JPH0760633B2 - 電子管陰極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、受像管などに用いられる電子管陰極に関
し、詳しくは、電子放出特性の向上を図つた電子管陰極
に関する。

［従来の技術］ 従来、受像管等に用いられている電子管陰極にはニツケ
ル（Ni）を主成分としてシリコン（Si）等を還元剤とし
て微量含ませた基体金属上に、バリウム（Ba）を含むア
ルカリ土類金属の酸化物層を形成したいわゆる酸化物陰
極が多用されている。

この酸化物陰極は、還元剤と酸化物とを反応させて酸化
物から遊離原子を生成させ、この遊離原子を電子放射の
ドナー（源）として電子を放射せしめるようにしたもの
である。

第２図は従来の電子管陰極の一例を示す概略断面図であ
つて、帽状の基体金属（１）、円筒状のスリープ
（２）、基体金属（１）上に被覆形成された酸化バリウ
ムからなる電子放射物質層（５）から構成されている。
（３）は陰極加熱用のヒータである。

この電子放射物質層（５）は、次のような工程によつて
形成される。すなわち、ニトロセルロース等を溶解した
有機溶剤に炭酸バリウムを混合したあと、吹き付け、電
着等の方法により基体金属（１）上に被着形成される。

このような陰極は、ついで電子管内に組み込まれ、電子
管内を真空にするための排気工程でヒータ（３）によつ
て約1000℃に加熱昇温され、炭酸バリウムは次式で示さ
れるように熱分解によつて酸化バリウムに変換される。

BaCO₃→BaO＋CO₂ ……（Ａ） この酸化バリウムは、陰極の動作中、基体金属（１）と
接する境界（11）において、基体金属（１）の中の還元
剤であるシリコンと次式のような還元反応を起こす。

2BaO＋Si＝2Ba＋SiO₂ ……（Ｂ） この反応で生成された遊離バリウムが、電子放射のドナ
ーとして作用する。また、この時に次式に示す反応も同
時に起きる。

SiO₂＋2BaO→Ba₂SiO₄ ……（Ｃ） 以上のように、ドナーとして作用する遊離バリウムは電
子放射の役を担なうが、（Ｂ），（Ｃ）式に示すように
SiO₂,Ba₂SiO₄なども反応生成物が電子放射物質層（５）
と基体金属（１）との境界（11）で生成される。この反
応生成物は境界付近にどんどん蓄積して中間層と呼ばれ
る障壁となり、シリコンの拡散が妨たげられ、ドナーで
ある遊離バリウムの生成が困難となる。また、この中間
層は高抵抗を有し、電子放射電流の流れを妨げるという
問題点もある。

このような問題点に対して、第３図に示すように基体金
属（１）の表面にスカンジユウム（Sc）または酸化スカ
ンジユウム（Sc₂O₃）の皮膜（４）を、真空蒸着、メツ
キ法あるいは吹き付け法等で0.1〜10μｍの厚さに被着
形成させ、Ba₂SiO₄等の反応生成物を解離させることが
特願昭62−122659号に開示されている。

しかしながら、この発明では、真空蒸着やメツキ法で皮
膜を形成する場合に成膜時間に長時間を要したり、高価
や設備を必要とする。また、吹き付け法の場合でも、0.
1〜10μｍの非常に薄い膜を均一に成膜することは困難
であり、歩止まりも悪かつた。また、真空蒸着やメツキ
法の場合には、基体金属（１）から電子放射物質層
（５）への還元性金属が拡散しにくくなり、電子放射特
性が安定しないという問題点があつた。さらに、長時間
の動作中に電子放射物質層（５）が皮膜（４）上から剥
離してしまうという問題点もあつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の電子管陰極は以上のように構成されているので、
量産性、および品質の安定性に欠けるという問題点があ
つた。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、量産性に優れ、かつ電子放射性等の品質の
安定した電子管陰極を得ることを目的とする。

［問題を解決するための手段］ この発明にかかる電子管陰極は、基体金属上に酸化スカ
ンジユウムを含むニツケル粉末の焼結層を設け、この焼
結層の上に電子放射物質層を被着形成した点を特徴とす
る。

［作用］ この発明におけるニツケル粉末焼結層は、基体金属に強
固に固着すると共に焼結層の中に酸化スカンジユムを適
度に分散させて保有しており、さらに、この焼結層は適
度な表面荒さと空孔があるため、電子放射物質を強固に
被着することができると共に、還元性金属の拡散を容易
にすることができる。このため、中間層が形成されるの
を防止できるとともに、製作が容易で、剥離することが
なく、電子放射特性も安定する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図によつて説明する。第１
図は、この実施例を示す概略構造断面図で、第２図およ
び第３図の従来例と同一構成部分には、同一符号を付し
て説明を省略する。

図において、（６）はニツケル粉末焼結層で、基体金属
（１）上に、酸化スカンジユウム（6b）が分散して含ま
れたニツケル粉末（6a）の焼結層である。

このニツケル粉末焼結層（６）は、次のように形成され
る。平均粒径が10〜30μｍのニツケル粉末（6a）に、重
量比で１〜10％の酸化スカンジユウム粉末（6b）を加
え、この混合粉末をニトロセルロースを溶解した有機溶
媒に加えて懸濁液とし、スプレー等の方法で基体金属
（１）上に20〜30μｍの厚さで塗布する。次いで、水素
雰囲気あるいは真空雰囲気中で、役1000℃で10分間の熱
処理を施すことにより基体金属（１）上に酸化スカンジ
ユウム（6b）を含んだニツケル粉末（6a）が溶着したニ
ツケル粉末焼結層（６）が形成される。

このニツケル粉末焼結層（６）の上に、従来例と同様
に、電子放射物質を例えば、スプレーにより50〜100μ
ｍの厚さになるように塗布する。この電子放射物質層
（５）は少なくともバリウム（Ba）を含有し、他にスト
ロンチウム（Sr）あるいはカルシウム（Ca）を含むアル
カリ土類金属酸化物を主成分とする。

このように、この実施例によれば、酸化スカンジユウム
粉末（6b）をニツケル粉末（6a）に分散混合させ、スプ
レー等の簡単な方法により基体金属（１）上に被着した
後、非酸化性雰囲気中で熱処理を行うという簡単なプロ
セスであるため量産性が向上した。また、焼結層である
ため、その層内が適度の空孔を備えている。したがつ
て、基体金属（１）からの還元性金属が電子放射物質層
（５）へ拡散しやすく、従来問題となつていた初期の電
子放射特性のバラツキを低減できた。

また、ニツケル粉末焼結層（６）と電子放射物質層
（５）との界面は、適度な凹凸があるため電子放射物質
層（５）の被着力が向上し、電子放射物質の剥離が低減
できた。

次に、動作中の中間層生成の抑制作用について説明す
る。その要旨とするところは、特願昭62−122059号に開
示されているとおりであり、ここでは簡単に述べる。ニ
ツケル粉末焼結層（６）内の酸化スカンジウム（6b）
は、ニツケル粉末（6a）あるいは、基体金属（１）のニ
ツケルと次のような反応を起こす。

Sc₂O₃＋10Ni→2ScNi₅＋30 ……（Ｄ） この反応での生成物ScNi₅は、中間層の成分であるBa₂Si
O₄と次の様な反応をおこす。

16ScNi₅+9Ba₂SiO₄→4Ba₃Sc₄O₉＋6Ba＋9Si＋80Ni ……
（Ｅ） このようにBa₂SiO₄は解離され、蓄積されないので、中
間層の生成が抑制される。

［発明の効果］ この発明によれば、酸化スカンジユウムを含んだニツケ
ル粉末の焼結層を基体金属上に形成し、その層上に電子
放射物質を被覆形成したものであるから効率よく安価に
製作できるとともに、電子放射特性の安定した信頼性の
高い電子管陰極が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の概略拡大断面図、第２
図は従来の電子管陰極の概略拡大断面図、第３図は改良
された従来の電子管陰極の拡大概略断面図である。 （１）……基体金属、（５）……電子放射物質層、
（６）……ニツケル粉末焼結層、（6a）……ニツケル粉
末、（6b）……酸化スカンジユウム。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新庄 孝 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−193031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257156（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニツケルを主成分とし、少なくともシリコ
   ンを含有している陰極基体金属と、この基体金属の面上
   に形成された酸化スカンジユウムが分散されているニツ
   ケル粉末焼結層と、この焼結層の面上に形成された少な
   くともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物からなる
   電子放射物資層とを備えた電子管陰極。