JPH073434A - 酸化物陰極およびその製造方法 - Google Patents

酸化物陰極およびその製造方法

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JPH073434A
JPH073434A JP3205919A JP20591991A JPH073434A JP H073434 A JPH073434 A JP H073434A JP 3205919 A JP3205919 A JP 3205919A JP 20591991 A JP20591991 A JP 20591991A JP H073434 A JPH073434 A JP H073434A
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cap
nickel metal
oxide cathode
oxide
metal substrate
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JP3205919A
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Hwan-Chul Rho
煥哲 盧
Jong-In Jeong
鍾仁 丁
Jong-Seo Choi
鍾書 崔
Jong-Ho Oh
宗昊 呉
Kyu-Nam Joo
圭楠 朱
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SANSEI DENKAN KK
Samsung SDI Co Ltd
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SANSEI DENKAN KK
Samsung Display Devices Co Ltd
Samsung Electron Devices Co Ltd
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    • 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
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    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 陰極の電子放出能力を向上させるとともに、
その寿命を改善させること。 【構成】 SCまたはSC2 3 を酸素雰囲気下で気体
状態で蒸発させてイオン化させた後、Mg、Si等の還
元剤が少量含まれたキャップの表面に、イオン化された
SCまたはSC2 3 を加速させ注入し、ニッケル金属
基体の内部表面にSCまたはSC2 3 が均等に分布さ
れながら炭酸塩との間における中間層の生成を抑制する
ことにより、酸化物陰極の電子放出能力を向上させるよ
うにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物陰極およびその
製造方法に係り、特に、イオン注入方法により、熱電子
放出性酸化物の分散性を改善し、電子放出特性とその陰
極の寿命を向上せしめる酸化物陰極およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の通常の酸化物陰極は、図3に示す
ように、電子放出性物質である炭酸塩1により塗布され
たキャップ2をスリーブ3に溶接した構造となってい
る。前記炭酸塩1としては、通常アルカリ土類金属であ
るバリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)およびカ
ルシウム(Ca)等を共沈させて得た3元炭酸塩(Ba
CO3 、CaCO3 、SrCO3 )を少量のMg、Si
還元剤を含むニッケル(Ni)金属基体上に懸濁液状態
においてスプレした後、これを真空中において分解させ
て得た3元酸化物層を電子放出物質として使用する。
【0003】すなわち、前記3元炭酸塩を真空状態下で
加熱し分解させると、 BaCO3 →BaO+CO2 ↑ CaCO3 →CaO+CO2 ↑ SrCO3 →SrO+CO2 ↑ となっており、CO2 は基体状態で放出され、3元炭酸
塩は(Ba、Ca、Sr)Oの固容体状態において酸化
物として残るようになる。したがって、この酸化物を7
00〜800°Cに加熱すると、ニッケル金属基体と
(Ba、Ca、Sr)O固溶体との境界面において、ニ
ッケル金属基体と還元剤により、前記酸化物固溶体が還
元されながら遊離Baが生成され、この遊離Baがドナ
ーの役割をして、電子放出動作に寄与することになる。
【0004】一方、電子放出動作が長く持続されると、
ニッケル金属基体中の還元剤と(Ba、Ca、Sr)O
の固溶体が反応して酸化物が生成される。このような酸
化物は、通常“中間層”と呼称され、その組成は、Mg
SiO3 、BaSiO3 等の複合酸化物からなり、結局
は前記中間層が還元剤の拡散動作を妨げ、遊離Baの生
成に悪影響を及ぼすようになる。
【0005】したがって、前述したように製造された酸
化物陰極は熱電子放出能力が低く、かつ寿命が短いとい
う欠点を有している。
【0006】このような欠点の改善のため、米国特許第
4,797,593号および第4,864,187号明
細書や、特開昭61−271732号、特開昭63−2
54635号、特開昭64−77819号および特開平
1−102829号公報等に記載されているように、3
元炭酸塩を製造する際、In、Ga、Sc等のような希
土類金属中1種または2種の元素を分散法や浸漬法また
は共沈法により添加し、遊離Baの生成を増加させるこ
とにより、陰極の寿命の延長と高電流密度を得るように
する技術が従来から提案されている。
【0007】例えば、SCを3元炭酸塩に混ぜて使用す
れば、従来問題となっていた複合酸化物からなる中間層
を前記SCが再度還元されることにより、中間層の生成
を抑制させる効果を有するようになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭64−77819号および特開平1−102829
号公報におけるように、SCをSC2 3 の粉末状態で
3元炭酸塩に混ぜる分散法およびSC溶液に3元炭酸塩
を浸漬して炭酸塩中でSCが浸されるようにする浸漬法
等は、成分物質等間の比重差および凝集力により、均一
に分散させることができないため、分散状態が不良とな
るし、また、SCと3元炭酸塩を共沈させて同時に析出
させる共沈法は、SC共沈量が限定されているため、そ
の効果が減少され、従来の酸化物陰極におけるような問
題点を誘発するというような欠点がある。
【0009】一方、前述したような欠点を解決するた
め、SCをスパッタリングまたは熱蒸着方法によりニッ
ケル金属基体にコーティングを行う方法も提案されてい
るが、この方法においては、前記コーティングされたS
C層が炭酸塩と還元剤間を遮断する妨害層の役割をし
て、遊離Baの生成に悪影響を与えるという欠点があ
り、また、ニッケル金属製造の際、微量のSCを直接添
加する方法も提案されたことがあるが、これは経済性が
低いという欠点がある。
【0010】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、本発明の主な目的は、少量の還元剤を
含むニッケル金属基体の内部および表面に、SCが均一
に分散され、陰極の電子放出能力を向上させることがで
きるようにした酸化物陰極を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、SCまたはSC2
3 をイオン化させ、少量の還元剤を含むニッケル金属基
体内部および表面にイオン注入方法で浸透させ、これに
炭酸塩を塗布することにより、陰極の寿命および電子放
出能力を向上せしめ得る酸化物陰極の製造方法を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明の酸化物陰極は、ニッケル金属基体からな
りスリーブに溶接されたキャップと、BaCO3 とCa
CO3 およびSrCO3 の3元炭酸塩からなり、前記キ
ャップに被覆されるようになされた電子放出物質と、前
記キャップの加熱のため、前記スリーブの内部に装着さ
れたヒータとを備えた酸化物陰極において、前記ニッケ
ル金属基体の内部および表面にSCまたはSC2 3
均一に分散され、所定の深さの浸透層が形成されたこと
を特徴としている。
【0013】また、本発明の酸化物陰極の製造方法は、
ニッケル金属基体からなるキャップに、BaCO3 とC
aCO3 、およびSrCO3 からなる3元炭酸塩により
被覆された陰極を製造する酸化物陰極の製造方法におい
て、SCまたはSC2 3 を酸素雰囲気化で気体状態に
蒸発させイオン化させ、還元剤を少量含むキャップの表
面に、前記イオン状態のSCまたはSC2 3 を加速さ
せて注入し、所定の深さの浸透層を形成し、前記キャッ
プの表面に電子放出物である炭酸塩を含む懸濁液を塗布
させることを特徴としている。
【0014】
【作用】前述した構成からなる本発明の酸化物陰極によ
れば、酸化物陰極の電子放出能力を向上させることはも
とより、その寿命を向上せしめることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。
【0016】図1(B)に示すようにニッケル金属基体
からなるキャップ10がヒータ12の内着されたスリー
ブ14に溶接されており、前記金属基体上にはBaCO
3 とCaCO3 およびSrCO3 の3元炭酸塩からなる
電子放出物質16が設けられている。
【0017】ここで、本発明の陰極製造方法を述べれ
ば、図1(A)に示すように、前記キャップ10すなわ
ちニッケル金属基体上に気体状態で蒸発させ、イオン化
させたSCまたはSC2 3 を加速させ、前記キャップ
10の材料内部に浸透させてSCが均一に分散された所
定の深さの浸透層を形成する。
【0018】このSC2 3 をイオン化させる場合、直
接SC2 3 を加熱させて蒸気状態につくることができ
るが、SC2 3 の蒸気をつくるためには高温度を要す
るため経済性が低い。これによって、本実施例において
は、酸素雰囲気下において、SCを蒸気状態につくり、
SCと酸素をそれぞれ別に注入する方法を用いた。
【0019】そして、このとき、イオンが注入されるS
CまたはSC2 3 の量は、初期原料量や、さらにニッ
ケル金属気体の表面状態により、イオン化の程度、加速
電圧と異なることになるのであるが、本発明の実施例に
おいては、注入されたSCまたはSC2 3 は、ニッケ
ル金属基体の表面で所定の厚さtの深さ、すなわち、2
00〜3000A(オングストローム:10-10 m)の
範囲で浸透され、浸透層を形成することになる。
【0020】このようにSCまたはSC2 3 が浸透さ
れた浸透層の密度は、Mg、Si等の還元剤が少量添加
された基地組織であるニッケル金属基体に対し、0.3
〜0.5程度のものが最適であることが判明した。
【0021】一方、図2はニッケル金属基体のキャップ
10内部に、Mg、Si等を少量含む還元剤18とSC
またはSC2 3 20が均等に分布された状態を示す組
織図であって、図示されているように、還元剤が添加さ
れたニッケル金属基体との接触面において生成され還元
剤を遮断させていた中間層の生成が抑制され、遊離Ba
の放出動作が円滑になる。これにより、酸化物放出能力
および陰極の寿命が向上されることになる。
【0022】前述した説明においては、イオン化された
SCを加速させ、イオン注入方法によりニッケル金属基
体内部に浸透させる方法を述べたが、本発明の他の実施
例として、前記SCまたはSC2 CO3 を既存のプラズ
マ溶射法を用いて、ニッケル金属基体からなるキャップ
10の表面にスプレーを行い、前記SCがニッケル金属
基体内部に拡散されながら浸透されるようにし、所定の
深さの浸透層を形成させることにより、第1実施例にお
けるものと同様の効果を得ることもできる。
【0023】なお、本発明は前述した各実施例に限定さ
れるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であ
る。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ニッケル金属基体の内部表面にSCまたはSC2 3
均等に分布されながら炭酸塩との間における中間層の生
成を抑制することにより、酸化物陰極の電子放出能力を
向上させることはもとより、その寿命を向上せしめるこ
とができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは本発明によりキャップの表面上にイオンを
注入させる工程を概略的に示した縦断面側面図であり、
Bは本発明による陰極構造体の概略縦断面側面図
【図2】図1のA部位の拡大断面図
【図3】従来の酸化物陰極を示す縦断面側面図
【符号の説明】
10 キャップ 12 ヒータック 14 スリーブ 16 電子放出物質 18 還元剤 20 SCまたはSC2 3
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 鍾書 大韓民国ソウル特別市冠岳区奉天1洞721 −3 (72)発明者 呉 宗昊 大韓民国京畿道水原市郵便局私書箱64号 (72)発明者 朱 圭楠 大韓民国ソウル特別市麻浦区大興洞337− 53

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル金属基体からなりスリーブ(1
    4)に溶接されたキャップ(10)と、BaCO3 とC
    aCO3 およびSrCO3 の3元炭酸塩からなり、前記
    キャップ(10)に被覆されるようになされた電子放出
    物質(16)と、前記キャップ(10)の加熱のため、
    前記スリーブ(14)の内部に装着されたヒータ(1
    2)とを備えた酸化物陰極において、前記ニッケル金属
    基体の内部および表面にSCまたはSC2 3 が均一に
    分散され、所定の深さの浸透層が形成されたことを特徴
    とする酸化物陰極。
  2. 【請求項2】 前記キャップ(10)の表面上に、SC
    またはSC2 3 が分散形成される浸透層の厚さが20
    0〜3000Aであることを特徴とする請求項1に記載
    の酸化物陰極。
  3. 【請求項3】 前記SCまたはSC2 3 の浸透した浸
    透層の密度が、ニッケル金属基体に対し0.3〜0.5
    であることを特徴とする請求項2に記載の酸化物陰極。
  4. 【請求項4】 ニッケル金属基体からなるキャップ(1
    0)に、BaCO3とCaCO3 、およびSrCO3
    らなる3元炭酸塩により被覆された陰極を製造する酸化
    物陰極の製造方法において、SCまたはSC2 3 を酸
    素雰囲気化で気体状態に蒸発させイオン化させ、還元剤
    を少量含むキャップ(10)の表面に、前記イオン状態
    のSCまたはSC2 3 を加速させて注入し、所定の深
    さの浸透層を形成し、前記キャップ(10)の表面に電
    子放出物である炭酸塩を含む懸濁液を塗布させることを
    特徴とする酸化物陰極の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記浸透層の深さがニッケル金属気体の
    表面から200〜3000Aであることを特徴とする請
    求項4に記載の酸化物陰極の製造方法。
  6. 【請求項6】 ニッケル金属基体からなるキャップ(1
    0)の表面に、BaCO3 とCaCO3 およびSrCO
    3 とからなる3元炭酸塩により被覆された酸化物陰極を
    製造する方法において、前記キャップ(10)の表面に
    SCまたはSC2 3 をプラズマ溶射法により塗布し、
    前記キャップ(10)の表面に電子放出物質の3元炭酸
    塩を含む懸濁液を塗布し、内部拡散によりSCがニッケ
    ル金属基体内部に浸透されながら、所定の深さの浸透層
    を形成することを特徴とする酸化物陰極の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記浸透層の深さがニッケル金属基体の
    表面から200〜3000Aであることを特徴とする請
    求項6に記載の酸化物陰極の製造方法。
JP3205919A 1990-08-18 1991-08-16 酸化物陰極およびその製造方法 Pending JPH073434A (ja)

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