離(separation)から予め得る
ことも可能である。
【0015】図3において、トップコート4は、W層と
交互に代わるSc層を含む。Sc2O3 層は、封入W層の下に
設ける。トップコート4の全ての単層はPCVD法によ
り設けられる。
【0016】図2及び3において、トップコート3及び
4には、約1〜2μm の幅を有し、約20μm 毎に間隔が
あいた穴孔8及び9が設けられ、この穴孔は予め磨かれ
たトップコートを通過するエキシマ−レーザー又はNd
YAGレーザー手段によりパンチ(孔抜き)される。
【0017】PCVD堆積は、適当な従来の装置により
実施することができる。例えば、多数の陰極ピル1を支
持シリンダーの内壁に装着し、次いでEP−B−020
4356号に記載したように装置中で被覆する。
【0018】金属Sc層は、H2をSc化合物に対して10〜20
フォールドフローでPCVD反応器に供給しながら、Sc
(C5H7O2)3 又はSc(C5H4F3O2)3 又はSc(C5HF6O2)3で充填
されたAr不活性ガスから堆積させることができる。Sc層
を堆積した後、Ar/H2プラズマ後処理を施す。
【0019】図1の金属Re層をReF6/H2から堆積するこ
とができる。金属間Sc/Re層を直接形成する同様の堆積
は、Ar/H2断続処理を伴なう Sc(C5H5O2)3/ReF6/H2
ス混合物から有利に形成されることができる。他のScβ
ジケトネート又はScハロゲン化物をスカンジウム含有出
発化合物として使用することができる。
【0020】図3のSc2O3 層は、プラズマ−活性化され
た酸素含有ガス混合物、特にAr/O2で連続処理すること
により金属Sc層から形成されることができる。
【0021】トップコート(2,3,4)中にPCVD
方法によりアルカリ土類酸化物ドーピングを導入できる
ことは当然で、例えば Sc / ScOx と同様に、BaO 及び
/又はCaO を適切なガス状出発化合物から堆積すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱処理前の、レニウム層とスカンジウム層が交
互に位置するものを含む本発明の陰極素子の断面図を示
す。
【図2】中間金属間スカンジウム−レニウム化合物の層
を含む本発明の陰極素子の断面図を示す。
【図3】タングステン層と金属スカンジウム層が交互に
位置するものを含む本発明の陰極素子の断面図を示す。
【符号の説明】
1 陰極ピル 2,3,4 トップコート 5,6,7 純金属層 8,9 穴孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類化合物で浸漬したマトリッ
    クス体(1)を有する陰極で、その表面に、特にタング
    ステン及びスカンジウムのような高融点金属を含むトッ
    プコート(2,3,4)を設けるものにおいて、トップ
    コートは、異なる組成の少なくとも2つの層を含み、こ
    の層には純金属層(5,6,7)が浸漬されたマトリッ
    クス体(1)上に設けられ、当該層はスカンジウム及び
    特にタングステン及び/又はレニウムのような高融点金
    属を含み、更に特にタングステンのような高融点金属の
    金属層を封入層として設けることを特徴とする陰極。
  2. 【請求項2】 最初の純金属層(6)はスカンジウム及
    びレニウム又はニッケルの金属間化合物から成ることを
    特徴とする請求項1記載の陰極。
  3. 【請求項3】 最初の純金属層(7)はタングステン及
    びスカンジウムから成ることを特徴とする請求項1記載
    の陰極。
  4. 【請求項4】 スカンジウム酸化物を含有する少なくと
    も1つの層を、最初のスカンジウム及びタングステン含
    有金属層(7)及び封入タングステン層の間に設けるこ
    とを特徴とする請求項3記載の陰極。
  5. 【請求項5】 トップコート(2,3,4)に、マトリ
    ックス体まで延在する穴孔(8,9)が設けられている
    ことを特徴とする請求項1〜4いずれかの項記載の陰
    極。
JP34067792A 1991-12-21 1992-12-21 陰 極 Pending JPH05266786A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE4142535A DE4142535A1 (de) 1991-12-21 1991-12-21 Scandat-kathode und verfahren zur ihrer herstellung
DE4142535:9 1991-12-21

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ID=6447855

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US (1) US5936334A (ja)
EP (1) EP0549034B1 (ja)
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DE (2) DE4142535A1 (ja)

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