JPH0696661A - Electronic tube cathode - Google Patents
Electronic tube cathodeInfo
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- JPH0696661A JPH0696661A JP24452292A JP24452292A JPH0696661A JP H0696661 A JPH0696661 A JP H0696661A JP 24452292 A JP24452292 A JP 24452292A JP 24452292 A JP24452292 A JP 24452292A JP H0696661 A JPH0696661 A JP H0696661A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基体金属表面にアルカ
リ土類金属酸化物層を設けた電子管陰極に係わり、特
に、通常、電子放射物質として用いられているアルカリ
土類金属酸化物層の上に、アルカリ土類金属酸化物層中
に所定量の希土類金属酸化物を分散した上側層を形成し
て、電子放射物質を2重層に形成した電子管陰極に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron tube cathode having an alkaline earth metal oxide layer provided on the surface of a base metal, and particularly to an alkaline earth metal oxide layer which is usually used as an electron emitting material. The present invention relates to an electron tube cathode in which an upper layer in which a predetermined amount of rare earth metal oxide is dispersed in an alkaline earth metal oxide layer is formed to form an electron emitting material in a double layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、カラーTV用ブラウン管、デー
タ表示端末用ディスプレイ管等の電子管においては、表
示される画像の高精細化が要望されるようになってお
り、こうした要望を満たすためには、前述の種別の電子
管の陰極において、高電流密度状態にあっても長時間安
定した電子放射特性が得られるものが必要になる。2. Description of the Related Art Generally, in electron tubes such as cathode ray tubes for color TVs and display tubes for data display terminals, there is a demand for higher definition of displayed images. The cathode of the above-mentioned type of electron tube is required to have a stable electron emission characteristic for a long time even in a high current density state.
【0003】従来、前述の種別の電子管の陰極において
は、前記必要性に応えるものとして幾つかの提案がなさ
れており、その1つとして特開平1−213935号に
開示の技術手段が知られている。Conventionally, several proposals have been made for the cathode of the electron tube of the above-mentioned type to meet the above-mentioned needs, and one of them is the technical means disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-213935. There is.
【0004】図3は、前記特開平1−213935号に
開示された電子管の陰極を示す断面構成図である。FIG. 3 is a sectional view showing the cathode of the electron tube disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-213935.
【0005】図3において、11は陰極基体金属、12
は電子放射物質層、13はヒータ、14はアルカリ土類
金属酸化物と希土類金属酸化物との複合酸化物層であ
る。In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a cathode base metal, and 12
Is an electron emitting material layer, 13 is a heater, and 14 is a composite oxide layer of an alkaline earth metal oxide and a rare earth metal oxide.
【0006】そして、前記電子管の陰極は、主成分がニ
ッケルからなり、少量の還元性元素であるシリコン(S
i)やマグネシウム(Mg)を含む陰極基体金属11上
に、始めに、アルカリ土類金属酸化物と希土類金属酸化
物との複合酸化物層14を被着形成し、次に、その層1
4の上に少なくともバリウム(Ba)を含み、他にスト
ロンチウム(Sr)及び/またはカルシウム(Ca)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12を被着形成したもので構成されている。The cathode of the electron tube is mainly composed of nickel and contains a small amount of silicon (S) which is a reducing element.
On the cathode base metal 11 containing i) or magnesium (Mg), first, a composite oxide layer 14 of an alkaline earth metal oxide and a rare earth metal oxide is deposited, and then the layer 1 is formed.
4 is formed by depositing an electron-emitting material layer 12 containing at least barium (Ba) and other than alkaline earth metal oxide containing strontium (Sr) and / or calcium (Ca) as a main component. It is configured.
【0007】前記構成を採用すれば、陰極基体金属11
の上側に被着形成したアルカリ土類金属酸化物と希土類
金属酸化物との複合酸化物層14が、活性化工程中の加
熱において、あるいは、電子管の通常の動作中の加熱に
おいて一部解離し、その中の希土類金属は原子、例え
ば、スカンジウム(Sc)原子となって遊離する。この
とき、陰極基体金属11中のシリコン(Si)やマグネ
シウム(Mg)からなる還元性元素が陰極基体金属11
表面に拡散し、電子放射物質層12内の酸化バリウム
(BaO)と反応してバリウム(Ba)原子を生成する
とともに、いわゆる中間物質である珪酸バリウム(Ba
SiO3)が形成されるが、この中間物質は前記希土類
金属原子、例えば、スカンジウム(Sc)原子によって
分解されるものである。また、この陰極を高電流密度状
態で動作させると、ジュール熱によってバリウム(B
a)の蒸発が増大する傾向になるが、このバリウム(B
a)原子は前記複合酸化物層14に付着するので、バリ
ウム(Ba)の蒸発が抑圧されるものである。このよう
に、前記構成に係わる電子管の陰極は、前記中間物質の
形成が少なく、かつ、バリウム(Ba)の蒸発も少ない
ので、高電流密度状態、例えば、4A/cm3以上の電流
状態で動作させた場合においてもエミッション電流の低
下が少なく、確実に長寿命の陰極を実現できるものであ
る。If the above structure is adopted, the cathode base metal 11
The mixed oxide layer 14 of alkaline earth metal oxide and rare earth metal oxide deposited on the upper side of the is partially dissociated during heating during the activation process or during heating during normal operation of the electron tube. The rare earth metal therein becomes an atom, for example, a scandium (Sc) atom and is released. At this time, the reducing element composed of silicon (Si) or magnesium (Mg) in the cathode base metal 11 is converted into the cathode base metal 11.
While diffusing to the surface and reacting with barium oxide (BaO) in the electron emitting material layer 12 to generate barium (Ba) atoms, so-called intermediate material barium silicate (Ba).
SiO 3 ) is formed, and this intermediate substance is decomposed by the rare earth metal atom, for example, scandium (Sc) atom. Also, when this cathode is operated in a high current density state, the barium (B
Although the evaporation of a) tends to increase, this barium (B
Since a) atoms are attached to the complex oxide layer 14, the evaporation of barium (Ba) is suppressed. As described above, the cathode of the electron tube according to the above-described structure operates in a high current density state, for example, a current state of 4 A / cm 3 or more, because the intermediate substance is less formed and barium (Ba) is less evaporated. Even in the case where it is caused, the emission current does not decrease so much and a long-life cathode can be surely realized.
【0008】また、この他にも、前述の種別の電子管の
陰極において、前記必要性に応えるものには、特開昭6
3−310535号及び特開昭63−310536号に
開示の技術手段がある。In addition to this, in the cathode of the electron tube of the above-mentioned type, the one which meets the above-mentioned need is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
There are technical means disclosed in JP-A-3-310535 and JP-A-63-310536.
【0009】図4は、前記特開昭63−310535
号、特開昭63−310536号に開示された電子管の
陰極を示す断面構成図である。FIG. 4 shows the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-310535.
FIG. 3 is a sectional configuration diagram showing a cathode of an electron tube disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-310536.
【0010】図4において、21は基体金属、22は電
子放射物質層、23は電子放射物質層22中の酸化スカ
ンジウム(Sc2O3)、24はヒータである。In FIG. 4, 21 is a base metal, 22 is an electron emitting material layer, 23 is scandium oxide (Sc 2 O 3 ) in the electron emitting material layer 22, and 24 is a heater.
【0011】そして、前記電子管の陰極は、主成分がニ
ッケル(Ni)からなり、少量のシリコン(Si)を含
む陰極の基体金属21と、バリウム(Ba)を含有し、
アルカリ土類金属酸化物及び酸化スカンジウム(Sc2
O3)23からなる電子放射物質層22とにより構成さ
れているもので、前記酸化スカンジウム(Sc2O3)2
3が12面体(特開昭63−310535号)または柱
状多面体(特開昭63−310536号)の結晶形を有
し、電子放射物質層22中に0.1乃至20重量%分散
されているものである。The cathode of the electron tube is mainly composed of nickel (Ni) and contains the base metal 21 of the cathode containing a small amount of silicon (Si) and barium (Ba).
Alkaline earth metal oxides and scandium oxide (Sc 2
O 3 ) 23 and the electron emitting material layer 22. The scandium oxide (Sc 2 O 3 ) 2
3 has a crystal form of dodecahedron (JP-A-63-310535) or a columnar polyhedron (JP-A-63-310536), which is dispersed in the electron-emitting substance layer 22 in an amount of 0.1 to 20% by weight. It is a thing.
【0012】前記構成によれば、前記12面体または柱
状多面体の結晶形の酸化スカンジウム(Sc2O3)23
が、遊離原子であるバリウム(Ba)原子やドナーを消
滅させることがなく、また、複合酸化物からなる中間物
質が陰極基体金属と電子放射物質層との界面近くに集中
して形成されるのを防止できるので、長時間にわたって
安定した電子放射特性が得られるものである。According to the above structure, the scandium oxide (Sc 2 O 3 ) 23 in the crystalline form of the dodecahedron or the columnar polyhedron is used.
However, it does not extinguish free atoms such as barium (Ba) atoms and donors, and an intermediate substance composed of a complex oxide is formed near the interface between the cathode base metal and the electron-emitting substance layer. As a result, stable electron emission characteristics can be obtained for a long time.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記開
示による従来の電子管の陰極は、一応、長時間にわたっ
て安定した電子放射特性を得ることはできるものの、い
ずれのものも、陰極の基体金属とそれに被着されるアル
カリ土類金属酸化物層との結合力および添加物のコスト
については、何等配慮がなされていない。However, although the conventional cathode of the electron tube according to the above-mentioned disclosure is capable of obtaining stable electron emission characteristics for a long time, in any case, the cathode metal and the base metal No consideration is given to the bonding strength with the deposited alkaline earth metal oxide layer and the cost of the additive.
【0014】一般的に述べれば、陰極の基体金属に電子
放射物質層が被着されている場合に、前記基体金属と前
記電子放射物質層との結合力は、通常、前記基体金属中
に含有されている微量のシリコンから生成されるシリコ
ン系の中間物質により助長されるものである。しかる
に、陰極の基体金属に接して酸化スカンジウム(Sc2
O3)が存在する場合、具体的には、前記特開昭63−
310535号及び特開昭63−310536号に開示
されている電子管の陰極のように、前記基体金属と酸化
スカンジウム(Sc2O3)の粉末を分散させたアルカリ
土類金属酸化物層(電子放射物質層)とが接している場
合、及び、前記特開平1−213935号に開示されて
いる電子管の陰極のように、前記基体金属と酸化スカン
ジウム(Sc2O3)の粉末を含む複合酸化物層(電子放
射物質層)とが接している場合には、スカンジウム(S
c)原子により前記シリコン系の中間物質の形成が抑制
され、前記結合力を充分に得ることができないばかり
か、陰極の動作中に前記基体金属と前記電子放射物質層
との間の熱膨張係数の差や静電気力等によって前記電子
放射物質層が前記基体金属から剥離されるようになると
いう問題点がある。また、希土類金属酸化物は、高価で
あり、これを数%分散することは、陰極のコストを押し
上げることになる。Generally speaking, when an electron emissive material layer is deposited on the base metal of the cathode, the bonding force between the base metal and the electron emissive material layer is usually contained in the base metal. It is promoted by a silicon-based intermediate substance generated from a trace amount of silicon. However, in contact with the base metal of the cathode, scandium oxide (Sc 2
When O 3 ) is present, it is specifically described in the above-mentioned JP-A-63-
As in the cathode of the electron tube disclosed in JP-A-310535 and JP-A-63-310536, an alkaline earth metal oxide layer (electron emission) in which the base metal and scandium oxide (Sc 2 O 3 ) powder are dispersed (A material layer), and a composite oxide containing the base metal and scandium oxide (Sc 2 O 3 ) powder, as in the cathode of the electron tube disclosed in JP-A-1-213935. When it is in contact with the layer (electron emitting material layer), scandium (S
c) The atoms suppress the formation of the silicon-based intermediate material, and thus the bonding force cannot be sufficiently obtained, and the coefficient of thermal expansion between the base metal and the electron-emitting material layer during the operation of the cathode. There is a problem that the electron emitting material layer comes to be peeled off from the base metal due to the difference in electric field and electrostatic force. In addition, rare earth metal oxides are expensive, and dispersing a few% of them increases the cost of the cathode.
【0015】この点に関して、本発明者等は、陰極の基
体金属上に酸化スカンジウム(Sc2O3)の粉末を分散
させたアルカリ土類金属酸化物層(電子放射物質層)を
直接被覆した陰極を用いて、その耐久性についての実験
を行なったところ、前記陰極の動作中に前記基体金属と
前記アルカリ土類金属酸化物層(電子放射物質層)との
結合力が低下するようになり、極端な場合をとると、前
記アルカリ土類金属酸化物層(電子放射物質層)が前記
基体金属から剥離してしまうという現象が発生し、この
現象は前記アルカリ土類金属酸化物層中のスカンジウム
化合物の含有量が多くなるほど顕著に現われることが確
認できた。In this regard, the present inventors directly coated an alkaline earth metal oxide layer (electron emitting material layer) in which a powder of scandium oxide (Sc 2 O 3 ) was dispersed on the base metal of the cathode. An experiment was conducted on its durability using a cathode, and it was found that the bonding force between the base metal and the alkaline earth metal oxide layer (electron emitting material layer) was lowered during the operation of the cathode. In extreme cases, a phenomenon occurs in which the alkaline earth metal oxide layer (electron emitting material layer) is separated from the base metal, and this phenomenon occurs in the alkaline earth metal oxide layer. It was confirmed that the higher the content of the scandium compound, the more prominent it appeared.
【0016】本発明は、このような問題点を除去するも
ので、その目的は、低コストでかつ陰極の基体金属とそ
れに被着されるアルカリ土類金属酸化物層との結合力を
増大させ、かつ、高電流密度状態においても長時間安定
した電子放射特性を得ることが可能な電子管陰極を提供
することにある。The present invention eliminates such problems, and an object thereof is to increase the bonding strength between the base metal of the cathode and the alkaline earth metal oxide layer deposited thereon at low cost. Another object of the present invention is to provide an electron tube cathode capable of obtaining stable electron emission characteristics for a long time even in a high current density state.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため
に、本発明は、基体金属表面にアルカリ土類金属酸化物
層を設けた電子管陰極において、前記アルカリ土類金属
酸化物層の上に、アルカリ土類金属酸化物中に所定量の
希土類金属酸化物を分散した上側層を形成し、この上側
層における前記希土類金属酸化物は球形状からなり、か
つ、その平均粒径が0.01乃至2.0μmのもので構
成する手段を具備した。また、希土類金属酸化物の分散
量は、種々の実験を行った結果、その粒子の表面積に比
例することが分ったため、その粒径をアルカリ土類金属
酸化物の粒径より小さくし、希土類金属酸化物の分散量
の範囲を0.01乃至0.3重量%とした。To achieve the above object, the present invention provides an electron tube cathode in which an alkaline earth metal oxide layer is provided on the surface of a base metal, and the alkaline earth metal oxide layer is formed on the alkaline earth metal oxide layer. Forming an upper layer in which a predetermined amount of a rare earth metal oxide is dispersed in an alkaline earth metal oxide, and the rare earth metal oxide in the upper layer has a spherical shape and has an average particle diameter of 0.01 To 2.0 μm. As a result of various experiments, it was found that the dispersed amount of the rare earth metal oxide was proportional to the surface area of the particle. Therefore, the particle size was made smaller than that of the alkaline earth metal oxide, and The range of the amount of the metal oxide dispersed was 0.01 to 0.3% by weight.
【0018】[0018]
【作用】本発明においては、アルカリ土類金属酸化物層
の上に、前記アルカリ土類金属酸化物層中に所定量の希
土類金属酸化物、例えば、ここでは、酸化スカンジウム
を分散した上側層を形成するようにし、酸化スカンジウ
ム(Sc2O3)が陰極の基体金属と直接接しないように
したので、前記基体金属中に含有されている微量のシリ
コンから生成されるシリコン系の中間物質の働きによ
り、前記基体金属とその上に被着されたアルカリ土類金
属酸化物層との結合が助長されるようになり、陰極の動
作時においても前記アルカリ土類金属酸化物層が前記基
体金属から剥離することのない電子管の陰極が得られ
る。In the present invention, an upper layer in which a predetermined amount of rare earth metal oxide, for example, scandium oxide is dispersed in the alkaline earth metal oxide layer, is formed on the alkaline earth metal oxide layer. Since it was formed so that scandium oxide (Sc 2 O 3 ) did not come into direct contact with the base metal of the cathode, the action of the silicon-based intermediate substance generated from the trace amount of silicon contained in the base metal As a result, the bond between the base metal and the alkaline earth metal oxide layer deposited thereon is promoted, and the alkaline earth metal oxide layer is removed from the base metal even during the operation of the cathode. An electron tube cathode that does not peel off is obtained.
【0019】また、本発明においては、粉末のスカンジ
ウム(Sc)の結晶を球面形状にすると表面積が大きく
とれるため、それを0.01乃至2.0μmの粒径にな
るようにし、前記スカンジウム(Sc)を前記アルカリ
土類金属炭酸塩中に一様に分散させることにより、陰極
毎のスカンジウム(Sc)の含有率を最小限にして、電
子放射特性の向上を図ることができる。In the present invention, since the surface area of the powdery scandium (Sc) crystal can be made large by making it spherical, the grain size of the scandium (Sc) is set to 0.01 to 2.0 μm. ) Is uniformly dispersed in the alkaline earth metal carbonate, the content of scandium (Sc) in each cathode can be minimized and the electron emission characteristics can be improved.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0021】図1は、本発明に係わる電子管の陰極部分
の構成の一実施例を示す拡大断面図である。FIG. 1 is an enlarged sectional view showing an embodiment of the structure of the cathode portion of the electron tube according to the present invention.
【0022】図1において、1は陰極スリーブ、2は陰
極の基体金属、3は下記の第1層及び第2層からなる電
子放射物質層、4はアルカリ土類金属酸化物層(第1
層)、5は上側層(第2層)、6はヒータである。In FIG. 1, 1 is a cathode sleeve, 2 is a cathode base metal, 3 is an electron emitting material layer consisting of the following first and second layers, and 4 is an alkaline earth metal oxide layer (first
Layer), 5 is an upper layer (second layer), and 6 is a heater.
【0023】そして、陰極の基体金属2はニッケルを主
成分とする材料で構成されており、アルカリ土類金属酸
化物層(第1層)4はバリウム、ストロンチウム、カル
シウム等の炭酸塩(Ba、Sr、Ca)CO3 で構成さ
れている。また、上側層(第2層)5はバリウム、スト
ロンチウム、カルシウム等の炭酸塩(Ba、Sr、C
a)CO3 からなるアルカリ土類金属酸化物に0.05
重量%(1陰極当たり)の酸化スカンジウム(Sc
2O3)を分散させたもので構成され、この場合に、前記
酸化スカンジウムは、粒径が約0.5μmの球状結晶の
ものであって、その成分中80重量%以上の純粋な酸化
スカンジウムを含んでいるものである。さらに、前記酸
化スカンジウム(Sc2O3)の結晶形状(球状)はバリ
ウム、ストロンチウム、カルシウム等の炭酸塩(Ba、
Sr、Ca)CO3 の形状(針状)と異なるものであ
り、かつ、前記酸化スカンジウム(Sc2O3)の結晶粒
径はバリウム、ストロンチウム、カルシウム等の炭酸塩
(Ba、Sr、Ca)CO3 の粒径の1/10のものを
選択するようにしている。なお、電子放射物質層3にお
いては、その中に含まれる酸化スカンジウム(Sc
2O3)の総量が0.01乃至0.3重量%の範囲になる
ように選ぶのが好適である。The base metal 2 of the cathode is composed of a material containing nickel as a main component, and the alkaline earth metal oxide layer (first layer) 4 is a carbonate (Ba, barium, strontium, calcium, etc.). It is composed of Sr, Ca) CO 3 . The upper layer (second layer) 5 is a carbonate (Ba, Sr, C) such as barium, strontium, or calcium.
a) 0.05 for alkaline earth metal oxides composed of CO 3.
Wt% (per cathode) scandium oxide (Sc
2 O 3 ) dispersed therein, and in this case, the scandium oxide is a spherical crystal having a particle size of about 0.5 μm, and 80% by weight or more of pure scandium oxide is contained in the component. Is included. Furthermore, the crystal shape (spherical shape) of scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is barium, strontium, calcium carbonate (Ba,
Sr, Ca) is different from the shape of CO 3 (acicular), and the crystal grain size of scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is a carbonate (Ba, Sr, Ca) such as barium, strontium, or calcium. The particle size of 1/10 of the particle size of CO 3 is selected. In the electron emitting material layer 3, scandium oxide (Sc) contained in the electron emitting material layer 3 is included.
It is preferred to choose so that the total amount of 2 O 3 ) is in the range of 0.01 to 0.3% by weight.
【0024】前記構成による陰極は、以下の手順によっ
て製造される。The cathode having the above structure is manufactured by the following procedure.
【0025】まず、バリウム、ストロンチウム、カルシ
ウム等の炭酸塩(Ba、Sr、Ca)CO3 の粉末にそ
れぞれニトロセルロースラッカ、酢酸ブチルを加えてロ
ーリング混合し、懸濁液を調製する(以下、ここで得ら
れた液をA液とする)。また、バリウム、ストロンチウ
ム、カルシウム等の炭酸塩(Ba、Sr、Ca)CO3
の粉末中に0.05重量%(1陰極当たり)の酸化スカ
ンジウム(Sc2O3)を分散させた粉末に同じくニトロ
セルロースラッカ、酢酸ブチルを加えてローリング混合
し、懸濁液を調製する(以下、ここで得られた液をB液
とする)。First, nitrocellulose lacquer and butyl acetate are added to powders of carbonates (Ba, Sr, Ca) CO 3 of barium, strontium, calcium, etc., respectively, and rolling-mixed to prepare a suspension (hereinafter, referred to as "here"). The solution obtained in step A is referred to as solution A). In addition, carbonates such as barium, strontium and calcium (Ba, Sr, Ca) CO 3
Nitrocellulose lacquer and butyl acetate were also added to a powder prepared by dispersing 0.05% by weight (per cathode) of scandium oxide (Sc 2 O 3 ) in the powder of 1. to prepare a suspension ( Hereinafter, the liquid obtained here is referred to as liquid B).
【0026】次に、ニッケル(Ni)を主成分とする陰
極の基体金属2上にスプレー法により前記A液を約10
μmの厚さに塗布して前記アルカリ土類金属酸化物層
(第1層)4を形成し、次いで、このアルカリ土類金属
酸化物層(第1層)4上に同様にスプレー法により前記
B液を約60μmの厚さに塗布して前記上側層(第2
層)5を形成して、2層からなる電子放射物質層3を形
成する。Next, about 10 parts of the solution A is sprayed on the base metal 2 of the cathode containing nickel (Ni) as a main component.
The alkaline earth metal oxide layer (first layer) 4 is formed by applying the alkaline earth metal oxide layer (first layer) 4 on the alkaline earth metal oxide layer 4 by the same spraying method. The solution B is applied to a thickness of about 60 μm to form the upper layer (second
Layer) 5 to form the electron emitting material layer 3 consisting of two layers.
【0027】続いて、真空排気工程において電子放射物
質層3をヒータ6により加熱し、電子放射物質層3中の
炭酸塩を分解して酸化物とし、その後、900乃至11
00℃の雰囲気中で加熱して活性化を行ない、陰極を形
成されるものである。Subsequently, in the vacuum evacuation step, the electron emitting material layer 3 is heated by the heater 6 to decompose the carbonate in the electron emitting material layer 3 into an oxide, and then 900 to 11
It is heated in an atmosphere of 00 ° C. for activation to form a cathode.
【0028】図2は、前述のようにして製造した陰極を
内部実装した陰極線管の稼動時間に対する最大陽極電流
相対比の変動を示す動作特性図である。FIG. 2 is an operating characteristic diagram showing the variation of the maximum anode current relative ratio with respect to the operating time of the cathode ray tube in which the cathode manufactured as described above is internally mounted.
【0029】また、図2において、aは第1層及び第2
層からなる電子放射物質層を被着させた本実施例の陰極
を内部実装した陰極線管の動作特性、bは前記第2層の
みからなる電子放射物質層を被着させた従来の陰極を内
部実装した陰極線管の動作特性、cは酸化スカンジウム
(Sc2O3)を含まない電子放射物質層を被着させた従
来の陰極を内部実装した陰極線管の動作特性をそれぞれ
示すものである。Further, in FIG. 2, a is the first layer and the second layer.
Operating characteristics of a cathode ray tube in which the cathode of this embodiment having an electron emitting material layer formed thereon is internally mounted, b is the conventional cathode having an electron emitting material layer formed only of the second layer The operating characteristics of the mounted cathode ray tube and c are the operating characteristics of the cathode ray tube in which the conventional cathode internally coated with the electron emitting material layer not containing scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is mounted.
【0030】図2の特性から明らかなように、本実施例
の陰極の動作特性aと従来の陰極の動作特性cとを比べ
ると、本実施例の陰極の動作特性aの方が従来の陰極の
動作特性cよりも格段に優れた長寿命特性を有するもの
であることは明らかである。また、本実施例の陰極の動
作特性aと従来の陰極の動作特性bとを比べると、最初
の頃は本実施例の陰極の動作特性aよりも従来の陰極の
動作特性bの方が優れた特性を示しているが、ある時
間、図2においては約20000時間を超えると、従来
の陰極の動作特性bは急激に特性が劣化するようになる
のに対して、本実施例の陰極の動作特性aはそのような
急激な劣化が生じることはないものである。As is apparent from the characteristics shown in FIG. 2, when the operating characteristics a of the cathode of this embodiment and the operating characteristics c of the conventional cathode are compared, the operating characteristics a of the cathode of this embodiment is the conventional cathode. It is clear that it has a long life characteristic that is far superior to the operating characteristic c of 1. Further, when comparing the operating characteristic a of the cathode of this embodiment with the operating characteristic b of the conventional cathode, the operating characteristic b of the conventional cathode is superior to the operating characteristic a of the cathode of this embodiment at the beginning. 2 shows that the characteristics of the conventional cathode deteriorate rapidly when the time exceeds about 20000 hours in FIG. The operating characteristic a does not cause such a rapid deterioration.
【0031】ところで、本実施例において、電子放射物
質層3内に含まれる酸化スカンジウムの総量が0.01
乃至0.3重量%の範囲になるように選んでいる根拠
は、この酸化スカンジウムのような希土類金属酸化物が
球面形状で、かつ、その平均粒径が0.01乃至2.0
μmである微粒子で構成されている場合、前記総量が
0.01重量%以下のときには電子放射物質層3を2層
に構成したことによる効果を得ることができず、また、
前記総量が0.3重量%を超えると動作中に前記従来の
陰極の動作特性bで見られたような急激な劣化を生じる
ことになるためである。この場合、前記総量が0.3重
量%以上のときに、このような急激な劣化が生じる原因
は、電子放射物質層3が陰極の基体金属2から剥離する
ことに起因するものと思われる。In this embodiment, the total amount of scandium oxide contained in the electron emitting material layer 3 is 0.01.
The reason for selecting the range of 0.3 to 0.3% by weight is that the rare earth metal oxide such as scandium oxide has a spherical shape and the average particle size is 0.01 to 2.0.
When the total amount is 0.01% by weight or less, the effect due to the two-layer structure of the electron-emitting substance layer 3 cannot be obtained in the case of being composed of fine particles of μm.
This is because if the total amount exceeds 0.3% by weight, the rapid deterioration as seen in the operating characteristic b of the conventional cathode will occur during operation. In this case, when the total amount is 0.3% by weight or more, the cause of such rapid deterioration is considered to be that the electron emitting material layer 3 is separated from the base metal 2 of the cathode.
【0032】このように、本実施例による電子管の陰極
は、陰極の基体金属2に接して酸化スカンジウムが配置
されていないため、前記基体金属2中に含有されている
微量のシリコンから生成されるシリコン系の中間物質、
例えば、珪酸バリウム(BaSiO3 )の働きにより、
前記基体金属2とその上に被着されたアルカリ土類金属
酸化物層(第1層)4との結合が助長され、陰極の動作
時においても前記アルカリ土類金属酸化物層(第1層)
4が前記基体金属2から剥離することがなく、高電流密
度状態においても安定に動作する長寿命の電子管の陰極
を得ることができる。As described above, the cathode of the electron tube according to the present embodiment is produced from the trace amount of silicon contained in the base metal 2 because the scandium oxide is not arranged in contact with the base metal 2 of the cathode. Silicon-based intermediate material,
For example, by the action of barium silicate (BaSiO 3 ),
The bond between the base metal 2 and the alkaline earth metal oxide layer (first layer) 4 deposited on the base metal 2 is promoted, and the alkaline earth metal oxide layer (first layer) is operated even during operation of the cathode. )
It is possible to obtain the cathode of the long-life electron tube which does not peel off from the base metal 2 and operates stably even in the high current density state.
【0033】なお、前述の実施例においては、希土類金
属酸化物として、酸化スカンジウム(Sc2O3)を用い
たものであるが、他の希土類金属酸化物、特に、酸化イ
ットリウム(Y2O3)、酸化セリウム(Ce2O5)、バ
リウムスカンデート(Ba2Sc2O5、Ba3Sc4O9、
BaSc2O4等)を用いた場合においても、酸化スカン
ジウム(Sc2O3)を用いた場合と同様の効果を得るこ
とができる。さらに、それ以外の希土類金属酸化物、例
えば、BaY2O4、Sr2Sc4O8、Ba3Y4O9、Ca
Sc4O9、Ba3Ce4O9のような組成からなるアルカ
リ土類金属を含んだ複合酸化物を用いることもできる。In the above-mentioned embodiments, scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is used as the rare earth metal oxide, but other rare earth metal oxides, especially yttrium oxide (Y 2 O 3 ) are used. ), Cerium oxide (Ce 2 O 5 ), barium scandate (Ba 2 Sc 2 O 5 , Ba 3 Sc 4 O 9 ,
Even when BaSc 2 O 4 ) is used, the same effect as when scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is used can be obtained. Further, other rare earth metal oxides such as BaY 2 O 4 , Sr 2 Sc 4 O 8 , Ba 3 Y 4 O 9 , and Ca.
It is also possible to use a composite oxide containing an alkaline earth metal having a composition such as Sc 4 O 9 or Ba 3 Ce 4 O 9 .
【0034】続いて、前記上側層(第2層)5の形成の
ために用いられる前記B液は、酸化スカンジウムの結晶
形状を球状としたものを選び、かつ、酸化スカンジウム
の結晶粒径を0.5μmとしたものを選んでいるので、
前記B液中の分散安定性は、例えば、20リットル
(l)の容量のタンク中にB液を入れ、スプレー作業の
開始時点とそれから約8時間程度経過した前記作業終了
時点とにおいて、前記B液中の酸化スカンジウムの分散
量の差が僅かに0.01重量%を示すに留まり、極めて
安定した分散特性を呈するものになっている。Subsequently, the liquid B used for forming the upper layer (second layer) 5 is selected such that the crystal shape of scandium oxide is spherical, and the crystal grain size of scandium oxide is 0. Since we chose the one with 0.5 μm,
For example, the dispersion stability in the liquid B can be measured by adding the liquid B into a tank having a capacity of 20 liters (l) at the start of the spraying work and the end of the work about 8 hours after the spraying work. The difference in the amount of scandium oxide dispersed in the liquid was only 0.01% by weight, and the dispersion characteristics were extremely stable.
【0035】このように、本実施例による電子管の陰極
は、酸化スカンジウム(Sc2O3)の結晶を、球面形状
にすると表面積が大きくとれるため、それを0.01乃
至2.0μmの粒径になるようにし、前記スカンジウム
(Sc)を前記アルカリ土類金属炭酸塩中に一様に分散
させることにより、陰極毎のスカンジウム(Sc)の含
有率を最小限にして、電子放射特性の向上を図ることが
できる。As described above, the cathode of the electron tube according to the present embodiment has a large surface area when the scandium oxide (Sc 2 O 3 ) crystal is formed into a spherical shape, so that it has a grain size of 0.01 to 2.0 μm. By uniformly dispersing the scandium (Sc) in the alkaline earth metal carbonate, the content of scandium (Sc) in each cathode can be minimized to improve the electron emission characteristics. Can be planned.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子放
射物質層3として2層構造を採用し、陰極の基体金属2
に希土類金属酸化物、例えば、酸化スカンジウム(Sc
2O3)が接しないような配置にしているので、前記基体
金属2中に含有されている微量のシリコンから生成され
るシリコン系の中間物質、例えば、珪酸バリウム(Ba
SiO3)の働きにより、前記基体金属2とその上に被
着されたアルカリ土類金属酸化物層(第1層)4との結
合が助長され、陰極の動作時においても前記アルカリ土
類金属酸化物層(第1層)4が前記基体金属2から剥離
することがなく、高電流密度状態においても安定に動作
する長寿命の電子管の陰極を得ることができるという効
果がある。As described above, according to the present invention, a two-layer structure is adopted as the electron emitting material layer 3 and the base metal 2 of the cathode is used.
Rare earth metal oxides such as scandium oxide (Sc
2 O 3 ) are arranged so that they do not come into contact with each other, so that a silicon-based intermediate substance generated from a minute amount of silicon contained in the base metal 2 such as barium silicate (Ba).
The action of SiO 3 ) promotes the bonding between the base metal 2 and the alkaline earth metal oxide layer (first layer) 4 deposited thereon, and the alkaline earth metal is maintained even during the operation of the cathode. The oxide layer (first layer) 4 does not peel off from the base metal 2, and it is possible to obtain a long-life cathode of the electron tube that operates stably even in a high current density state.
【0037】また、本発明によれば、希土類金属酸化
物、例えば、酸化スカンジウム(Sc2O3)の結晶形状
をアルカリ土類金属酸化物の炭酸塩、例えば、バリウ
ム、ストロンチウム、カルシウム等の炭酸塩(Ba、S
r、Ca)CO3の形状と異なるように球面形状とする
とともに、0.01乃至2.0μm程度の粒径になるよ
うにしているので、前記酸化スカンジウム(Sc2O3)
を前記アルカリ土類金属炭酸塩中に一様に分散させるこ
とができるばかりか、陰極毎のスカンジウム(Sc)の
含有率を最小限にして、電子放射特性の向上を図ること
ができるという効果がある。According to the present invention, the crystal form of a rare earth metal oxide such as scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is converted to a carbonate of an alkaline earth metal oxide such as barium, strontium or calcium carbonate. Salt (Ba, S
r, Ca) Since it has a spherical shape different from that of CO 3 and has a particle diameter of about 0.01 to 2.0 μm, the scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is used.
Not only can be uniformly dispersed in the alkaline earth metal carbonate, but the effect of being able to improve the electron emission characteristics by minimizing the content ratio of scandium (Sc) in each cathode. is there.
【図1】本発明に係わる電子管の陰極部分の構成の一実
施例を示す拡大断面図である。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of the configuration of a cathode portion of an electron tube according to the present invention.
【図2】陰極を内部実装した陰極線管の稼働時間に対す
る最大陽極電流相対比の変動を示す動作特性図である。FIG. 2 is an operating characteristic diagram showing a change in a maximum anode current relative ratio with respect to an operating time of a cathode ray tube in which a cathode is internally mounted.
【図3】従来の電子管の陰極部分の構成の一例を示す拡
大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the configuration of a cathode portion of a conventional electron tube.
【図4】従来の電子管の陰極部分の構成の他の例を示す
拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing another example of the configuration of the cathode portion of the conventional electron tube.
1・・・陰極スリーブ 2・・・陰極の基体金属 3・・・第1層及び第2層からなる電子放射物質層 4・・・アルカリ土類金属酸化物層(第1層) 5・・・上側層(第2層) 6・・・ヒータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cathode sleeve 2 ... Cathode base metal 3 ... Electron emitting material layer consisting of first and second layers 4 ... Alkaline earth metal oxide layer (first layer) 5 ... Upper layer (second layer) 6 ... Heater.
Claims (3)
層を設けた電子管陰極において、前記アルカリ土類金属
酸化物層の上に、アルカリ土類金属酸化物中に所定量の
希土類金属酸化物を分散した上側層を形成し、この上側
層における前記希土類金属酸化物は球形状からなり、か
つ、その平均粒径が0.01乃至2.0μmのもので構
成されたことを特徴とする電子管陰極。1. An electron tube cathode having an alkaline earth metal oxide layer provided on a surface of a base metal, wherein a predetermined amount of a rare earth metal oxide in the alkaline earth metal oxide is provided on the alkaline earth metal oxide layer. An electron tube in which an upper layer in which is dispersed is formed, and the rare earth metal oxide in the upper layer has a spherical shape and has an average particle diameter of 0.01 to 2.0 μm. cathode.
希土類金属酸化物の分散量は、0.01乃至0.3重量
%であることを特徴とする請求項1記載の電子管陰極。2. The electron tube cathode according to claim 1, wherein a dispersion amount of the rare earth metal oxide in the alkaline earth metal oxide layer is 0.01 to 0.3% by weight.
は、酸化スカンジウム(Sc2O3)、酸化イットリウム
(Y2O3)、酸化セリウム(Ce2O5)、バリウムスカ
ンデート(Ba2Sc2O5,Ba3Sc4O9,BaSc2
O4等)の中の少なくとも1つであることを特徴とする
請求項1記載の電子管陰極。3. The rare earth metal oxide in the upper layer is scandium oxide (Sc 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (Ce 2 O 5 ), barium scandate (Ba 2 Sc 2). O 5 , Ba 3 Sc 4 O 9 , BaSc 2
The electron tube cathode according to claim 1, which is at least one of O 4 and the like.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24452292A JP3395213B2 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Electron tube cathode |
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---|---|---|---|---|
JP2004510292A (en) * | 2000-09-19 | 2004-04-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Cathode ray tube with composite cathode. |
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- 1992-09-14 JP JP24452292A patent/JP3395213B2/en not_active Expired - Fee Related
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