JPH0546653B2 - - Google Patents
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- JPH0546653B2 JPH0546653B2 JP22930485A JP22930485A JPH0546653B2 JP H0546653 B2 JPH0546653 B2 JP H0546653B2 JP 22930485 A JP22930485 A JP 22930485A JP 22930485 A JP22930485 A JP 22930485A JP H0546653 B2 JPH0546653 B2 JP H0546653B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明はTV用ブラウン管などに用いられる
電子管用陰極に関し、特に電子放射性物質層の改
良に関するものである。 〔従来の技術〕 第２図は従来のTV用ブラウン管や撮像管に用
いられている陰極を示すものであり、図において
１はシリコン（Si）、マグネシウム（Mg）などの
還元性元素を微量含む主成分がニツケルからなる
有底筒状の基体、２はこの基体の底部上面に被着
され、少なくともバリウム（Ba）を含み、他に
ストロンチウム（Sr）あるいは／及びカルシウ
ム（Ca）を含むアルカリ土類金属酸化物からな
る電子放射物質層、３は上記基体１内に配設され
たヒータ３で、加熱により上記電子放射物質層２
から熱電子を放出させるためのものである。 この様に構成された電子管用陰極において、基
体１への電子放射物質層２の被着は次の様にして
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属
（Ba，Sr，Ca）の炭酸塩からなる懸濁液を基体
１に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によつて
加熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩は
アルカリ土類金属の酸化物に変わる。その後、ア
ルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半導体
的性質を有するように活性化を行なうことによ
り、基体１上にアルカリ土類金属の酸化物からな
る電子放射物質層２を被着せしめているものであ
る。 この活性化工程において、アルカリ土類金属の
酸化物の一部は次の様に反応しているものであ
る。つまり基体１中に含有されたシリコン、マグ
ネシウム等の還元性元素は拡散によりアルカリ土
類金属の酸化物と基体１の界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えばアルカリ土
類酸化物として酸化バリウム（BaO）であれば
次式(1)(2)の様に反応するものである。 BaO＋１／2Si＝Ba＋１／2SiO2 ……(1) BaO＋Mg ＝Ba＋MgO ……(2) この反応の結果、基体１上に被着形成されたア
ルカリ土類金属酸化物の一部が還元され、酸素欠
乏型の半導体となり、陰極温度700〜800℃の動作
温度で0.5〜0.8A／cm3の電子放射が得られること
になる。しかるに、この様にして形成された電子
管用陰極にあつては電子放射が0.5〜0.8A／cm3以
上の電流密度は取り出せないものである。その理
由としては次の様なものである。つまり、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)式からも明らかな如く基体１とアルカリ
土類金属酸化物層との界面にSiO2，MgOあるい
はBaO・SiO2なる複合酸化物層（中間層）が形
成され、この中間層が高抵抗層となつて電流の流
れを妨げること、また上記中間層が基体１中の還
元元素が電子放射物質層２の表面側へ拡散するの
を妨げ十分なバリウム（Ba）が生成されないこ
とが考えられている。 また、従来の電子管用陰極としては特開昭59−
20941号公報に、上記した第２図のものと同様の
構成をしており、陰極の速動性を得るために基体
１の板厚を薄くし、寿命中の還元剤の涸濁を防止
しかつ基体１の強度低下を防止する目的で、基体
１にランタンがLaNi5及びLa2O3の形で分散含有
させたものが示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この様に構成された電子管用陰極においては、
動作中に基体１と電子放射物質層２の界面近傍、
特に基体１表面近傍のニツケル結晶粒界と上記界
面より10μm程度電子放射物質層２内側の位置に
前述の中間層が偏析するため、電流の流れ及び電
子放射物質層２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出特性が得
られないという問題があつた。 また、後者に示したものにおいては、ニツケル
を主成分とする基体１の製作時にLaNi5及びLa2
O3を含有させるため、基体１内のLaNi5及びLa2
O3の含有状態のばらつきなどが生じ易かつた。 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、高電流密度下において基体と電子放射物質
層との界面近傍に複合酸化物からなる中間層が集
中して形成されることを防止し、長時間にわたつ
て安定したエミツシヨン特性を有し、かつ生産
性・信頼性の高い電子管用陰極を得ることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電子管用陰極は、少なくともバ
リウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分と
する電子放射物質層をその上部に予め希土類金属
酸化物層を10μm以下の厚さで形成したニツケル
を主成分とする基体上に被着形成させたものであ
る。 〔作用〕 この発明においては、基体上に形成された
10μm以下の希土類金属酸化物層が、電子放射物
質層を基体に被着形成する際の活性化時に、アル
カリ土類金属の炭酸塩が分解する際、あるいは陰
極としての動作中に酸化バリウムが解離反応を起
こす際に基体が酸化する反応を防止するととも
に、電子放射物質層中への基体に含有された還元
性元素の拡散を適度に制御し、還元性元素による
複合酸化物からなる中間層が基体と電子放射物質
層との界面近傍に集中的に形成されることが防止
し、中間層を電子放射物質層内に分散させるもの
である。 〔発明の実施例〕 以下にこの発明の一実施例を第１図に基づいて
説明する。図において、１２は基体１の底部上面
に形成された希土類金属酸化物層、２は該希土類
金属酸化物層上に被着され、少なくともバリウム
を含み、他にストロンチウムあるいは／及びカル
シウムを含むアルカリ土類金属酸化物１１を主成
分とした電子放射物質層である。 次に、この様に構成された電子管用陰極におい
て、基体１への希土類金属酸化物層１２及び電子
放射物質層２の被着方法について説明すると、ま
ず、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三
元炭酸塩を所望の重量％とバインダー及び溶剤を
添加混合し、懸濁液を作成する。この懸濁液を予
め電子ビーム蒸着装置あるいはスパツタリング装
置などを用いて、その上面に10μm以下の希土類
金属酸化物層１２を形成したニツケルを主成分と
する基体１上にスプレイにより約80μmの厚みで
塗布し、その後、従来のものと同様に、炭酸塩か
ら酸化物への分解過程及び酸化物の一部を還元す
る活性化過程を経て、電子放射物質層２を基体１
に被着せしめるものである。 この様な方法で形成される希土類金属酸化物
Sc2O3，Y2O3などの厚みを種々変えた電子管用陰
極を種々作成し、この電子管用陰極を用いて２極
真空管を作成し、種々の電流密度で寿命試験を行
ない、エミツシヨン電流の変化を調べた結果、第
３図の結果を得た。第３図は従来のテレビ用陰極
としての電流密度0.66A／cm3の3.1倍（2.05A／cm3）
で動作させた時の基体１上に種々の厚みでSc2O3
層が形成された電子管用陰極、及び種々の厚みで
基体１上にY2O3が形成された電子管用陰極の寿
命特性と希土類金属酸化物層が全く形成されてい
ない従来例の寿命特性との関係を示したものであ
る。この第３図から明らかなように基体１上に希
土類金属層が形成された本実施例のものは従来例
のものに対して高電流密度動作でのエミツシヨン
劣化が少ないものである。 このように基体１上に希土類金属酸化物層を形
成した効果を詳細に調査するために、第３図の実
験結果において6000時間でのエミツシヨン電流測
定後、従来品及び4μmの厚みのSc2O3層を形成し
た電子放射物質層２を有した電子管用陰極の断面
を電子ビームＸ線マイクロアナライザー
（EPMA）によつて分析を行つた。その結果高電
流密度動作下の合い品においては、基体１と電子
放射物質層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒
界ではSiO2，MgO及びこれらの複合酸化物層が
形成され、さらに上記界面から電子放射物質層２
側約10μmの位置にはBaO・SiO2の複合酸化物層
が形成されていることがわかるものである。上記
したSiO2・MgO層及びBaO・SiO2層は基体１内
から電子放射物質層２内への還元剤であるSi，
Mgの拡散速度を抑制するとともに高絶縁である
ために電流の流れを阻害し、ついには電子放射物
質内での絶縁破壊による損耗をもたらすことにな
るものである。 これに対して、本実施例である希土類金属酸化
物であるSc2O3を基体１に形成した電子放射物質
層２を有する電子管用陰極においては、基体１内
に含有された還元剤であるSi，Mgは平均的に分
散されており、上記第５図に示した従来例のもの
のように基体１と電子放射物質層２との界面近傍
に、これら還元剤のピークが全く存在していない
ものである。このことは次の理由によるものと判
断される。つまり活性化時にアルカリ土類金属の
炭酸塩が酸化物へと分解する場合、あるいは電子
管用陰極の動作時にBaOなどが解離反応を起こ
す場合において、希土類金属酸化物が基体１の酸
化を防ぐことに起因しているものと考えられる。 例えば、希土類金属酸化物が酸化スカンジウム
（Sc2O3）である場合の反応は次式(4)(6)の様にな
るものである。
電子管用陰極に関し、特に電子放射性物質層の改
良に関するものである。 〔従来の技術〕 第２図は従来のTV用ブラウン管や撮像管に用
いられている陰極を示すものであり、図において
１はシリコン（Si）、マグネシウム（Mg）などの
還元性元素を微量含む主成分がニツケルからなる
有底筒状の基体、２はこの基体の底部上面に被着
され、少なくともバリウム（Ba）を含み、他に
ストロンチウム（Sr）あるいは／及びカルシウ
ム（Ca）を含むアルカリ土類金属酸化物からな
る電子放射物質層、３は上記基体１内に配設され
たヒータ３で、加熱により上記電子放射物質層２
から熱電子を放出させるためのものである。 この様に構成された電子管用陰極において、基
体１への電子放射物質層２の被着は次の様にして
行なわれるものである。まずアルカリ土類金属
（Ba，Sr，Ca）の炭酸塩からなる懸濁液を基体
１に塗布し、真空排気工程中にヒータ３によつて
加熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩は
アルカリ土類金属の酸化物に変わる。その後、ア
ルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半導体
的性質を有するように活性化を行なうことによ
り、基体１上にアルカリ土類金属の酸化物からな
る電子放射物質層２を被着せしめているものであ
る。 この活性化工程において、アルカリ土類金属の
酸化物の一部は次の様に反応しているものであ
る。つまり基体１中に含有されたシリコン、マグ
ネシウム等の還元性元素は拡散によりアルカリ土
類金属の酸化物と基体１の界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えばアルカリ土
類酸化物として酸化バリウム（BaO）であれば
次式(1)(2)の様に反応するものである。 BaO＋１／2Si＝Ba＋１／2SiO2 ……(1) BaO＋Mg ＝Ba＋MgO ……(2) この反応の結果、基体１上に被着形成されたア
ルカリ土類金属酸化物の一部が還元され、酸素欠
乏型の半導体となり、陰極温度700〜800℃の動作
温度で0.5〜0.8A／cm3の電子放射が得られること
になる。しかるに、この様にして形成された電子
管用陰極にあつては電子放射が0.5〜0.8A／cm3以
上の電流密度は取り出せないものである。その理
由としては次の様なものである。つまり、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)式からも明らかな如く基体１とアルカリ
土類金属酸化物層との界面にSiO2，MgOあるい
はBaO・SiO2なる複合酸化物層（中間層）が形
成され、この中間層が高抵抗層となつて電流の流
れを妨げること、また上記中間層が基体１中の還
元元素が電子放射物質層２の表面側へ拡散するの
を妨げ十分なバリウム（Ba）が生成されないこ
とが考えられている。 また、従来の電子管用陰極としては特開昭59−
20941号公報に、上記した第２図のものと同様の
構成をしており、陰極の速動性を得るために基体
１の板厚を薄くし、寿命中の還元剤の涸濁を防止
しかつ基体１の強度低下を防止する目的で、基体
１にランタンがLaNi5及びLa2O3の形で分散含有
させたものが示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この様に構成された電子管用陰極においては、
動作中に基体１と電子放射物質層２の界面近傍、
特に基体１表面近傍のニツケル結晶粒界と上記界
面より10μm程度電子放射物質層２内側の位置に
前述の中間層が偏析するため、電流の流れ及び電
子放射物質層２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出特性が得
られないという問題があつた。 また、後者に示したものにおいては、ニツケル
を主成分とする基体１の製作時にLaNi5及びLa2
O3を含有させるため、基体１内のLaNi5及びLa2
O3の含有状態のばらつきなどが生じ易かつた。 この発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、高電流密度下において基体と電子放射物質
層との界面近傍に複合酸化物からなる中間層が集
中して形成されることを防止し、長時間にわたつ
て安定したエミツシヨン特性を有し、かつ生産
性・信頼性の高い電子管用陰極を得ることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る電子管用陰極は、少なくともバ
リウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分と
する電子放射物質層をその上部に予め希土類金属
酸化物層を10μm以下の厚さで形成したニツケル
を主成分とする基体上に被着形成させたものであ
る。 〔作用〕 この発明においては、基体上に形成された
10μm以下の希土類金属酸化物層が、電子放射物
質層を基体に被着形成する際の活性化時に、アル
カリ土類金属の炭酸塩が分解する際、あるいは陰
極としての動作中に酸化バリウムが解離反応を起
こす際に基体が酸化する反応を防止するととも
に、電子放射物質層中への基体に含有された還元
性元素の拡散を適度に制御し、還元性元素による
複合酸化物からなる中間層が基体と電子放射物質
層との界面近傍に集中的に形成されることが防止
し、中間層を電子放射物質層内に分散させるもの
である。 〔発明の実施例〕 以下にこの発明の一実施例を第１図に基づいて
説明する。図において、１２は基体１の底部上面
に形成された希土類金属酸化物層、２は該希土類
金属酸化物層上に被着され、少なくともバリウム
を含み、他にストロンチウムあるいは／及びカル
シウムを含むアルカリ土類金属酸化物１１を主成
分とした電子放射物質層である。 次に、この様に構成された電子管用陰極におい
て、基体１への希土類金属酸化物層１２及び電子
放射物質層２の被着方法について説明すると、ま
ず、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの三
元炭酸塩を所望の重量％とバインダー及び溶剤を
添加混合し、懸濁液を作成する。この懸濁液を予
め電子ビーム蒸着装置あるいはスパツタリング装
置などを用いて、その上面に10μm以下の希土類
金属酸化物層１２を形成したニツケルを主成分と
する基体１上にスプレイにより約80μmの厚みで
塗布し、その後、従来のものと同様に、炭酸塩か
ら酸化物への分解過程及び酸化物の一部を還元す
る活性化過程を経て、電子放射物質層２を基体１
に被着せしめるものである。 この様な方法で形成される希土類金属酸化物
Sc2O3，Y2O3などの厚みを種々変えた電子管用陰
極を種々作成し、この電子管用陰極を用いて２極
真空管を作成し、種々の電流密度で寿命試験を行
ない、エミツシヨン電流の変化を調べた結果、第
３図の結果を得た。第３図は従来のテレビ用陰極
としての電流密度0.66A／cm3の3.1倍（2.05A／cm3）
で動作させた時の基体１上に種々の厚みでSc2O3
層が形成された電子管用陰極、及び種々の厚みで
基体１上にY2O3が形成された電子管用陰極の寿
命特性と希土類金属酸化物層が全く形成されてい
ない従来例の寿命特性との関係を示したものであ
る。この第３図から明らかなように基体１上に希
土類金属層が形成された本実施例のものは従来例
のものに対して高電流密度動作でのエミツシヨン
劣化が少ないものである。 このように基体１上に希土類金属酸化物層を形
成した効果を詳細に調査するために、第３図の実
験結果において6000時間でのエミツシヨン電流測
定後、従来品及び4μmの厚みのSc2O3層を形成し
た電子放射物質層２を有した電子管用陰極の断面
を電子ビームＸ線マイクロアナライザー
（EPMA）によつて分析を行つた。その結果高電
流密度動作下の合い品においては、基体１と電子
放射物質層２との界面近傍で、基体１内の結晶粒
界ではSiO2，MgO及びこれらの複合酸化物層が
形成され、さらに上記界面から電子放射物質層２
側約10μmの位置にはBaO・SiO2の複合酸化物層
が形成されていることがわかるものである。上記
したSiO2・MgO層及びBaO・SiO2層は基体１内
から電子放射物質層２内への還元剤であるSi，
Mgの拡散速度を抑制するとともに高絶縁である
ために電流の流れを阻害し、ついには電子放射物
質内での絶縁破壊による損耗をもたらすことにな
るものである。 これに対して、本実施例である希土類金属酸化
物であるSc2O3を基体１に形成した電子放射物質
層２を有する電子管用陰極においては、基体１内
に含有された還元剤であるSi，Mgは平均的に分
散されており、上記第５図に示した従来例のもの
のように基体１と電子放射物質層２との界面近傍
に、これら還元剤のピークが全く存在していない
ものである。このことは次の理由によるものと判
断される。つまり活性化時にアルカリ土類金属の
炭酸塩が酸化物へと分解する場合、あるいは電子
管用陰極の動作時にBaOなどが解離反応を起こ
す場合において、希土類金属酸化物が基体１の酸
化を防ぐことに起因しているものと考えられる。 例えば、希土類金属酸化物が酸化スカンジウム
（Sc2O3）である場合の反応は次式(4)(6)の様にな
るものである。
この発明は以上のように述べたように基体上に
予め10μm以下の厚みの希土類金属酸化物層を形
成し、その上に少なくともバリウムを含むアルカ
リ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物質層
を被着させたものとしたので、希土類金属酸化物
層を形成していない従来のものに対して２〜４倍
の高電流密度動作下での長寿命を実現し、安価で
製造の制約の少ない信頼性の高い電子管用陰極が
得られるという効果を有するものである。
予め10μm以下の厚みの希土類金属酸化物層を形
成し、その上に少なくともバリウムを含むアルカ
リ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物質層
を被着させたものとしたので、希土類金属酸化物
層を形成していない従来のものに対して２〜４倍
の高電流密度動作下での長寿命を実現し、安価で
製造の制約の少ない信頼性の高い電子管用陰極が
得られるという効果を有するものである。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第３図
は、希土類金属酸化物層厚みとエミツシヨン電流
特性との関係を示す図である。 図において、１は基体、２は電子放射物質層で
ある。なお各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第３図
は、希土類金属酸化物層厚みとエミツシヨン電流
特性との関係を示す図である。 図において、１は基体、２は電子放射物質層で
ある。なお各図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。
Claims (1)
- １ 主成分がニツケルからなりシリコンまたはマ
グネシウムの一方または両方を含む一種以上の還
元剤を含有する基体上に、厚さ10μm以下の希土
類金属酸化物層を形成し、該希土類金属酸化物層
上に、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を
主成分とする電子放射物質層を被着形成したこと
を特徴とする電子管用陰極。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229304A JPS6288239A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
| KR1019860005652A KR900003175B1 (ko) | 1985-07-19 | 1986-07-12 | 전자관용음극 |
| CA000513900A CA1270890A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-16 | Cathode for electron tube |
| US06/886,777 US4797593A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-17 | Cathode for electron tube |
| CN86104753.2A CN1004452B (zh) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | 电子管用阴极 |
| EP86305560A EP0210805B1 (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Cathode for electron tube |
| DE86305560T DE3689134T2 (de) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Kathode für Elektronenröhre. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229304A JPS6288239A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288239A JPS6288239A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0546653B2 true JPH0546653B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=16890038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229304A Granted JPS6288239A (ja) | 1985-07-19 | 1985-10-14 | 電子管用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288239A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285838A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電子管陰極 |
| KR910002969B1 (ko) * | 1987-06-12 | 1991-05-11 | 미쓰비시전기주식회사 | 전자관음극(cathode for an electron tube) |
| JPH0690907B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1994-11-14 | 三菱電機株式会社 | 電子管用陰極 |
| JP2730260B2 (ja) * | 1990-04-11 | 1998-03-25 | 三菱電機株式会社 | 電子管用陰極 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840731A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 酸化物陰極構体 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60229304A patent/JPS6288239A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840731A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 酸化物陰極構体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288239A (ja) | 1987-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |