JPH11191357A - Impregnated type cathode-ray structure, manufacture of impregnated type cathode-ray structure, electron gun structure and electron tube - Google Patents

Impregnated type cathode-ray structure, manufacture of impregnated type cathode-ray structure, electron gun structure and electron tube

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JPH11191357A
JPH11191357A JP36680197A JP36680197A JPH11191357A JP H11191357 A JPH11191357 A JP H11191357A JP 36680197 A JP36680197 A JP 36680197A JP 36680197 A JP36680197 A JP 36680197A JP H11191357 A JPH11191357 A JP H11191357A
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scandium
layer
cathode
impregnated
electron
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Eiichiro Uda
英一郎 宇田
Osamu Nakamura
修 中村
Kiyomi Koyama
生代美 小山
Toshiharu Higuchi
敏春 樋口
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exhibit sufficient ion impact resistance and satisfactory electron emitting property and low-temperature operability even under a high voltage and high frequency condition by providing a composite layer consisting of a layer containing a high melting point metal and a layer containing scandium on the electron emitting surface-side surface of a porous cathode base impregnated with an electron emitting material. SOLUTION: A porous tungsten base 21 consisting of tungsten particle is manufactured by sintering, and an electron emitting material 22 consisting of a mixture of BaO, CaO and Al2 O3 is fused and impregnated in the pore part of the base 21 by heating it under hydro gen atmosphere. An undefined ratio tungsten oxide layer 23 formed by sputtering with oxygen-containing guseous argon by using tungsten as target material and an undefined ratio hydrogen scandium layer 24 formed by sputtering with oxygen-containing gaseous argon by use of metal scandium as target material are alternately formed on the surface of the base 21 so that the thickness per layer is 50 nm or less to constitute a composite layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー受像管、
クライストロン、及び進行波管等の電子管、これに用い
られる電子銃構体、及びその含浸型陰極構体にに関す
る。
The present invention relates to a color picture tube,
The present invention relates to an electron tube such as a klystron and a traveling wave tube, an electron gun structure used for the tube, and an impregnated cathode structure thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、走査線を増加させ、解像度を改善
したカラー受像管や、超高周波対応受像管の開発が要請
されている。また、投写管等においても輝度の向上が望
まれている。これらの要請にこたえるためには、使用さ
れる陰極からの放出電流密度を、従来に対し大幅に増大
させる必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for the development of a color picture tube with an increased number of scanning lines and improved resolution, and a picture tube for ultra-high frequency. Further, it is desired that the luminance of the projection tube be improved. In order to meet these demands, it is necessary to greatly increase the emission current density from the cathode used compared to the related art.

【0003】このような陰極の1つである含浸型陰極
は、酸化物陰極に比べて大きな放射電流密度が得られ、
これまで撮像管、進行波管、クライストロン等の電子管
に使用されてきた。含浸型陰極の使用は、従来、カラー
受像管の分野ではHD−TV管及びED−TV管等の特
殊用途のみに限られていた。しかしながら、近年、含浸
型陰極の大型CRT等への使用の要請が高まり、その採
用が急速に拡大されている。
[0003] An impregnated cathode, which is one of such cathodes, can obtain a higher radiation current density than an oxide cathode.
Heretofore, it has been used for electron tubes such as image pickup tubes, traveling wave tubes, and klystrons. Conventionally, the use of the impregnated cathode has been limited to only special applications such as HD-TV tubes and ED-TV tubes in the field of color picture tubes. However, in recent years, there has been an increasing demand for the use of impregnated cathodes for large-sized CRTs and the like, and their use has been rapidly expanding.

【0004】含浸型陰極構体では、その陰極基体とし
て、例えば空孔率15〜20%の多孔質タングステンを
用い、この陰極構体の空孔部に、例えば酸化バリウム
(BaO)、酸化カルシウム(CaO)及び酸化アルミ
ニウム(Al2 3 )等の電子放射物質が含浸されてい
る。例えばメタルコート型含浸陰極構体では、この陰極
基体の電子放射面上に、さらに、スパッタ法などの薄膜
形成手段により、イリジウム(Ir)等の薄膜層が設け
られている。この陰極構体が電子管内でヒーターによっ
て加熱されると、陰極構体内に含浸された例えばバリウ
ム(Ba)あるいは酸素(O)等が拡散し、陰極構体表
面の電子放射面上に電気二重層が形成され、高密度の電
流放射が可能となる。
[0004] In the impregnated cathode structure, for example, porous tungsten having a porosity of 15 to 20% is used as the cathode substrate, and for example, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO) is formed in the pores of the cathode structure. And an electron-emitting substance such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ). For example, in a metal coat type impregnated cathode structure, a thin film layer of iridium (Ir) or the like is further provided on the electron emission surface of the cathode substrate by a thin film forming means such as a sputtering method. When this cathode assembly is heated by a heater in the electron tube, for example, barium (Ba) or oxygen (O) impregnated in the cathode assembly diffuses, and an electric double layer is formed on the electron emission surface of the cathode assembly surface. As a result, high-density current emission becomes possible.

【0005】電子管用含浸型陰極構体として、近年、ス
カンジウム系含浸型陰極構体が注目されている。
As an impregnated cathode structure for an electron tube, a scandium-based impregnated cathode structure has recently been receiving attention.

【0006】電子管用陰極構体は、従来より省電力の目
的から、コンパクトな構造に形成されている。このた
め、陰極基体は必然的にその厚さ及び直径が制限され、
電子放射物質を十分に含浸させることができない。
The cathode structure for an electron tube has been conventionally formed in a compact structure for the purpose of power saving. For this reason, the cathode substrate is necessarily limited in its thickness and diameter,
The electron emitting material cannot be sufficiently impregnated.

【0007】一般的に、含浸型陰極構体の寿命特性は、
電子放射物質の主要成分であるBaの蒸発量に支配さ
れ、蒸発によりBaが消耗すると、陰極基体のBa単原
子層被覆率が減少し、要求される長寿命特性が得られ
ず、実用上大きな問題となっている。これらの理由か
ら、さらなる低温動作,高電流密度動作が可能な含浸型
陰極構体の開発が強く要求されている。このような陰極
として、酸化スカンジウム(Sc2 3 )を分散させた
含浸型陰極、あるいは陰極基体表面にスカンジウム(S
c)化合物を被着したスカンジウム系含浸型陰極の開発
が試みられている。
Generally, the life characteristics of an impregnated cathode structure are as follows:
When Ba is consumed by evaporation, which is governed by the amount of evaporation of Ba, which is a main component of the electron-emitting substance, the coverage of the monoatomic layer of Ba on the cathode substrate decreases, and the required long life characteristics cannot be obtained. It is a problem. For these reasons, there is a strong demand for the development of an impregnated cathode assembly capable of operating at lower temperatures and higher current densities. As such a cathode, an impregnated cathode in which scandium oxide (Sc 2 O 3 ) is dispersed, or scandium (S
c) Development of a scandium-based impregnated cathode coated with a compound has been attempted.

【0008】スカンジウム系含浸型陰極構体では、例え
ば900〜1000℃の動作温度で、数10A/cm2
の放射電流密度が得られていることが報告されている。
In a scandium-based impregnated cathode structure, for example, several tens of amperes / cm 2 at an operating temperature of 900 to 1000 ° C.
It has been reported that a radiation current density of

【0009】また、二極管にスカンジウム系含浸型陰極
構体を適用した例では、パルス放射電流評価では、パル
ス幅5μ秒、周波数50Hzの条件下で、従来のメタル
コート型含浸陰極構体の約10倍の放射電流密度が得ら
れることが報告されており、従来の放射電流の大幅な向
上が期待される。しかし、高周波パルスではその事情が
異なる。この二極管によるパルス評価では、その周波数
を、受像管等で一般に使用される15.75kHzとす
ると、従来のメタルコート型と同等程度の放射電流しか
得られない。つまり、スカンジウム系含浸型陰極構体に
は、デューティーの低い動作条件では、カソード温度が
比較的低温でも、十分なエミッションを得ることができ
るが、高デューティー領域の動作になると、この低温動
作効果が減少し、メタルコート含浸型陰極構体とスカン
ジウム系含浸型陰極構体との特性に顕著な差がなくなっ
てくる。
In an example in which a scandium-based impregnated cathode assembly is applied to a diode, the pulse emission current evaluation is about 10 times that of a conventional metal-coated impregnated cathode assembly under the conditions of a pulse width of 5 μs and a frequency of 50 Hz. It is reported that a radiation current density can be obtained, and it is expected that the conventional radiation current will be greatly improved. However, the situation is different for high-frequency pulses. In this pulse evaluation using a diode, if the frequency is 15.75 kHz generally used in a picture tube or the like, only a radiation current equivalent to that of a conventional metal-coated type can be obtained. In other words, in the scandium-based impregnated cathode assembly, under low-duty operating conditions, sufficient emission can be obtained even when the cathode temperature is relatively low, but when operating in a high-duty region, this low-temperature operation effect decreases. However, there is no remarkable difference in characteristics between the metal-coated impregnated cathode structure and the scandium-based impregnated cathode structure.

【0010】この原因は以下のように考察される。低デ
ューティー動作では、多孔質基体の空孔部から拡散する
Ba,O,Scの供給が十分であるために、陰極構体の
電子放射面上の電気二重層が保たれているが、高デュー
ティーの動作では、この電気二重層がイオン衝撃を受け
て破壊されていく。従って、低デューティー動作領域で
優位であったスカンジウム系陰極の低温動作性が、高デ
ューティー動作領域でメタルコート形と差異がなくなる
のは、Scの拡散速度が遅いために十分な耐イオン衝撃
性が得られないことに起因すると考えられる。スカンジ
ウム系含浸型陰極をオージェ電子分光により表面解析を
したところ、イオン衝撃を受けると、表面のScが消失
し、電子放射の良好なSc濃度に回復するまでにかなり
の時間を要することがわかった。
The cause is considered as follows. In the low-duty operation, the electric double layer on the electron emission surface of the cathode structure is maintained because the supply of Ba, O, and Sc diffused from the pores of the porous substrate is sufficient. In operation, the electric double layer is destroyed by ion bombardment. Therefore, the low-temperature operability of the scandium-based cathode, which was superior in the low-duty operation region, is no longer different from that of the metal-coated type in the high-duty operation region. It is thought that it is caused by not being able to obtain. Surface analysis of a scandium-based impregnated cathode by Auger electron spectroscopy revealed that when subjected to ion bombardment, Sc on the surface disappeared and it took a considerable amount of time to recover to a good Sc concentration of electron emission. .

【0011】スカンジウム系含浸型陰極が高電圧,高周
波数動作条件の下で十分な耐イオン衝撃性を示すように
するため、従来より、イオン衝撃後に速い回復を示すよ
うな表面を作ることが試みられている。
In order to make a scandium-based impregnated cathode exhibit sufficient ion bombardment resistance under high voltage and high frequency operating conditions, it has been attempted to produce a surface which shows a fast recovery after ion bombardment. Have been.

【0012】例えば(公開特許公報:昭63−9192
4)では、タングステン(W),二酸化タングステン
(WO2 ),酸化スカンジウム(Sc2 3 )を陰極構
体電子放出側表面に同時スパッタすることにより、Sc
2 3 12,Sc6 WO12といった複合酸化物薄膜を形
成している。これらの複合酸化物は、陰極動作温度でfr
ee Sc を有効に遊離することができ、このfree Sc の高
い拡散速度のために、耐イオン衝撃性を改善することが
できると報告されている。しかしながら、これらの改良
によっても実用化されるまでには至っていない。
[0012] For example, (Publication of Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-9192)
In 4), Sc (W), tungsten dioxide (WO 2 ), and scandium oxide (Sc 2 O 3 ) are simultaneously sputtered on the electron emission side surface of the cathode assembly to obtain Sc.
A composite oxide thin film such as 2 W 3 O 12 or Sc 6 WO 12 is formed. These composite oxides are fr
It is reported that ee Sc can be liberated effectively, and that the high diffusion rate of this free Sc can improve the ion impact resistance. However, even with these improvements, they have not been put to practical use.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
スカンジウム系含浸型陰極では、高電圧、高周波数の条
件下で十分な耐イオン衝撃性が得られない。スカンジウ
ム系含浸型陰極が高周波数動作でイオン衝撃を受ける
と、消失したScの回復が遅いために、低温動作性が低
下するという欠点があり、実用には不十分なものであっ
た。
As described above, with the conventional scandium-based impregnated cathode, sufficient ion impact resistance cannot be obtained under high voltage and high frequency conditions. When the scandium-based impregnated cathode is subjected to ion bombardment at a high frequency operation, the recovery of the disappeared Sc is slow, so that there is a disadvantage that the low-temperature operability is reduced, which is insufficient for practical use.

【0014】本発明は、上述のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、高電圧、
高周波数条件下でも十分な耐イオン衝撃性を有し、良好
な電子放射特性、さらには良好な低温動作性を有する、
高性能、高寿命の含浸型陰極構体を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art.
It has sufficient ion impact resistance even under high frequency conditions, has good electron emission characteristics, and also has good low temperature operability.
An object of the present invention is to provide a high-performance, long-life impregnated cathode assembly.

【0015】また、本発明の第2の目的は、高電圧、高
周波数条件下でも十分な耐イオン衝撃性を有し、良好な
電子放射特性、さらには良好な低温動作性を有する、高
性能、高寿命の含浸型陰極構体の製造方法を提供するこ
とにある。
A second object of the present invention is to provide a high-performance device having sufficient ion impact resistance under high voltage and high frequency conditions, good electron emission characteristics, and good low-temperature operation. Another object of the present invention is to provide a method for producing a long-life impregnated cathode assembly.

【0016】さらに、本発明の第3の目的は、高電圧、
高周波数条件下でも十分な耐イオン衝撃性を有し、良好
な電子放射特性、さらには良好な低温動作性を有する、
高性能、高寿命の含浸型陰極構体を用いて、高性能、高
寿命の電子銃構体を提供することにある。
Further, a third object of the present invention is to provide a high voltage,
It has sufficient ion impact resistance even under high frequency conditions, has good electron emission characteristics, and also has good low temperature operability.
An object of the present invention is to provide a high-performance, long-life electron gun assembly using a high-performance, long-life impregnated cathode assembly.

【0017】さらにまた、本発明の第4の目的は、高電
圧、高周波数条件下でも十分な耐イオン衝撃性を有し、
良好な電子放射特性、さらには良好な低温動作性を有す
る、高性能、高寿命の含浸型陰極構体を用いて、高性
能、高寿命の電子管を提供することにある。
Further, a fourth object of the present invention is to have a sufficient ion impact resistance even under high voltage and high frequency conditions,
An object of the present invention is to provide a high-performance, long-life electron tube using a high-performance, long-life impregnated cathode assembly having good electron emission characteristics and good low-temperature operability.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、電子
放射物質が含浸された陰極基体と、該陰極基体の電子放
射面側表面上に形成された高融点金属を含む層及びスカ
ンジウムを含む層の複合層とを具備することを特徴とす
る含浸型陰極構体を提供する。
The present invention firstly provides a cathode substrate impregnated with an electron emitting material, a layer containing a high melting point metal and a scandium formed on the electron emitting surface side surface of the cathode substrate. And a composite layer comprising:

【0019】複合層は、好ましくは、厚さ50nm以下
である。
The composite layer preferably has a thickness of 50 nm or less.

【0020】高融点金属を含む層は、好ましくは、タン
グステン及び酸化タングステンのうちいずれか1種から
なる。
The layer containing the high melting point metal is preferably made of one of tungsten and tungsten oxide.

【0021】スカンジウムを含む層は、好ましくは、ス
カンジウム、酸化スカンジウム、及び水素化スカンジウ
ムからなる群から選択される少なくとも1種よりなる。
The layer containing scandium preferably comprises at least one selected from the group consisting of scandium, scandium oxide, and scandium hydride.

【0022】本発明は、第2に、電子放射物質が含浸さ
れた陰極基体の電子放射面側表面に、高融点金属を含む
層及びスカンジウムを含む層よりなる複合層を有する含
浸型陰極構体の製造方法において、前記高融点金属を含
む層及び前記スカンジウムを含む層は、異なる雰囲気で
交互に形成されることを特徴とする含浸型陰極構体の製
造方法を提供する。
The present invention provides, secondly, an impregnated cathode assembly having a composite layer composed of a layer containing a high melting point metal and a layer containing scandium on the electron emission surface side surface of a cathode substrate impregnated with an electron emission substance. In the manufacturing method, there is provided a method for manufacturing an impregnated cathode assembly, wherein the layer containing the refractory metal and the layer containing scandium are alternately formed in different atmospheres.

【0023】本発明は、第3に、電子放射物質が含浸さ
れた陰極基体と、該陰極基体の電子放射面側表面上に形
成された高融点金属を含む層及びスカンジウムを含む層
の複合層とを有する含浸型陰極構体を用いた電子銃構体
を提供する。
The present invention provides, in a third aspect, a composite layer of a cathode substrate impregnated with an electron-emitting substance, a layer containing a high-melting-point metal and a layer containing scandium formed on the electron-emitting surface of the cathode substrate. An electron gun structure using an impregnated cathode structure having the following.

【0024】本発明は、第4に、電子放射物質が含浸さ
れた陰極基体と、該陰極基体の電子放射面側表面上に形
成された高融点金属を含む層及びスカンジウムを含む層
の複合層とを有する含浸型陰極構体を設けた電子銃構体
を用いた電子管を提供する。
A fourth aspect of the present invention is a composite layer comprising a cathode substrate impregnated with an electron-emitting substance, a layer containing a high-melting-point metal and a layer containing scandium formed on the electron-emitting surface of the cathode substrate. An electron tube using an electron gun assembly provided with an impregnated cathode assembly having the following.

【0025】高融点金属を含む層は、好ましくは、酸素
を含有する雰囲気で形成され、スカンジウムを含む層
は、好ましくは、水素を含有する雰囲気で形成される。
The layer containing the high melting point metal is preferably formed in an atmosphere containing oxygen, and the layer containing scandium is preferably formed in an atmosphere containing hydrogen.

【0026】高融点金属を含む層及びスカンジウムを含
む層は、好ましくは、各々、スパッタ法により形成され
る。
The layer containing the refractory metal and the layer containing scandium are each preferably formed by a sputtering method.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明者らは、高電圧、高周波数
動作条件の下で十分な耐イオン衝撃性を示すようなスカ
ンジウム系含浸型陰極を実現するため、電子放射面上に
電気二重層を構成する酸素、スカンジウム、及びバリウ
ムが、イオン衝撃後に電気二重層が非常に速い回復を示
すような改良された表面を作ることを試みた。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventors of the present invention have proposed a scandium-based impregnated cathode having sufficient resistance to ion bombardment under high voltage and high frequency operating conditions. The oxygen, scandium, and barium that make up the overlay attempted to create an improved surface such that the electrical double layer showed very fast recovery after ion bombardment.

【0028】改良された電子放射面を得るために、本発
明では、陰極基体の電子放射面側表面上に形成された高
融点金属を含む層及びスカンジウムを含む層の複合層を
形成する。
In order to obtain an improved electron emission surface, in the present invention, a composite layer of a layer containing a high melting point metal and a layer containing scandium formed on the surface of the cathode substrate on the electron emission surface side is formed.

【0029】このような電子放射面を得ることにより、
本発明によれば、非常に活性な拡散速度の速いスカンジ
ウム原子が均一に分布した電子放射表面を有する含浸型
陰極が得られる。このため、イオン衝撃後のスカンジウ
ム回復時間が大幅に短縮され、良好な電子放射特性が得
られる。また、低温動作が可能なため、陰極基体寸法が
コンパクトでもバリウムの熱蒸発量が低減でき、従来の
省電力型含浸型陰極で問題となっていた含浸量の絶対量
不足から生じる寿命特性を改善することができる。
By obtaining such an electron emitting surface,
According to the present invention, it is possible to obtain an impregnated cathode having an electron emission surface in which scandium atoms having a very high diffusion rate and having a high diffusion rate are uniformly distributed. Therefore, the scandium recovery time after ion bombardment is greatly reduced, and good electron emission characteristics can be obtained. In addition, since low-temperature operation is possible, the amount of thermal evaporation of barium can be reduced even if the size of the cathode substrate is compact, and the life characteristics resulting from insufficient absolute impregnation amount, which has been a problem with conventional power-saving impregnated cathodes, have been improved. can do.

【0030】また、本発明の含浸型陰極構体に用いられ
る複合層は、例えば陰極基体上に、高融点金属を含む層
及び前記スカンジウムを含む層を、異なる雰囲気で交互
に形成することによって得られる。
The composite layer used in the impregnated cathode structure of the present invention can be obtained, for example, by alternately forming a layer containing a refractory metal and a layer containing scandium on a cathode substrate in different atmospheres. .

【0031】例えばスパッタリング法でスカンジウム化
合物やタングステン化合物の薄膜層を陰極表面に形成す
る場合、スパッタリングガスとして希ガス元素と酸素,
または希ガス元素と水素の混合ガスを用いることによ
り、ターゲット材と異なる組成の薄膜を形成することが
可能である。例えばタングステン(W)をターゲット材
とし、希ガス元素と酸素の混合ガスを用いてスパッタを
行うことにより不定比化合物の酸化タングステン(WO
x )膜を形成したり、スカンジウム(Sc)をターゲッ
ト材とし、希ガス元素と水素の混合ガスを用いてスパッ
タを行なうことにより、不定比化合物の水素化スカンジ
ウム(ScHx )膜を形成することができる。
For example, when a thin film layer of a scandium compound or a tungsten compound is formed on the cathode surface by a sputtering method, a rare gas element and oxygen,
Alternatively, by using a mixed gas of a rare gas element and hydrogen, a thin film having a composition different from that of the target material can be formed. For example, by using tungsten (W) as a target material and performing sputtering using a mixed gas of a rare gas element and oxygen, tungsten oxide (WO
x ) Forming a film or forming a non-stoichiometric scandium hydride (ScH x ) film by sputtering using a mixed gas of a rare gas element and hydrogen with scandium (Sc) as a target material. Can be.

【0032】水素化スカンジウム(ScHx )は、比較
的安定な化合物であるが、強い酸化物とは反応して還元
される。このためScH2 は前記Sc単体の供給源とし
て適している。また、酸化タングステン(WOx )は水
素化スカンジウムの還元材として適当である。
Scandium hydride (ScH x ) is a relatively stable compound, but is reduced by reacting with strong oxides. Therefore, ScH 2 is suitable as a supply source of the Sc alone. Tungsten oxide (WO x ) is suitable as a reducing agent for scandium hydride.

【0033】各化合物の組成比は、薄膜作製時のガス雰
囲気中の酸素または水素比を変えることによって制御す
ることができる。すなわち、ScHx のxが過少である
と電子管の製造工程中で含浸材などによって不要な酸化
を起こす傾向があるし、一方、過多であれば酸化タング
ステンによる還元が弱くなる傾向がある。また、WOx
のxが過少であると、水素化スカンジウムの還元が不十
分になる傾向があるし、過多だとスカンジウムを酸化さ
せる傾向がある。
The composition ratio of each compound can be controlled by changing the ratio of oxygen or hydrogen in a gas atmosphere at the time of forming a thin film. That is, if x of ScH x is too small, there is a tendency that unnecessary oxidation is caused by an impregnating material or the like in a manufacturing process of the electron tube, while if it is too large, reduction by tungsten oxide tends to be weak. WO x
If x in the formula is too small, the reduction of scandium hydride tends to be insufficient, and if x is too large, the scandium tends to be oxidized.

【0034】このように、本発明では、スカンジウム化
合物とタングステン化合物という2つの異なる物質を、
それぞれガス雰囲気を変えて成膜する場合、同時成膜と
いう方法は不可能である。従って、これらの化合物層は
サンドイッチ様の多層構造となる。ここで、一層あたり
の膜厚が厚くなると、スカンジウム化合物とタングステ
ン化合物の反応が十分でなくなる。このため、十分な反
応を行い、また、十分な陰極の寿命を確保するために
も、これら化合物層は薄い層を交互に積層して用いるこ
とが好ましい。
Thus, in the present invention, two different substances, a scandium compound and a tungsten compound, are
When film formation is performed in different gas atmospheres, a simultaneous film formation method is impossible. Therefore, these compound layers have a sandwich-like multilayer structure. Here, when the film thickness per layer increases, the reaction between the scandium compound and the tungsten compound becomes insufficient. Therefore, in order to perform a sufficient reaction and secure a sufficient life of the cathode, it is preferable that these compound layers are used by alternately laminating thin layers.

【0035】実験によれば、金属スカンジウム(Sc)
を水素雰囲気で成膜するかわりに、水素化スカンジウム
(ScH2 )を水素または酸素雰囲気で成膜しても、酸
化スカンジウム(Sc2 3 )を水素化雰囲気で成膜し
ても、ほぼ同様の結果が得られ、酸化タングステンとし
て二酸化タングステン(酸化タングステン:WO2 )を
用いても、三酸化タングステン(酸化タングステン:W
3 )、またはそのかわりに金属タングステン(W)を
用いてもほぼ同様の結果が得られる。
According to the experiment, metal scandium (Sc) was used.
Instead of forming a hydrogen atmosphere, even by forming a hydrogenated scandium (ScH 2) hydrogen or an oxygen atmosphere, even if the scandium oxide (Sc 2 O 3) was formed in the hydrogenation atmosphere, substantially the same Is obtained. Even if tungsten dioxide (tungsten oxide: WO 2 ) is used as tungsten oxide, tungsten trioxide (tungsten oxide: W 2
Almost the same results can be obtained by using metal tungsten (W) instead of O 3 ).

【0036】タングステンまたはタングステン化合物か
らなる層、及びスカンジウムまたはスカンジウム化合物
からなる層からなる複合層の厚さは1層当たり50nm
以下が好ましく、より好ましくは1層当たり20nm以
下である。複合層の厚さが1層当たり20nm以下だ
と、タングステンまたはタングステン化合物からなる
層、およびスカンジウムまたはスカンジウム化合物から
なる層それぞれが島状(island)構造となり、複合層中
のスカンジウムまたはスカンジウム化合物と、タングス
テンまたはタングステン化合物の反応性が急激に向上す
る。(島状構造となっている膜の厚さは、この膜が仮に
均一な厚さをもって形成された場合にもつであろう厚
さ,例えば(膜形成前後の陰極基体の重量変化)/
{(膜物質の比重)×(陰極基体の表面積)}で定義す
る。一方、複合層の厚さが1層当たりの膜厚が50nm
を越えると、スカンジウム化合物とタングステン化合物
の反応が十分でなくなるために電子放出特性が低下する
傾向がある。
The thickness of the composite layer composed of a layer composed of tungsten or a tungsten compound and a layer composed of scandium or a scandium compound is 50 nm per layer.
Or less, more preferably 20 nm or less per layer. When the thickness of the composite layer is 20 nm or less per layer, each of the layer made of tungsten or a tungsten compound and the layer made of scandium or a scandium compound has an island structure, and the scandium or scandium compound in the composite layer has: The reactivity of tungsten or a tungsten compound sharply increases. (The thickness of the film having the island-like structure is the thickness that this film would have if it were formed with a uniform thickness, for example, (weight change of the cathode substrate before and after film formation) /
It is defined by {(specific gravity of membrane substance) × (surface area of cathode substrate)}. On the other hand, the thickness of the composite layer is 50 nm per layer.
When the ratio exceeds 2, the reaction between the scandium compound and the tungsten compound becomes insufficient, so that the electron emission characteristics tend to decrease.

【0037】成膜時の雰囲気は例えばスパッタリング法
の場合、酸化性雰囲気では酸素の体積比が20%以下が
好ましく、さらに好ましくは10%以下、還元性雰囲気
では水素の体積比が5%以下が好ましく、さらに好まし
くは3%以下である。酸素の体積比が20%,もしくは
水素の体積比が5%以上となると、成膜速度が著しく減
少し、また成膜性が悪化する傾向がある。
For example, in the case of sputtering, the volume ratio of oxygen is preferably 20% or less, more preferably 10% or less in an oxidizing atmosphere, and the volume ratio of hydrogen is 5% or less in a reducing atmosphere. Preferably, it is more preferably at most 3%. When the volume ratio of oxygen is 20% or the volume ratio of hydrogen is 5% or more, the film forming rate tends to be remarkably reduced and the film forming property tends to be deteriorated.

【0038】以下、図面を参照し、本発明を具体的に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0039】実施例1 図1に、本発明にかかる含浸型陰極構体の第1の例を表
す概略図を示す。この陰極構体は、陰極線管用陰極構体
である。
Example 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing a first example of an impregnated cathode structure according to the present invention. This cathode structure is a cathode structure for a cathode ray tube.

【0040】図示するように、含浸型陰極構体は、陰極
スリーブ11と、この陰極スリーブ11の一端部の内側
に、その一端部開口縁とほぼ同一面をなすように固定さ
れたカップ状固定部材12と、このカップ状固定部材1
2内に固定されていて、電子放射物質が含浸された多孔
質陰極基体13と、陰極スリーブ11を包囲する如く、
その内側に同軸的に配置された筒状ホルダー14と、一
端部が陰極スリーブ11の他端部外側面に取り付けら
れ、他端部が筒状ホルダー14の一端部に形成された内
側張り出し部に取り付けられて、陰極スリーブ11を筒
状ホルダー14の内側に同軸的に支持する複数個の短冊
状ストラップ15と、筒状ホルダー14の一端部に形成
された内側張り出し部に支持片16によって取り付けら
れて陰極スリーブ11と複数個のストラップ15との間
に配置されたしゃへい筒17とから構成され、陰極スリ
ーブ11の内側に挿入されたヒータ18により加熱され
る構造になっている。前記多孔質陰極基体13の材質は
Wである。この基体の空孔部には、例えばBaO:Ca
O:Al2 3 =4:1:1モル比の混合物からなる電
子放射物質が含浸されている。
As shown in the figure, the impregnated cathode assembly comprises a cathode sleeve 11 and a cup-shaped fixing member fixed inside the one end of the cathode sleeve 11 so as to be substantially flush with the opening edge of the one end. 12 and the cup-shaped fixing member 1
2, so as to surround the porous cathode substrate 13 impregnated with the electron emitting substance and the cathode sleeve 11,
A cylindrical holder 14 coaxially disposed inside the cylindrical holder 14, one end of the cylindrical holder 14 is attached to the outer surface of the other end of the cathode sleeve 11, and the other end is formed on an inner protrusion formed at one end of the cylindrical holder 14. A plurality of strip-shaped straps 15 which are attached and coaxially support the cathode sleeve 11 inside the cylindrical holder 14, and are attached to an inner protrusion formed at one end of the cylindrical holder 14 by a support piece 16. The cathode sleeve 11 and a plurality of straps 15 and a shielding tube 17 disposed between the cathode sleeve 11 and the plurality of straps 15, and is heated by a heater 18 inserted inside the cathode sleeve 11. The material of the porous cathode substrate 13 is W. For example, BaO: Ca
It is impregnated with an electron emitting material consisting of a mixture of O: Al 2 O 3 = 4: 1: 1 molar ratio.

【0041】なお、この陰極構体は、例えば筒状ホルダ
ー14の外表面に取り付けられたストラップ19を介し
て陰極構体上に順次所定間隔離れて配置される複数個の
電極とともに、絶縁支持体20に固定される。なお、図
1には複数個の電極のうち第1グリッドのG1のみ図示
されている。
The cathode assembly is connected to an insulating support 20 together with a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals on the cathode assembly via a strap 19 attached to the outer surface of the cylindrical holder 14, for example. Fixed. FIG. 1 shows only G1 of the first grid among the plurality of electrodes.

【0042】この陰極構体の多孔質陰極基体13の構造
を表すモデル図を図2に示す。多孔質陰極基体13は、
図に示すように、不定比化合物である酸化タングステン
(WO2-x )薄膜層23及び不定比化合物である水素化
スカンジウム(ScH2-x )薄膜層24が交互に積層さ
れた構造を有する。このような構造を有する多孔質陰極
基体13は、以下に示すようにして形成した。
FIG. 2 is a model diagram showing the structure of the porous cathode substrate 13 of the cathode assembly. The porous cathode substrate 13 is
As shown in the figure, a tungsten oxide (WO 2-x ) thin film layer, which is a non-stoichiometric compound, and a scandium hydride (ScH 2-x ) thin film layer, which is a non-stoichiometric compound, are alternately stacked. The porous cathode substrate 13 having such a structure was formed as described below.

【0043】最初に、粒径3μmのタングステン粒子か
らなる、空孔率約17%の多孔質タングステン基体21
を焼結によって作製した。この多孔質タングステン基体
21の空孔部に、BaO:CaO:Al2 3 =4:
1:1モル比の混合物からなる電子放射物質22を、H
2 雰囲気中、1700℃で、約10分間加熱することに
より溶融含浸させた。
First, a porous tungsten substrate 21 made of tungsten particles having a particle size of 3 μm and having a porosity of about 17%
Was produced by sintering. In the pores of the porous tungsten substrate 21, BaO: CaO: Al 2 O 3 = 4:
The electron emitting substance 22 consisting of a mixture in a molar ratio of 1: 1 is converted to H
Melting and impregnation were performed by heating at 1700 ° C. for about 10 minutes in two atmospheres.

【0044】不定比酸化タングステン層23は、タング
ステン(W)をターゲット材として用い、スパッタガス
に1容量%の酸素(O2 )を混合したアルゴンガスを用
いて8nmの厚さにスパッタすることにより成膜し、ま
た、不定比水素化スカンジウム層24は、金属スカンジ
ウム(Sc)をターゲット材として用い、スパッタガス
に1容量%の水素(H2 )混合したアルゴンガスを用い
て2nmの厚さにスパッタすることによって成膜した。
The nonstoichiometric tungsten oxide layer 23 is formed by sputtering to a thickness of 8 nm using tungsten (W) as a target material and argon gas in which 1% by volume of oxygen (O 2 ) is mixed as a sputtering gas. The non-stoichiometric scandium hydride layer 24 is formed to a thickness of 2 nm by using a scandium metal (Sc) as a target material and using a 1% by volume hydrogen (H 2 ) mixed argon gas as a sputtering gas. The film was formed by sputtering.

【0045】これら不定比酸化タングステン層23と不
定比酸化スカンジウム層24の形成を各々10回づつ繰
り返して行い、多孔質タングステン基体の電子放射面側
に、計20層の積層を行なった。
The formation of the nonstoichiometric tungsten oxide layer 23 and the nonstoichiometric scandium oxide layer 24 was repeated 10 times each, and a total of 20 layers were stacked on the electron emitting surface side of the porous tungsten substrate.

【0046】このようにして作製した陰極構体に陽極を
備え付けた試験用電子管を作製し、陰極の動作温度を通
常の動作温度(1300K)より50K高い1350K
で動作させる強制寿命試験を行った。その結果として、
経過時間と電流密度との関係を表わすグラフ図を図3に
示す。
A test electron tube in which the anode was provided on the cathode structure thus manufactured was manufactured, and the operating temperature of the cathode was increased by 1350 K to 50 K higher than the normal operating temperature (1300 K).
A forced life test was performed to operate the device. As a result,
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the current density.

【0047】図中、縦軸の電流密度とは、0.1μmの
間隔をもって陰極と対向して設けられた陽極に150V
のパルスを印加した時に得られる陰極からの放出電流で
ある。31は従来のイリジウムコート型含浸型陰極構体
測定結果を示すもので、図示するように、0時間の点で
12A/cm2 の放出電流を示すのに対し、32に示す
ように、この含浸型陰極では80A/cm2 と約6.7
倍の放出電流値を示している。その後、時間がたつにつ
れて放出電流値は幾分減少して行くが、3000時間を
経過した後でも、従来の含浸型陰極の放出電流値が10
A/cm2 であるのに対し、この含浸型陰極は48A/
cm2 と4.8倍の放出電流値を保っている。このこと
から、本発明が動作時間中において陰極が受けるイオン
衝撃や熱変化に対して極めて優れたものであることが明
白である。
In the figure, the current density on the vertical axis indicates that 150 V
Is the emission current from the cathode obtained when the pulse is applied. Numeral 31 indicates a measurement result of a conventional iridium-coated type impregnated cathode assembly. As shown in the figure, an emission current of 12 A / cm 2 at a point of 0 hour is shown. 80 A / cm 2 and about 6.7 for the cathode
The double emission current value is shown. Thereafter, the emission current value slightly decreases with time, but even after 3000 hours, the emission current value of the conventional impregnated cathode is reduced by 10%.
A / cm 2 , whereas the impregnated cathode has a capacity of 48 A / cm 2.
The emission current value is 4.8 times that of cm 2 . From this, it is clear that the present invention is extremely excellent in ion bombardment and thermal change that the cathode receives during the operation time.

【0048】この例では、不定比酸化タングステン層お
よび不定比水素化スカンジウム層からなる複合層の厚さ
を10nmとしたが、発明者らは同時に前記複合層の厚
さが20nm(不定比酸化タングステン層:16nm,
不定比水素化スカンジウム層:4nm)のもの、前記複
合層の厚さが50nm(不定比酸化タングステン層:4
0nm,不定比水素化スカンジウム層:10nm)のも
のと、前記複合層の厚さが100nm(不定比酸化タン
グステン層:80nm,不定比水素化スカンジウム層:
10nm)のものとを、同様の方法で作製し、その電子
放出特性を調べた。その結果として、陰極動作温度と電
流密度との関係を表わすグラフ図を図4に示す。
In this example, the thickness of the composite layer composed of the nonstoichiometric tungsten oxide layer and the nonstoichiometric scandium hydride layer was set to 10 nm. However, the present inventors simultaneously made the thickness of the composite layer 20 nm (nonstoichiometric tungsten oxide layer). Layer: 16 nm,
A nonstoichiometric scandium hydride layer: 4 nm, wherein the thickness of the composite layer is 50 nm (nonstoichiometric tungsten oxide layer: 4 nm)
0 nm, nonstoichiometric scandium hydride layer: 10 nm, and the composite layer having a thickness of 100 nm (nonstoichiometric tungsten oxide layer: 80 nm, nonstoichiometric scandium hydride layer:
10 nm) was manufactured in the same manner, and the electron emission characteristics thereof were examined. As a result, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cathode operating temperature and the current density.

【0049】図4中、41,42,43はそれぞれ前記
複合層の厚さが10nm,20nm,50nmの本発明
にかかる含浸型陰極構体の電子放出特性、45は従来の
含浸型陰極構体の電子放出特性を示す。前記複合層の厚
さが10nmのものは、前述したように、従来の含浸型
陰極構体よりはるかに優れた放出電流値を示し、さらに
陰極動作温度が低くなればなるほど、従来の含浸型陰極
構体との放出電流値の差が大きくなる。一方、前記複合
層の厚さが厚くなると、従来の含浸型陰極構体との差が
徐々に縮まり、厚さが50nmでは動作温度1350K
での放出電流値が、従来の含浸型陰極構体に近づく。こ
のことは、複合層の膜厚が20nmを越えると膜の構造
が変わり、膜厚がそれ以上になると、酸化タングステン
と水素化スカンジウムとの反応が不十分となって、陰極
基体表面中良好な電子放出を示す面積が少なくなる傾向
があることを示している。
In FIG. 4, reference numerals 41, 42, and 43 denote electron emission characteristics of the impregnated cathode structure according to the present invention in which the thickness of the composite layer is 10 nm, 20 nm, and 50 nm, respectively, and 45 denotes an electron emission characteristic of the conventional impregnated cathode structure. Shows release characteristics. When the thickness of the composite layer is 10 nm, as described above, the emission current value is far superior to that of the conventional impregnated cathode structure, and the lower the cathode operating temperature, the more the conventional impregnated cathode structure. And the difference between the emission current values becomes larger. On the other hand, as the thickness of the composite layer increases, the difference from the conventional impregnated cathode structure gradually decreases, and when the thickness is 50 nm, the operating temperature is 1350K.
, The emission current value approaches that of the conventional impregnated cathode assembly. This means that when the thickness of the composite layer exceeds 20 nm, the structure of the film changes, and when the thickness is more than that, the reaction between tungsten oxide and scandium hydride becomes insufficient, and a favorable This indicates that the area exhibiting electron emission tends to decrease.

【0050】実施例2 図5は、本発明にかかる含浸型陰極構体の第2の例を表
す一部切欠概略図を示す。この陰極構体は、クライスト
ロン用含浸型陰極構体であり、高出力,高電圧下で使用
されるものである。
Example 2 FIG. 5 is a partially cutaway schematic view showing a second example of the impregnated cathode structure according to the present invention. This cathode assembly is an impregnated cathode assembly for klystron, and is used under high output and high voltage.

【0051】図示するように、この電子管は、多孔質W
からなる陰極基体51と、この多孔質陰極基体51を支
持するよう鑞付けされたMo等からなる支持筒52と、
支持筒52に内蔵されたヒーター53とから主に構成さ
れ、このヒーター53はAl2 3 等からなる埋め込み
材54に埋め込んで焼結することにより固定されてい
る。この多孔質陰極基体51の空孔部には、例えばBa
O:CaO:Al2 3=4:1:1モル比の電子放射
物質が含浸されている。また、この陰極構体は、集束の
ために電子放射面に半径53mmの曲率を有する。
As shown, the electron tube has a porous W shape.
A cathode tube 51 made of Mo or the like brazed to support the porous cathode substrate 51;
It is mainly composed of a heater 53 built in a support cylinder 52, and this heater 53 is fixed by being embedded in an embedding material 54 made of Al 2 O 3 or the like and sintered. The pores of the porous cathode substrate 51 include, for example, Ba
The electron emitting material is impregnated with a molar ratio of O: CaO: Al 2 O 3 = 4: 1: 1. The cathode assembly has a radius of 53 mm on the electron emission surface for focusing.

【0052】この陰極構体の多孔質陰極基体51の構造
を表すモデル図を図6に示す。多孔質陰極基体51は図
6に示すように、不定比化合物である酸化タングステン
(WO2-x )薄膜層63と不定比化合物である酸化スカ
ンジウム(Sc2 3-x )薄膜層64とを交互に積層し
た構造を有する。このような構造を有する多孔質陰極基
体51は、以下に示すようにして形成した。
FIG. 6 is a model diagram showing the structure of the porous cathode substrate 51 of the cathode assembly. As shown in FIG. 6, the porous cathode substrate 51 includes a non-stoichiometric tungsten oxide (WO 2-x ) thin film layer 63 and a non-stoichiometric scandium oxide (Sc 2 O 3-x ) thin film layer 64. It has a structure in which layers are alternately stacked. The porous cathode substrate 51 having such a structure was formed as described below.

【0053】最初に、粒径3μmのタングステン粒子か
らなる、空孔率約17%の多孔質タングステン基体61
を焼結によって作製する。この基体は、例えば直径70
mmで、電子放射面の曲率半径は53mmである。
First, a porous tungsten substrate 61 made of tungsten particles having a particle size of 3 μm and having a porosity of about 17%.
Is produced by sintering. This substrate has a diameter of 70, for example.
mm, the radius of curvature of the electron emitting surface is 53 mm.

【0054】この多孔質タングステン基体61の空孔部
に、BaO:CaO:Al2 3 =4:1:1モル比の
混合物からなる電子放射物質62を、H2 雰囲気中、1
700℃で、約10分間加熱することにより溶融含浸さ
せた。
An electron emitting material 62 composed of a mixture of BaO: CaO: Al 2 O 3 = 4: 1: 1 in a hole portion of the porous tungsten substrate 61 was placed in an H 2 atmosphere in an atmosphere of 1: 1.
Melt impregnation by heating at 700 ° C. for about 10 minutes.

【0055】陰極基体表面の余剰な電子放射物質を除去
した後、不定比酸化タングステン層63及び不定比酸化
スカンジウム層64の形成をスパッタ法によって行っ
た。不定比酸化タングステン層63は、Wをターゲット
材として用い、スパッタガスに1vol.%のO2 を混合し
たアルゴンガスを用いて10nmの厚さにスパッタする
ことにより成膜し、また、不定比酸化スカンジウム層6
4は、酸化スカンジウム(Sc2 3 )をターゲット材
として用い、スパッタガスに3vol.%の水素(H2 )混
合したアルゴンガスを用いて5nmの厚さにスパッタす
ることによって成膜した。
After removing the excess electron-emitting substance on the surface of the cathode substrate, the nonstoichiometric tungsten oxide layer 63 and the nonstoichiometric scandium oxide layer 64 were formed by sputtering. The non-stoichiometric tungsten oxide layer 63 is formed by sputtering to a thickness of 10 nm using W as a target material and an argon gas in which 1 vol.% O 2 is mixed as a sputter gas. Scandium layer 6
In No. 4, a film was formed by using scandium oxide (Sc 2 O 3 ) as a target material and sputtering to a thickness of 5 nm using an argon gas mixed with 3 vol.% Hydrogen (H 2 ) as a sputtering gas.

【0056】これら不定比酸化タングステン層63と不
定比酸化スカンジウム層64の形成を各々10回ずつ繰
り返して行い、計20層の積層を行なった。
The formation of the nonstoichiometric tungsten oxide layer 63 and the nonstoichiometric scandium oxide layer 64 was repeated 10 times each, so that a total of 20 layers were stacked.

【0057】このようにして作製した陰極構体をオージ
ェ分析装置内で1300Kに加熱して、イオンエッチン
グを行い、その後の陰極電子放出表面構造の回復をスカ
ンジウムオージェピーク強度を追跡することによって行
なった。その結果として、経過時間とオージェピーク強
度との関係を表わすグラフ図を図7に示す。
The cathode structure thus manufactured was heated to 1300 K in an Auger analyzer to perform ion etching, and the subsequent recovery of the cathode electron emission surface structure was performed by tracking the scandium Auger peak intensity. As a result, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the Auger peak intensity.

【0058】図中、71は従来のスカンジウム系含浸型
陰極での測定結果,72は本発明によるスカンジウム系
含浸型陰極での測定結果である。この図から明らかなよ
うに、本発明によるスカンジウム系含浸型陰極の電子放
出表面でのスカンジウムの回復は、従来のスカンジウム
系含浸型陰極の電子放出表面でのスカンジウムの回復に
比べて非常に速いことが認められる。従って、高電圧,
高周波数という、非常にイオン衝撃の強い動作条件下で
も、スカンジウム系含浸型陰極特有の低温動作や高電流
密度電子放出が可能であることは明白である。
In the figure, reference numeral 71 denotes a measurement result of the conventional scandium-based impregnated cathode, and reference numeral 72 denotes a measurement result of the scandium-based impregnated cathode according to the present invention. As is apparent from this figure, the recovery of scandium on the electron emission surface of the scandium-based impregnated cathode according to the present invention is much faster than the recovery of scandium on the electron emission surface of the conventional scandium-based impregnated cathode. Is recognized. Therefore, high voltage,
It is clear that the low-temperature operation and high-current-density electron emission characteristic of scandium-based impregnated cathodes are possible even under the operating conditions of high frequency and extremely strong ion bombardment.

【0059】また、上記実施例の含浸型陰極構体を用い
て電子銃構体を得るとともに、さらにその電子銃構体を
用いて電子管を得た。
An electron gun assembly was obtained by using the impregnated cathode assembly of the above embodiment, and an electron tube was obtained by using the electron gun assembly.

【0060】これらの電子銃構体及び電子管は、十分な
寿命特性を有する信頼性の高いものであった。
These electron gun assemblies and electron tubes had sufficient life characteristics and high reliability.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、高電圧、高周波数条件
下でも十分な耐イオン衝撃性を有し、良好な電子放射特
性、さらには良好な低温動作性を有する、高性能、高寿
命の含浸型陰極構体が得られる。
According to the present invention, high performance and long life have sufficient ion bombardment resistance even under high voltage and high frequency conditions, good electron emission characteristics, and good low temperature operability. Is obtained.

【0062】また、本発明によれば、この含浸型陰極構
体を用いることにより、高性能、高寿命の電子銃構体及
び電子管が得られる。
Further, according to the present invention, by using this impregnated type cathode assembly, an electron gun assembly and an electron tube having high performance and long life can be obtained.

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

【図1】 本発明にかかる含浸型陰極構体の第1の例を
表す断面概略図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a first example of an impregnated cathode structure according to the present invention.

【図2】 図1の含浸型陰極基体の構造を示すモデル図FIG. 2 is a model diagram showing the structure of the impregnated cathode substrate of FIG.

【図3】 図1の含浸型陰極構体の寿命試験結果を表す
グラフ図
FIG. 3 is a graph showing a life test result of the impregnated cathode assembly of FIG. 1;

【図4】 第1の例の複合層の厚さを変化させた時の電
子放出特性を表すグラフ図
FIG. 4 is a graph showing electron emission characteristics when the thickness of the composite layer of the first example is changed.

【図5】 本発明にかかる含浸型陰極構体の第2の例を
表す一部切欠概略図
FIG. 5 is a partially cutaway schematic view showing a second example of the impregnated cathode structure according to the present invention.

【図6】 図5の陰極基体の構造を表すモデル図FIG. 6 is a model diagram showing the structure of the cathode substrate of FIG.

【図7】 図5の含浸型陰極構体電子の放出特性を表す
グラフ図
FIG. 7 is a graph showing emission characteristics of the impregnated cathode structure electron shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…陰極スリーブ 12…カップ状固定部材 13…多孔質陰極基体 14…筒状ホルダー 15…ストラップ 16…支持片 17…しゃへい筒 18…ヒーター 19…ストラップ 20…絶縁支持体 21…多孔質タングステン基体 22…電子放射物質 23…不定比酸化タングステン層 24…不定比水素化スカンジウム層 51…陰極基体 52…支持筒 53…ヒーター 54…埋め込み材 61…多孔質タングステン基体 62…電子放射物質 63…不定比酸化タングステン層 64…不定比水素化スカンジウム層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Cathode sleeve 12 ... Cup-shaped fixing member 13 ... Porous cathode base 14 ... Cylindrical holder 15 ... Strap 16 ... Support piece 17 ... Shielding cylinder 18 ... Heater 19 ... Strap 20 ... Insulating support 21 ... Porous tungsten base 22 ... Emitting material 23 ... Non-stoichiometric tungsten oxide layer 24 ... Non-stoichiometric scandium hydride layer 51 ... Cathode substrate 52 ... Support tube 53 ... Heater 54 ... Embedding material 61 ... Porous tungsten substrate 62 ... Electron emitting material 63 ... Tungsten layer 64: non-stoichiometric scandium hydride layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 敏春 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Toshiharu Higuchi 8 Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Toshiba Yokohama Office

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子放射物質が含浸された陰極基体と、
該陰極基体の電子放射面側表面上に形成された高融点金
属を含む層及びスカンジウムを含む層の複合層とを具備
することを特徴とする含浸型陰極構体。
1. A cathode substrate impregnated with an electron emitting material,
An impregnated cathode structure comprising: a composite layer of a layer containing a high melting point metal and a layer containing scandium formed on the electron emission surface side surface of the cathode substrate.
【請求項2】 前記複合層は、厚さ50nm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の含浸型陰極構体。
2. The impregnated cathode structure according to claim 1, wherein the composite layer has a thickness of 50 nm or less.
【請求項3】 前記高融点金属を含む層は、タングステ
ン及び酸化タングステンのうちいずれか1種からなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の含浸型陰極構体。
3. The impregnated cathode assembly according to claim 1, wherein the layer containing the refractory metal is made of one of tungsten and tungsten oxide.
【請求項4】 前記スカンジウムを含む層は、スカンジ
ウム、酸化スカンジウム、及び水素化スカンジウムから
なる群から選択される少なくとも1種よりなることを特
徴とする請求項1に記載の含浸型陰極構体。
4. The impregnated cathode assembly according to claim 1, wherein the scandium-containing layer is made of at least one selected from the group consisting of scandium, scandium oxide, and scandium hydride.
【請求項5】 電子放射物質が含浸された陰極基体の電
子放射面側表面に、高融点金属を含む層及びスカンジウ
ムを含む層よりなる複合層を有する含浸型陰極構体の製
造方法において、前記高融点金属を含む層及び前記スカ
ンジウムを含む層は、異なる雰囲気で交互に形成される
ことを特徴とする含浸型陰極構体の製造方法。
5. The method for producing an impregnated cathode assembly, comprising a cathode substrate impregnated with an electron emitting substance and having a composite layer comprising a layer containing a high melting point metal and a layer containing scandium on the surface on the electron emitting surface side of the cathode substrate. A method for manufacturing an impregnated cathode structure, wherein the layer containing the melting point metal and the layer containing scandium are alternately formed in different atmospheres.
【請求項6】 前記高融点金属を含む層は、酸素を含有
する雰囲気で形成され、前記スカンジウムを含む層は、
水素を含有する雰囲気で形成されることを特徴とする請
求項5に記載の含浸型陰極構体の製造方法。
6. The layer containing a refractory metal is formed in an atmosphere containing oxygen, and the layer containing scandium is
The method for producing an impregnated cathode assembly according to claim 5, wherein the method is formed in an atmosphere containing hydrogen.
【請求項7】 前記高融点金属を含む層及び前記スカン
ジウムを含む層は、各々、スパッタ法により形成される
ことを特徴とする請求項5に記載の含浸型陰極構体の製
造方法。
7. The method according to claim 5, wherein the layer containing the refractory metal and the layer containing scandium are each formed by a sputtering method.
【請求項8】 請求項1ないし4にいずれかに記載の含
浸型陰極構体を用いたことを特徴とする電子管。
8. An electron tube using the impregnated cathode assembly according to claim 1.
【請求項9】 請求項8の電子銃構体を用いたことを特
徴とする電子銃構体。
9. An electron gun assembly comprising the electron gun assembly according to claim 8.
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