JPH11204019A - 酸化物陰極 - Google Patents

酸化物陰極

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JPH11204019A
JPH11204019A JP343598A JP343598A JPH11204019A JP H11204019 A JPH11204019 A JP H11204019A JP 343598 A JP343598 A JP 343598A JP 343598 A JP343598 A JP 343598A JP H11204019 A JPH11204019 A JP H11204019A
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JP
Japan
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base metal
carbonate
cup
cathode
metal wire
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Application number
JP343598A
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English (en)
Inventor
Koichiro Sumi
紘一郎 住
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドナー密度を増大させ、かつエミッションの
寿命を長くすることができる酸化物陰極を提供する 【解決手段】 カップ2は帽子状に形成される。カップ
2の上を凹にしてできる空間全体には、基体金属を細い
線状に形成した基体金属線1が不規則的に折り曲げられ
て収められる。基体金属線1同士の間に生じた間隙には
炭酸塩3の粒子が分散して充填される。したがって、基
体金属線1と炭酸塩3とが接触する面積は増大するの
で、基体金属線1の中に含まれる還元剤と炭酸塩3とが
反応して生成されるフリーバリウム量は増大する。その
結果、高電流密度を得ることができる。また、高電流密
度が得られるので、該還元剤と炭酸塩3との反応によっ
て生じる中間層の電気抵抗は低くなる。よって、焼結を
防いでエミッションの寿命を長くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドナー密度を増大
させ、かつエミッションの寿命を長くすることができる
酸化物陰極に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の酸化物陰極(カソードスリーブ)
では、帽子(キャップ)状に形成された基体金属が下を
凹にしてスリーブにかぶせられる。該基体金属の上表面
に三元炭酸塩(Ba,Sr,Ca)CO3 から成る被覆
層が形成される。該被覆層は、三元炭酸塩(Ba,S
r,Ca)CO3 の粉末を吹き付け等によって被覆する
ことにより形成される。
【0003】該基体金属はニッケルを主成分とし、不純
物を含む。この不純物としては例えばw,Si,Mg,
Zr等の還元剤が用いられる。これらの還元剤を不純物
として該基体金属に含ませることで、フリーバリウムを
形成する反応を進行させ、電子放射を行うことができ
る。
【0004】このカソードスリーブは、真空中で加熱さ
れる。すると、被覆層中の三元炭酸塩は分解され、三元
酸化物(Ba,Sr,Ca)Oとなる。さらに加熱され
ると、該三元酸化物と該基体金属中に含まれる還元剤と
が該基体金属の界面で反応する。この反応によってドナ
ーとなるフリーバリウムが発生する。具体的には、基体
金属中を拡散して該基体金属の表面に浮上してきた還元
剤と三元酸化物とが徐々に反応することにより、ドナー
が生成される。このドナーから放出電子(エミッショ
ン)が取り出される。該ドナーの密度が大きいほどエミ
ッションも多く、陰極(カソード)は活性化される。エ
ミッションは0.5A/cm2 以下の場合、2万時間以
上継続する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の酸化物陰極
では、ドナーは基体金属の表面のみで発生するため、ド
ナー密度を増大させるには限度がある。したがって、高
電流密度を必要とする高輝度または高精細度のCRT
に、上記従来の酸化物陰極を使用することができない。
【0006】また、該基体金属中に含まれる還元剤と該
三元炭酸塩との反応では、フリーバリウムの他に中間生
成物(Ba3 WO3 ,MgO)も生じる。該フリーバリ
ウムから取り出された放出電子は上記三元炭酸塩から成
る被覆層および該中間生成物から成る層(中間層)中を
通過する。該中間層は電気抵抗を有し、この電気抵抗と
上記生成される放出電子数との間には、該放出電子数が
少ないほど電気抵抗が高くなるという関係がある。した
がって、従来の酸化物陰極では、高電流密度にしようと
してもドナー密度の増大に限度があるため、放出電子数
を増大させることが出来ない。よって、該中間層の電気
抵抗は高くなってしまう。この高い電気抵抗によってジ
ュール熱が発生する。該ジュール熱によって上記三元炭
酸塩から成る被覆層は加熱され、焼結(シンター)を引
き起こす。このため、エミッションの寿命が短くなって
しまう。
【0007】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、ドナー密度を増大させ、
かつエミッションの寿命を長くすることができる酸化物
陰極を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る酸化物陰極では、還元剤を含みニッケ
ルを主成分とする基体金属を線状に形成した基体金属線
と、帽子状に形成され、かつ該基体金属線が収められた
カップと、該カップに収められた該基体金属線の間隙に
充填された炭酸塩と、からなるエミッタを具備すること
を特徴とする。
【0009】上記酸化物陰極では、線状に形成した基体
金属線の間隙に炭酸塩を充填する。したがって、該基体
金属線と該炭酸塩とが接触する面積が大きくなるので、
生成されるドナー量が増大する結果、ドナー密度を増大
させることができる。これにより高電流密度を得ること
ができる。
【0010】また、上記のようにドナー密度を増大させ
ることができるので、該還元剤と該炭酸塩との反応で生
じる中間生成物から成る層(中間層)の電気抵抗を低く
することができる。すなわち、エミッタ自体の電気抵抗
を低くすることができるので、高電流密度になってもジ
ュール熱による温度上昇を防止することができる。よっ
て、該エミッタに焼結(シンター)が生じることを防い
でエミッションの寿命を長くすることができる。
【0011】また、上記酸化物陰極では、還元剤を含み
ニッケルを主成分とする基体金属を線状に形成した基体
金属線を用いる。したがって、該基体金属線に含まれる
還元剤は拡散によって該基体金属線の表面に長時間かけ
て出てくる。よって、該還元剤と該基体金属線の間隙に
充填された炭酸塩とを長時間かけて徐々に反応させるこ
とができる。その結果、長時間ドナーを生成することが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1から図3は、本発明の
第1の実施の形態による酸化物陰極(カソードスリー
ブ)の製造工程を示す側断面図である。
【0013】図1に示すように、カップ2は帽子状に形
成される。カップ2の上を凹にしてできる空間には基体
金属を細い線状に形成した基体金属線1が収められる。
【0014】該基体金属は、ニッケルを主成分とし、不
純物を含む合金(以下「ベースメタル」という)であ
る。この不純物としては、例えばw,Si,Mg,Zr
等の還元剤が用いられる。上記カップ2の材質は、ベー
スメタルと同じ材質が望ましい。ただし、エミッション
に悪い影響を及ぼさなければ他の材質でも良い。基体金
属線1は、例えばNi−W−Mg,Ni−Mg−Si等
の材質で形成される。
【0015】以下に、本発明の第1の実施の形態による
酸化物陰極(カソードスリーブ)の具体的な形成方法に
ついて説明する。
【0016】まず、基体金属線1を作成する。上記ベー
スメタルを鍛造、引き抜き等の方法により、断面の直径
が例えば10〜70μmφの細い線状体(細線状)に形
成する。この線状体(ベースメタル線状体)が基体金属
線1となる。
【0017】図1で示すように、この基体金属線1をカ
ップ2に収める。基体金属線1は、カップ2の上を凹に
してできる空間の形状に合わせて例えば不規則的に折り
曲げられ、カップ2の該空間全体に収められる。このよ
うにして、カップ2に収められた基体金属線1どおしの
間には、金属粉末焼結体のように間隙が生ずる。
【0018】次に、陰極剤を基体金属線1が収められた
カップ2に添加する。該陰極剤は、例えばアセトン10
0mlに対し、Ba,Sr,Caの比が5:4:1の三
元炭酸塩100gをアルミナ製ボールミルポット等の粉
砕装置に入れて、少なくとも2時間ローリングすること
により作成する。このローリングは、平均粒径(混合炭
酸塩平均粒度)が4〜6μmになるまで行われる。
【0019】該陰極剤は、上記カップ2に添加されるこ
とによって該カップ2内に収められた基体金属線1の間
隙に浸漬される。その後、該陰極剤中の溶媒は気化する
ことによって除去される。その結果、図2に示すように
基体金属線1の間隙に炭酸塩3の粒子が分散して充填さ
れ、エミッタ4が完成する。該エミッタ4はスリーブ5
に挿入された後、溶接される。こうして図3に示すよう
に、酸化物陰極(カソードスリーブ)が完成する。
【0020】完成された該カソードスリーブは、図示せ
ぬカソード支持体に固定される。該カソード支持体は、
図示せぬ各電極をマルチフォームガラスで融着した図示
せぬ電子銃の中に位置する。具体的には、図示せぬグリ
ッド(G1)電極の内面とカソード面との距離(d0
1)が所定の寸法に調節された後、該カソードスリーブ
は図示せぬ該カソード支持体に溶接固定される。その
後、図示せぬステムインナーピンと図示せぬ各電極とを
リード線でつなぎ、電子銃として完成される。
【0021】該電子銃は、図示せぬパネルとファンネル
とがフリットシールされたCRTバルブに封止される。
その後、図示せぬ排気台にセットされ真空にされる。該
CRTバルブ内の真空度が10-3〜10-4Paになった
ところで、図示せぬ高周波加熱装置によって、G3電極
〜G1電極にかけて500〜800℃に加熱される。こ
の加熱によって、各部分(パーツ)からのガス出しが行
われる。
【0022】次に、ヒータに点火される。これにより上
記カソードスリーブ中の炭酸塩3が分解されて酸化物と
なる。この酸化物と基体金属線1中の還元剤とが反応す
ることにより、陰極(カソード)は分解・活性化され
る。その後、チップオフ、ゲッター、フラッシュ、ノッ
キング、及びエージングの工程を経てCRTとして完成
される。
【0023】上記第1の実施の形態によれば、線状に形
成した基体金属線1の間隙に炭酸塩3を充填する。した
がって、基体金属線1と炭酸塩3とが接触する面積は増
大する。よって、基体金属線1の中に含まれる還元剤と
炭酸塩3とが反応して生成されるフリーバリウム量は増
大する。すなわち、ドナー密度が増大する結果、高電流
密度を得ることができる。
【0024】また、望ましくはカップ2を基体金属(ベ
ースメタル)と同様の材質で形成する。この場合には、
該基体金属と炭酸塩3とが接触する面積がより一層増大
する。このため、生成されるフリーバリウム量はさらに
増大する。よって、さらに高電流密度を得ることができ
る。
【0025】また、上記のようにドナー密度を増大させ
ることができるので、基体金属線1に含まれる還元剤と
炭酸塩3との反応で生じる中間生成物から成る層(中間
層)の電気抵抗を低くすることができる。すなわち、エ
ミッタ4自体の電気抵抗を低くすることができるので、
高電流密度になってもジュール熱による温度上昇を防止
することができる。よって、該エミッタ4に焼結(シン
ター)が生じることを防いでエミッションの寿命を長く
することができる。
【0026】また、還元剤を含みニッケルを主成分とす
る基体金属を線状に形成した基体金属線1を用いる。し
たがって、基体金属線1に含まれる該還元剤は、拡散に
よって基体金属線1の表面に長時間かけて出てくる。よ
って、該還元剤と基体金属線1とが長時間かけて徐々に
反応するので、長時間ドナーを生成することができる。
その結果、エミッションの寿命を延ばすことができる。
【0027】具体的には、従来の酸化物陰極では0.5
A/cm2 の電流密度を超えるとエミッションの寿命を
2万時間保持できなかった。これと比較して、本発明の
実施の形態によれば、少なくとも1A/cm2 以上の電
流密度でエミッションの寿命を2万時間保持することが
できる。
【0028】また、本発明の実施の形態による酸化物陰
極を用いれば、従来の酸化物陰極と比べてコストが2倍
以上かかる含浸型陰極を用いずに済む。よって、安価で
長時間の高電流密度を得る酸化物陰極を提供することが
できる。
【0029】また、基体金属線1の断面の直径及び長さ
を適宜変更し、または断面の直径を適宜変更した複数種
類の基体金属線1を形成することにより、フリーバリウ
ムの生成量を制御することができる。
【0030】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。
【0031】図4は、本発明の第2の実施の形態による
酸化物陰極(カソードスリーブ)の製造工程を示す側断
面図である。図1から図3に示した第1の実施の形態
中、同一の部材には同一の参照符号を付して説明する。
【0032】図4(1)に示すように、基体金属線11
を規則的な形状、例えば渦巻き状(ディスク状)に形成
する。該渦巻きの最大直径はカップ2の内径以下に形成
される。したがって、該渦巻き状に形成された基体金属
線11をカップ2内にスムーズに収めることができる。
【0033】図4(2)に示すように、該渦巻き状に形
成された基体金属線11は段重ねされる。その後図4
(3)に示すように、該基体金属線11は、カップ2
内、すなわちカップ2の上を凹にしてできる空間に段重
ねされたまま敷き詰められる。基体金属線11の形成方
法は、第1の実施の形態で述べたのと同様に、ベースメ
タルから鍛造、引き抜き等により線状体とした後、渦巻
き状に形成する。
【0034】次に、Ba,Sr,Caの比が5:4:1
の三元炭酸塩100gをアセトン100mlと共に、ア
ルミナ製ボールミルポット等の粉砕装置に入れる。その
後、第1の実施の形態と同様に、混合炭酸塩平均粒度が
4〜6μmになるまで少なくとも2時間ローリングする
ことにより陰極剤を作成する。該陰極剤を基体金属線1
1が収められたカップ2に添加することによって、基体
金属線11の間隙に該陰極剤を浸漬させる。その後、該
陰極剤中の溶媒は除去される。こうして、基体金属線1
1の間隙に炭酸塩3の粒子が分散して充填されたエミッ
タが完成する。該エミッタは図示せぬスリーブに挿入さ
れ、酸化物陰極(カソードスリーブ)が完成する。
【0035】その後、第1の実施の形態と同様に、該カ
ソードスリーブは図示せぬ電子銃に組み込まれる。該電
子銃は、図示せぬパネルとファンネルとがフリットシー
ルされたCRTバルブに封止された後、活性、ノッキン
グ、エージング等の過程を経てCRTとして完成する。
【0036】上記第2の実施の形態においても、第1の
実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0037】尚、上記第1及び第2の実施の形態では、
陰極剤としてBa:Sr:Ca=5:4:1の比率の三
元炭酸塩を用いているが、他の比率でもよい。
【0038】また、陰極剤として炭酸バリウム、炭酸ス
トロンチウム、炭酸カルシウムの混合物を用いてもよ
い。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、還
元剤を含みニッケルを主成分とする基体金属を線状に形
成した基体金属線の間隙に炭酸塩を充填する。したがっ
て、ドナー密度を増大させ、かつエミッションの寿命を
長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による酸化物陰極の
製造工程を示す側断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による酸化物陰極の
製造工程を示す側断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態による酸化物陰極の
側断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態による酸化物陰極の
製造工程を示す側断面図である。
【符号の説明】
1,11…基体金属線、2…カップ、3…炭酸塩、4…
エミッタ、5…スリーブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 還元剤を含みニッケルを主成分とする基
    体金属を線状に形成した基体金属線と、帽子状に形成さ
    れ、かつ該基体金属線が収められたカップと、該カップ
    に収められた該基体金属線の間隙に充填された炭酸塩
    と、からなるエミッタを具備することを特徴とする酸化
    物陰極。
JP343598A 1998-01-09 1998-01-09 酸化物陰極 Pending JPH11204019A (ja)

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JP343598A JPH11204019A (ja) 1998-01-09 1998-01-09 酸化物陰極

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JP343598A JPH11204019A (ja) 1998-01-09 1998-01-09 酸化物陰極

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JP (1) JPH11204019A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019450B2 (en) 2000-09-19 2006-03-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Cathode ray tube with a particle-particle cathode coating
DE10121442B4 (de) * 2000-09-19 2010-04-08 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Kathodenstrahlröhre mit Oxidkathode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019450B2 (en) 2000-09-19 2006-03-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Cathode ray tube with a particle-particle cathode coating
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