JPH0528906A - Sc-compound impregnated type cathode - Google Patents

Sc-compound impregnated type cathode

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JPH0528906A
JPH0528906A JP3184431A JP18443191A JPH0528906A JP H0528906 A JPH0528906 A JP H0528906A JP 3184431 A JP3184431 A JP 3184431A JP 18443191 A JP18443191 A JP 18443191A JP H0528906 A JPH0528906 A JP H0528906A
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cathode
bundle
electron
density
thin
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JP3184431A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Aida
敏之 会田
Tadanori Taguchi
貞憲 田口
Susumu Sasaki
進 佐々木
Hajime Tanuma
肇 田沼
Isato Amano
勇人 天野
Tomio Yaguchi
富雄 矢口
Emiko Yamada
絵実子 山田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide an Sc-compound impregnated type cathode which is high in current density and excellent in the uniformity of the distribution of electron emission. CONSTITUTION:An Sc-compound impregnated type cathode wherein a layer 1 made from a compound of W and Sc is provided on the electron-emission side surface of a cathode base of multicore structure in which spaces among a bundle of high-density metallic thin wires each formed mainly of W are impregnated with an electron-emitting material 3 composed mainly of Ba oxide, the direction of the bundle of metallic thin wires being parallel to that in which electrons are emitted. The use of the Sc-compound impregnated type cathode provides an electron beam with higher current density and less chromatic abberation as compound with those by conventional Sc-compound impregnated type cathodes, while greatly shortening the manufacturing process of an electron tube.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は表示管、ブラウン管、撮
像管等の電子管に用いられる Sc 系含浸形カソードに係
り、特に、高電流密度でかつ電子放出分布の均一性に優
れた Sc 系含浸形カソードに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Sc-based impregnated cathode used in electron tubes such as display tubes, cathode ray tubes, and image pickup tubes, and in particular, Sc-based impregnation with high current density and excellent uniformity of electron emission distribution. Shaped cathode.

【0002】[0002]

【従来の技術】含浸形カソードは、高電流密度の電流を
得ることができるために、大形カラー受像管、高精細ブ
ラウン管用のカソードとして有望視されている。従来の
含浸形カソードは、図2に示すように、タングステン
(W)からなる耐熱多孔質体4に電子放出物質(バリウム(B
a)を含む酸化物、通常は BaO と Al2O3 とからなる混合
物)3、を含浸させたものを基本としているが、カソー
ド表面に W とスカンジウム酸化物(Sc2O3)あるいは W
と Sc2W3O12とからなる薄膜1を被覆することによって
電子放出特性がさらに向上することが知られている(例
えば、アプライド・サーフェイス・サイエンス、第26巻
(1986年) 第173〜第195頁; Applied Surface Science 2
6 (1986) pp.173‐195 など)。また、Sc 系含浸形カソ
ード関連の特許出願としては特開昭 61‐91821号などが
ある。
2. Description of the Related Art Impregnated cathodes are regarded as promising cathodes for large-sized color picture tubes and high-definition cathode ray tubes because they can obtain high current density currents. As shown in FIG. 2, the conventional impregnated cathode is made of tungsten.
The electron-emitting material (barium (B
It is basically impregnated with an oxide containing a), usually a mixture of BaO and Al 2 O 3 ) 3, but W and scandium oxide (Sc 2 O 3 ) or W on the cathode surface.
It is known that the electron emission characteristics are further improved by coating the thin film 1 made of Sc 2 W 3 O 12 and Sc 2 W 3 O 12 (for example, Applied Surface Science, Vol. 26).
(1986) pp. 173-195; Applied Surface Science 2
6 (1986) pp.173-195). Further, as a patent application relating to the Sc-based impregnated cathode, there is JP-A-61-91821.

【0003】Sc 系含浸形カソードは低仕事関数の表面
を有しているが、これは、下地カソード基体の内部で W
多孔質体と電子放出物質との反応によって生じた Ba
と、表面の Sc 及び O とからなる単原子層の働きによ
るものと言われている。ここで、10 A/cm2の電流密度が
得られるカソード温度をカソードの動作温度と定義する
と、基本型の含浸形カソードの場合仕事関数約2.0 eV、
動作温度1100〜1200℃に対して、Sc 系含浸形カソード
の場合、仕事関数は約1.2 eV、動作温度は850〜900℃と
かなり低温となる。
Sc-based impregnated cathodes have a low work function surface, which is
Ba produced by the reaction between a porous body and an electron-emitting substance
It is said that this is due to the function of a monoatomic layer consisting of Sc and O on the surface. If the cathode temperature at which a current density of 10 A / cm 2 is obtained is defined as the operating temperature of the cathode, the work function of the basic type impregnated cathode is about 2.0 eV,
For the operating temperature of 1100-1200 ℃, the Sc-type impregnated cathode has a work function of about 1.2 eV and an operating temperature of 850-900 ℃.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Sc 系含浸形カソードの場合、前記の論文においても述
べれられているが、カソードからの電子放出分布に大き
な不均一性があり、カソード表面に均一な空間電荷層を
形成し難く、電子線に色収差を生じるという問題があっ
た。この電子放出分布の不均一性は、下地に W からな
る多孔質体を用いており、W 多孔質体の表面に出ている
空孔部の多くが閉鎖孔で、必ずしも内部からの Ba の蒸
発孔になっていないことに起因して、Ba の供給が均一
に行われないことによって生じる。さらに、Sc 系含浸
形カソードの場合、被覆層内におけるBa の表面拡散速
度が遅いために横方向への分散が遅く、Ba 成分の多い
ところ(低仕事関数領域)と少ないところ(高仕事関数領
域)とが生じやすい。
However, the conventional
In the case of the Sc-based impregnated cathode, as described in the above paper, there is a large non-uniformity in the electron emission distribution from the cathode, it is difficult to form a uniform space charge layer on the cathode surface, and chromatic aberration occurs in the electron beam. There was a problem of causing. This non-uniformity of the electron emission distribution uses a porous body made of W as the underlayer, and most of the pores on the surface of the W porous body are closed pores, and the evaporation of Ba from the inside is not always necessary. This is caused by the non-uniform supply of Ba due to the lack of holes. Furthermore, in the case of the Sc-based impregnated cathode, the lateral diffusion of Ba in the coating layer is slow and the dispersion in the lateral direction is slow.There are a large amount of Ba component (low work function region) and a small amount of Ba component (high work function region). ) And are likely to occur.

【0005】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、高電流密度でかつ電子放出分布の均
一性に優れた Sc 系含浸形カソードを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide a Sc-based impregnated cathode having a high current density and an excellent electron emission distribution uniformity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、W を主成分
とする高密度の金属細線からなる線束の方向を電子放出
の方向と平行とし、この線束の間隙に Ba 酸化物を主成
分とする電子放出物質を含浸させた多芯構造のカソード
基体の電子放出側の表面に W と Sc 化合物とからなる
層を設けた Sc 系含浸形カソードとすることによって達
成することができる。
[Means for Solving the Problems] The above object is to make the direction of a wire bundle consisting of high-density metal thin wires containing W as a main component parallel to the direction of electron emission, and the Ba oxide as a main component in the gap between the wire bundles. This can be achieved by using a Sc-based impregnated cathode in which a layer composed of W and a Sc compound is provided on the surface on the electron emission side of a cathode substrate having a multi-core structure impregnated with the electron-emitting substance.

【0007】上記の Sc 化合物としては、Sc2O3、Sc2W3
O12、Sc6WO12の中から選ばれる何れか1種、あるいはそ
れらの混合物が有効である。さらに、上記の W と Sc
化合物とからなる層の中に Ba あるいは Ba の化合物を
混入させることによって効果が一層向上する。なお、上
記層の厚さを10〜1000nmの範囲とし、W に対するScの割
合を1〜10%の範囲とした場合に特に顕著な効果が認め
られる。
The above Sc compounds include Sc 2 O 3 and Sc 2 W 3
Any one selected from O 12 and Sc 6 WO 12 or a mixture thereof is effective. In addition, W and Sc above
The effect is further improved by mixing Ba or a Ba compound in the layer composed of the compound. It should be noted that particularly remarkable effects are observed when the thickness of the layer is in the range of 10 to 1000 nm and the ratio of Sc to W is in the range of 1 to 10%.

【0008】また、カソードの基体として用いるペレッ
トは次の手順で作成することができる。すなわち、ま
ず、高密度の W 細線束は、金属あるいは有機物質から
なる筒の中に多数本の W 細線を配置し、次に、線引き
法あるいは静水圧プレス法で圧縮することによって作成
できる。この時、W 細線の束の中に低融点の物質を含有
させておくとより安定に作成ができる。また、長尺の W
細線の焼結は、真空、水素あるいは不活性ガス雰囲気
中で W細線線束の長手方向に電流を流し通電加熱するこ
とによって達成することができる。この時、上記低融点
物質は蒸発して消失する。さらに、上記で作成したW 細
線の束の外周に Ba 酸化物を主成分とする電子放出物質
を付着させ、再度通電加熱して W 細線束の空隙部に電
子放出物質を含浸させ、最後に、得られた W 細線束を
束方向に垂直に輪切りにすることによってカソードペレ
ットを得ることができる。なお、上記で、W 細線の線径
は5〜30μm、焼結温度は1800〜2200℃、含浸温度は1600
〜1900℃が適切である。
The pellet used as the cathode substrate can be prepared by the following procedure. That is, a high-density W thin wire bundle can be prepared by arranging a large number of W thin wires in a cylinder made of a metal or an organic material, and then compressing the wire by a drawing method or a hydrostatic pressing method. At this time, if a bundle of W thin wires is made to contain a substance having a low melting point, it can be made more stable. Also, long W
Sintering of fine wires can be achieved by passing an electric current in the longitudinal direction of the W wire bundle in a vacuum, hydrogen, or an inert gas atmosphere and heating by energization. At this time, the low melting point substance evaporates and disappears. Further, an electron emitting substance containing Ba oxide as a main component is attached to the outer periphery of the bundle of W thin wires prepared above, and the current is heated again to impregnate the voids of the W thin wire bundle with the electron emitting substance, and finally, A cathode pellet can be obtained by slicing the obtained W thin wire bundle into vertical slices in the bundle direction. In the above, the diameter of the W thin wire is 5 to 30 μm, the sintering temperature is 1800 to 2200 ° C, and the impregnation temperature is 1600.
~ 1900 ° C is appropriate.

【0009】[0009]

【作用】従来の Sc 系含浸形カソードの場合には、前記
したように、Ba の供給が均一に行われず、かつ、被覆
層内における Ba の表面拡散速度が遅いために、Ba 成
分濃度の高いところと低いところとができやすいが、上
記本発明の構成とした場合には、W 細線と Ba 酸化物と
の反応によりカソード内部に生成された Ba が W細線束
の空隙部を通って直線的に表面に到達することができる
ので、被覆層に対する Ba の供給が均一にかつ高濃度に
行われる。被覆層中に当初から Ba 供給源を含有させた
場合には、カソード下地からの Ba の供給が行われる前
にBa 、Sc 、Oからなる表面単分子層が速やかに形成さ
れるため、活性化温度の低下及び活性化時間の短縮を達
成することができる。
[Function] In the case of the conventional Sc-based impregnated cathode, as described above, Ba is not uniformly supplied and the surface diffusion rate of Ba in the coating layer is slow, so that the Ba component concentration is high. However, in the case of the above-mentioned configuration of the present invention, Ba generated inside the cathode by the reaction between the W thin wire and the Ba oxide linearly passes through the void portion of the W thin wire bundle. Since it is possible to reach the surface, the Ba is uniformly and highly concentrated in the coating layer. When the coating layer contains a Ba source from the beginning, a surface monolayer consisting of Ba, Sc, and O is formed immediately before Ba is supplied from the cathode base, so activation is not possible. Lower temperatures and shorter activation times can be achieved.

【0010】なお、電子放出物質を含浸させたタングス
テン細線線束をカソードとして用いることあるいはカソ
ード基体として用いる技術については、すでに特公昭47
‐17222号、特開昭58‐34540号、特開昭61‐277126号等
に開示されているにも拘らず、製造工程が複雑で量産的
でなく、しかも特に電子放出特性の向上が認められない
ことなどから、これまで量産・実用化が実現されていな
かったが、本発明構成のカソードとすることによって、
電子放出物質含浸タングステン細線線束とすることの効
果を十分に活かし、しかも優れた電子放出分布を示すカ
ソードを容易に実現することができた。
The technique of using a tungsten wire bundle impregnated with an electron emitting substance as a cathode or a cathode substrate has already been disclosed in Japanese Patent Publication No.
-17222, JP-A-58-34540, JP-A-61-277126, etc., the manufacturing process is complicated and mass production is not possible, and especially the electron emission characteristics are improved. Since there is no such thing, mass production and practical use have not been realized so far, but by using the cathode of the present invention,
It was possible to fully realize the effect of using the tungsten wire bundle impregnated with the electron-emitting substance and to easily realize the cathode exhibiting the excellent electron-emission distribution.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の Sc 系含浸形カソードについ
て実施例によって具体的に説明する。
EXAMPLES The Sc-based impregnated cathode of the present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0012】[0012]

【実施例1】図1は本発明構成の Sc 系含浸形カソード
の概略構造を示す断面図で、 W 細線2からなる高密度
線束の線束方向を電子放出方向と平行とし、この線束の
間隙に電子放出物質3を含浸させた多芯構造からなり、
電子放出側の表面に W と Sc化合物とからなる層1が設
けられていることを示している。
Example 1 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a Sc-based impregnated cathode of the present invention, in which the flux direction of a high-density flux consisting of W thin wires 2 is parallel to the electron emission direction, and the gap between the fluxes is It has a multi-core structure impregnated with the electron emission material 3,
It is shown that the layer 1 composed of W and the Sc compound is provided on the surface on the electron emission side.

【0013】次に、上記本発明構成カソードの作成方法
について説明する。図3は高密度 W細線束の作成方法を
示した図で、(A)は線引き法による場合、(B)は静水圧プ
レス法による場合を示す。まず、(A)について説明する
と、直径2mm,長さ250mm,肉厚50μmのタンタル(Ta)製筒
5に直径10μmの W 細線6を密度約50%程度まで挿入
し、次に、線引き用ダイス7を用いて直径1.5mmまで絞
り込み、その後、圧縮された W 細線束をTa製筒5から
取り出すという方法である。(B)の場合は、Ta製筒5に
W細線6を挿入した後真空封じを行い、これを高圧容器
8中に入れて加圧ポンプ9により加圧することによって
形成する。なお、これらの場合に、W細線束6に予め銅
(Cu)あるいはすず(Sn)などの低融点物質を含有させる
か、あるいはCu や Sn などを被覆してある W 細線を用
いて細線の束を作成した後に、線引き法あるいは静水圧
プレス法を用いて圧縮を行うことによって、W 細線の分
布が均一でかつ高密度の W 細線束を安定して作成する
ことができる。
Next, a method of producing the cathode of the present invention will be described. 3A and 3B are views showing a method for producing a high-density W thin wire bundle, in which (A) shows a case by the drawing method and (B) shows a case by the hydrostatic pressing method. First of all, regarding (A), a W fine wire 6 having a diameter of 10 μm is inserted into a tantalum (Ta) cylinder 5 having a diameter of 2 mm, a length of 250 mm and a wall thickness of 50 μm up to a density of about 50%, and then a wire drawing die. 7 is used to narrow the diameter to 1.5 mm, and then the compressed W thin wire bundle is taken out from the Ta-made cylinder 5. In case of (B), Ta cylinder 5
After the W thin wire 6 is inserted, vacuum sealing is performed, the W thin wire 6 is placed in a high pressure container 8 and pressurized by a pressurizing pump 9 to form. In these cases, the W thin wire bundle 6 is previously made of copper.
(Cu) or tin (Sn) or other low melting point substance is contained, or after forming a bundle of thin wires using W thin wires coated with Cu or Sn, the wire drawing method or hydrostatic pressing method is used. By compressing with this method, a W wire bundle with a uniform W wire distribution and high density can be stably created.

【0014】次いで、上記のようにして得られた W 細
線束6を、図4に示したように、通電加熱用電極10に直
線状に取付け、真空中、水素中あるいは不活性ガス雰囲
気中で通電加熱用電源11により1800〜2200℃で3〜5時
間加熱することによって空孔率17〜30%の W 細線多孔
質体を得た。この時、図中矢印で示したように、線束の
長手方向に引っ張ること、あるいは、捩りながら引っ張
ることによって、熱膨張による細線線束の弛みを防止す
ることができる。また、上述の線束作成時に用いた低融
点物質はこの段階で蒸発し、消失する。次に、図5に示
したように、W細線多孔質体6の周囲に 4BaCO3・Al2O3
・CaO からなる電子放出物質12を約100μm付着させ、さ
らに、真空中、水素中あるいは不活性ガス雰囲気中1600
〜1900℃に通電加熱し、電子放出物質を W 細線多孔質
体内に含浸させた。最後に、W細線束方向と垂直に0.5mm
間隔で機械切断を行い、カソード下地を完成した。
Then, the W thin wire bundle 6 obtained as described above is linearly attached to the electrode 10 for electric heating, as shown in FIG. 4, and in vacuum, in hydrogen or in an inert gas atmosphere. A W fine wire porous body having a porosity of 17 to 30% was obtained by heating at a temperature of 1800 to 2200 ° C. for 3 to 5 hours with an electric heating power source 11. At this time, as shown by the arrow in the drawing, the thin wire bundle can be prevented from loosening due to thermal expansion by pulling in the longitudinal direction of the wire bundle or by pulling while twisting. In addition, the low melting point substance used when the above-mentioned wire bundle is created evaporates and disappears at this stage. Next, as shown in FIG. 5, 4BaCO 3 · Al 2 O 3 was formed around the W thin wire porous body 6.
・ CaO 2 electron-emitting substance 12 is deposited to a thickness of about 100 μm.
The electron-emitting substance was impregnated into the W wire porous body by heating by heating to ~ 1900 ℃. Finally, 0.5 mm perpendicular to the direction of the W wire bundle
Mechanical cutting was performed at intervals to complete the cathode base.

【0015】また、Sc 系被覆層1は、高周波マグネト
ロンスパッタ装置を使用し、W 板上にSc2O3のペレット
を配置したものをターゲットとし、4Paの Ar 雰囲気中
でスパッタリングを行い、上記カソード下地の表面に厚
さ300〜500nmの薄膜を付着させることによって作成し
た。この時、被覆層中の Sc/W の重量比は1〜10%であ
った。
The Sc-based coating layer 1 was formed by using a high-frequency magnetron sputtering apparatus, targeting a Sc plate having Sc 2 O 3 pellets on a W plate, and performing sputtering in an Ar atmosphere of 4 Pa. It was prepared by depositing a thin film having a thickness of 300 to 500 nm on the surface of the base. At this time, the weight ratio of Sc / W in the coating layer was 1 to 10%.

【0016】上記のようにして作成した含浸形カソード
を超高真空容器内に設置して10~9〜10~10Torrまで排気
し、1150℃ 4時間のエージングを行った後、カソード
を850℃に加熱しながら電子放出分布の測定を行った。
電子放出分布の測定は、カソードの前面に300μm離して
25μmの四角の小孔を有するアノード板を置き、カソー
ドに対して+300V 印加し、該小孔を通り抜けた電子流
をファラデーカップで読み取ること、および、アノード
板をカソードに平行に走査することによって行った。図
6は、本発明構成の Sc 系含浸形カソードの電子放出分
布13を従来構成の Sc 系含浸形カソードの電子放出分布
14と比較して示した図で、電流密度の値は、測定した電
流値を上記アノード小孔の面積で割ることによって求め
た値である。図の結果から、本発明構成のカソードが従
来構成のカソードに対して、絶対値が高く、しかも格段
に均一性に優れた電子放出特性を示していることがわか
る。
The evacuated to 10 ~ 9 ~10 ~ 10 Torr installed the impregnated cathode that was created in the ultra high vacuum chamber as described above, after aging for 1150 ° C. 4 h, the cathode was 850 ° C. The electron emission distribution was measured while being heated.
The electron emission distribution was measured at a distance of 300 μm in front of the cathode.
By placing an anode plate having 25 μm square small holes, applying +300 V to the cathode, reading the electron flow passing through the small holes with a Faraday cup, and scanning the anode plate parallel to the cathode. It was FIG. 6 shows the electron emission distribution 13 of the Sc-impregnated cathode of the present invention, and the electron emission distribution 13 of the conventional Sc-impregnated cathode.
In the figure shown in comparison with FIG. 14, the value of the current density is a value obtained by dividing the measured current value by the area of the anode small hole. From the results shown in the figure, it can be seen that the cathode of the present invention has a higher absolute value than the cathode of the conventional structure and exhibits an electron emission characteristic which is remarkably excellent in uniformity.

【0017】[0017]

【実施例2】図7は、実施例1で述べたカソード下地の
上に設ける被覆層について、高周波マグネトロンスパッ
タ装置を使用し、W 板上に BaO 及びSc2O3のペレットを
配置したものをターゲットとして、4Pa の Ar 雰囲気中
でスパッタリングを行い、カソード下地上に厚さ300〜5
00nmの被覆層薄膜を形成して、カソードの電子放出特性
に与える Ba ドープの効果を調べた結果を示した図であ
る。膜中の Sc/W 及びBa/W の重量比はそれぞれ 1〜10
%及び5〜20%であった。図の横軸は加熱経過時間を示
し、縦軸の電流密度は、カソードの加熱温度を1150℃と
し、カソード温度850℃で測定した値を示す。この図の
結果から、Ba ドープなしの Sc 系被覆層15の場合に電
流密度が飽和に達するのに6時間を要するのに対して、
Ba ドープの Sc 系被覆層16の場合約1時間で飽和に達
することが知られ、活性化時間が大幅に短縮されている
ことがわかる。
[Embodiment 2] FIG. 7 shows a coating layer provided on the cathode base described in Embodiment 1, in which BaO and Sc 2 O 3 pellets are arranged on a W plate using a high frequency magnetron sputtering apparatus. As a target, sputtering is performed in an Ar atmosphere of 4 Pa, and the thickness of 300 to 5 is applied on the cathode base.
It is the figure which showed the result of having investigated the effect of Ba doping which acts on the electron emission characteristic of a cathode by forming a coating layer thin film of 00 nm. The weight ratio of Sc / W and Ba / W in the film is 1-10, respectively.
% And 5-20%. The horizontal axis of the figure represents the elapsed heating time, and the vertical axis of the current density represents the value measured at the cathode temperature of 850 ° C. with the cathode heating temperature of 1150 ° C. From the results of this figure, it takes 6 hours for the current density to reach saturation in the case of the Sc-based coating layer 15 without Ba doping, whereas
It is known that the Ba-doped Sc-based coating layer 16 reaches saturation in about 1 hour, which shows that the activation time is significantly shortened.

【0018】[0018]

【実施例3】実施例1及び2においてはスパッタターゲ
ットとして Sc2O3ペレット単独及びSc2O3ペレットと Ba
O ペレットとを用いた場合の例について述べたが、上記
BaOの代りに単体の Ba あるいは他の Ba の化合物、例
えば BaH2あるいは BaN2、を用いた場合、また、上記 S
c2O3の代りに単体の Sc あるいは他の Sc 化合物、例え
ば Sc2W3O12、Sc6WO12、を用いた場合にも全く同様な結
果が得られた。この場合、形成される薄膜中の Sc 及び
Ba の重量が 1〜10%及び 1〜20%の範囲にあり、か
つ、膜厚さが10〜1000nmの範囲にあることが望ましい。
Example 3 In Examples 1 and 2, Sc 2 O 3 pellets alone or Sc 2 O 3 pellets and Ba were used as sputter targets.
The example of using O pellets was described above.
When Ba alone is used instead of BaO or other Ba compounds such as BaH 2 or BaN 2 , the above S
Similar results were obtained when Sc alone or other Sc compounds such as Sc 2 W 3 O 12 and Sc 6 WO 12 were used instead of c 2 O 3 . In this case, Sc and
It is desirable that the weight of Ba is in the range of 1 to 10% and 1 to 20%, and the film thickness is in the range of 10 to 1000 nm.

【0019】[0019]

【実施例4】上記実施例で用いた W 細線の代りに引っ
張りの伸び率の大きい W‐Re 合金、W‐Mo 合金の細線
を用いた場合には、高密度細線焼結体がより安定して形
成でき、かつ、同様の効果が得られることが確認でき
た。
[Embodiment 4] When a fine wire of W-Re alloy or W-Mo alloy having a large tensile elongation is used in place of the W fine wire used in the above-mentioned example, the high density fine wire sintered body is more stable. It was confirmed that the same effect can be obtained with the formation.

【0020】[0020]

【発明の効果】Sc 系含浸形カソードを本発明構成のカ
ソードとすることによって、従来技術の有していた課題
を解決して、高電流密度でしかも電子放出分布の均一性
に優れた Sc 系含浸形カソードを提供することができ
た。また、本発明の Sc 系含浸形カソードをブラウン管
や撮像管に用いることによって、従来の Sc 系含浸形カ
ソードを用いた場合よりも高電流密度でかつ色収差の少
ない電子線が得られ、電子管の製造工程も大幅に短縮す
ることができた。
EFFECTS OF THE INVENTION By using a Sc-impregnated cathode as the cathode of the present invention, the problems of the prior art can be solved, and a Sc-based system with high current density and excellent electron emission distribution uniformity can be obtained. An impregnated cathode could be provided. Further, by using the Sc-based impregnated cathode of the present invention in a cathode ray tube or an image pickup tube, an electron beam having a higher current density and less chromatic aberration can be obtained as compared with the case of using a conventional Sc-based impregnated cathode. The process was also shortened significantly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明 Sc 系含浸形カソードの概略構成を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a Sc-based impregnated cathode of the present invention.

【図2】従来の Sc 系含浸形カソードの概略構成を示す
断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional Sc-based impregnated cathode.

【図3】高密度 W 細線束の作成方法を説明するための
図で、(A)は線引き法の場合、(B)は静水圧プレス法の場
合を示す。
3A and 3B are views for explaining a method for producing a high-density W thin wire bundle, in which (A) shows a case of a drawing method and (B) shows a case of a hydrostatic pressing method.

【図4】W 細線束の焼結方法を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a sintering method of a W wire bundle.

【図5】W 細線束に電子放出物質を含浸させる方法を説
明するための図。
FIG. 5 is a view for explaining a method of impregnating a W wire bundle with an electron emitting substance.

【図6】本発明 Sc 系含浸形カソードと従来技術の Sc
系含浸形カソードとの電子放出分布を比較して示した
図。
FIG. 6 Sc-impregnated cathode of the present invention and conventional Sc
The figure which compared and showed the electron emission distribution with the system impregnation type cathode.

【図7】Sc 系含浸形カソード表面被覆層の Ba ドープ
による活性化時間短縮の効果を示した図。
FIG. 7 is a diagram showing the effect of shortening the activation time by Ba doping of a Sc-based impregnated cathode surface coating layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…W と Sc 酸化物とからなる層、2… W 細線、3…
電子放出物質、4… W多孔質体、5… Ta 製筒、6… W
細線束、7…絞り用ダイス、8…高圧容器、 9…加
圧ポンプ、10…通電加熱用電極、11…通電加熱用電源、
12…電子放出物 質、13…本発明 Sc 系含浸形カソード
の電子放出分布、14…従来技術のSc系 含浸形カソード
の電子放出分布、15… Ba ドープなしの Sc 系被覆層を
有する 本発明カソードの活性化曲線、16…Ba をドー
プした Sc 系被覆層を有する本 発明カソードの活性化
曲線。
1 ... Layer composed of W and Sc oxide, 2 ... W thin wire, 3 ...
Electron emitting material, 4 ... W porous body, 5 ... Ta cylinder, 6 ... W
Fine wire bundle, 7 ... Drawing die, 8 ... High-pressure container, 9 ... Pressurizing pump, 10 ... Electrodes for electric heating, 11 ... Power source for electric heating,
12 ... Electron emission material, 13 ... Electron emission distribution of Sc-based impregnated cathode of the present invention, 14 ... Electron emission distribution of prior art Sc-based impregnated cathode, 15 ... Present invention having Sc-based coating layer without Ba doping Activation curve of cathode, activation curve of the cathode of the present invention having a Sc-based coating layer doped with 16 ... Ba.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田沼 肇 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 天野 勇人 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 矢口 富雄 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山田 絵実子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hajime Tanuma             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hayato Amano             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tomio Yaguchi             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Emiko Yamada             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】タングステン(W)を主成分とする高密度の
金属細線からなる線束の方向を電子放出の方向と平行と
し、この線束の間隙にバリウム(Ba)酸化物を主成分とす
る電子放出物質を含浸させた多芯構造のカソード基体の
電子放出側の表面に W とスカンジウム(Sc)化合物とか
らなる層を設けたことを特徴とする Sc 系含浸形カソー
ド。
1. A wire bundle consisting of high-density metal thin wires containing tungsten (W) as the main component is parallel to the electron emission direction, and electrons containing barium (Ba) oxide as the main component are placed in the gap between the wire bundles. A Sc-based impregnated cathode characterized in that a layer composed of W and a scandium (Sc) compound is provided on the surface of the cathode substrate having a multi-core structure impregnated with an emissive substance on the electron emission side.
【請求項2】金属または有機物質からなる筒中に多数本
の W 細線を配置し、線引き法あるいは静水圧プレス法
で圧縮して高密度の W 細線の束を作成し、次いで、細
線線束の長手方向に引っ張り、あるいは、捩りながらの
引っ張りを行いつつ真空、水素あるいは不活性ガスの雰
囲気中で高温焼結することを特徴とする高密度 W 細線
焼結体の作成方法。
2. A large number of W thin wires are arranged in a cylinder made of metal or an organic substance, and compressed by a drawing method or a hydrostatic pressing method to form a bundle of high density W thin wires. A method for producing a high-density W fine wire sintered body characterized by performing high-temperature sintering in a vacuum, hydrogen, or an inert gas atmosphere while pulling in a direction or pulling while twisting.
【請求項3】上記 W 細線の束として、予め低融点物質
を含有させた束、あるいは、低融点物質を被覆してある
W 細線の束を用い、線引き法あるいは静水圧プレス法
で圧縮して高密度の W 細線の束を作成し、次いで、真
空、水素あるいは不活性ガスの雰囲気中で高温焼結し、
低融点物質を蒸発させることを特徴とする請求項2記載
の高密度タングステン細線焼結体の作成方法。
3. The bundle of W thin wires is a bundle containing a low melting point substance in advance, or is coated with a low melting point substance.
Using a bundle of W wires, compress it by drawing or isostatic pressing to create a bundle of high density W wires, and then sinter it in a vacuum, hydrogen or inert gas atmosphere at high temperature.
The method for producing a high-density tungsten fine wire sintered body according to claim 2, wherein the low melting point substance is evaporated.
【請求項4】請求項2記載の方法で作成した高密度 W
細線焼結体の束の長手方向に電流を流して通電加熱法で
焼結し、次いで上記の焼結した W 細線の束の外周に Ba
酸化物を主成分とする電子放出物質を付着させた後、
再度通電により加熱して W細線空隙部に電子放出物質を
含浸させ、その後、 W 細線束を束方向に垂直に輪切り
することを特徴とするカソードペレット作成方法。
4. A high-density W produced by the method according to claim 2.
An electric current is passed in the longitudinal direction of the bundle of fine wire sintered bodies to sinter them by an electric heating method, and then Ba
After depositing an electron-emitting substance whose main component is an oxide,
A method for producing cathode pellets, characterized by heating again by energizing to impregnate the W thin wire voids with an electron-emitting substance, and then slicing the W thin wire bundle perpendicularly to the bundle direction.
【請求項5】請求項4記載の方法により作成したカソー
ドペレットの上面に W と Sc 酸化物とからなる薄膜あ
るいはタングステン酸スカンジウムの薄膜を設けたこと
を特徴とする Sc 系含浸形カソード。
5. A Sc-based impregnated cathode, characterized in that a thin film of W and Sc oxide or a thin film of scandium tungstate is provided on the upper surface of the cathode pellet prepared by the method of claim 4.
【請求項6】上記 W と Sc 酸化物とからなる薄膜ある
いはタングステン酸スカンジウムの薄膜中に Ba あるい
は Ba 含有化合物を含有させたことを特徴とする請求項
5記載の Sc 系含浸形カソード。
6. The Sc-based impregnated cathode according to claim 5, wherein Ba or a Ba-containing compound is contained in the thin film of W and Sc oxide or the thin film of scandium tungstate.
【請求項7】請求項1乃至6の何れかに記載の含浸形カ
ソードを使用したことを特徴とする電子管。
7. An electron tube using the impregnated cathode according to any one of claims 1 to 6.
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