JPS5816737B2 - 電子管用酸化物陰極 - Google Patents

電子管用酸化物陰極

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JPS5816737B2
JPS5816737B2 JP53047789A JP4778978A JPS5816737B2 JP S5816737 B2 JPS5816737 B2 JP S5816737B2 JP 53047789 A JP53047789 A JP 53047789A JP 4778978 A JP4778978 A JP 4778978A JP S5816737 B2 JPS5816737 B2 JP S5816737B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子管用酸化物陰極、特にＷ、Ｍｅ 。
Ｒｅ、Ｔａなどの高融金属を含む合金を基体金属とする
酸化物陰極に関するものである。
最近、酸化物陰極を備えた電子管において、電源スイツ
チ投入後、電子放射が起るまでの時間を短縮させるため
に基体金属板の板厚を薄くしてカソードの熱容量を減少
させたり、あるいは基体金属に直接通電加熱するいわゆ
る直熱方式の陰極を用いることが検討されている。
この場合、基体金属は、従来より大きな高温強度をもつ
事が必要となり、従来のＮｉに微量の還元性元素を含む
基体金属にかわってＷ、Ｍｏ 、Ｒｅ、Ｔａなとの高融
点金属を含む合金が基体金属として用いられている。
ところが、このような高融点金属は、Ｎｉに比べて酸化
しやすい特性を有している。
このために高融点金属を含む合金を基体金属とした酸化
物陰極を通常の製造方法で製作すると、高融点金属が酸
化し、この高融点金属酸化物とアルカリ土類酸化物ある
いはアルカリ土類炭酸塩との界面間に急激な反応が起る
。
そして、この界面反応の反応速度反応生成物量は、従来
のＮ１に微量の還元性元素を含む基体金属とアルカリ土
類酸化物（以下オキサイドと略す）との反応に比べると
比較にならないほど大きい。
このように基体金属とオキサイド間に多量の界面反応が
起ると、基体金属とオキサイドとの接触状況が大幅に変
化し、オキサイドが基体金属から剥れたり、あるいはオ
キサイドと基体金属との接触が不十分で陰極動作中のオ
キサイド層の温度が降下するなどしてオキサイドの電子
放射量が低下し、カソードとして全く実用にならなくな
ってしまうなどの欠点を有していた。
したがって、本発明の目的は上記の欠点を除去し、オキ
サイドと基体金属間の界面反応を防止させ、電子放射寿
命を長期間にわたって維持できるようにした電子管用酸
化物陰極を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明による電子管用
酸化物陰極は、基体金属表面にＺｒ、ＴｉＡｌ、Ｓｉ２
Ｍｙ、Ｕ、Ｔｈなどの還元性元素の少なくとも１つの酸
化物を多量に含む層を設け、さらにその上面に炭素の層
を設けて製造工程中に生じるオキサイドと基体金属間の
界面反応を抑制するようにしたものである。
以下図面を用いて本発明による電子管用酸化物陰極につ
いて詳細に説明する。
ます、電子管用酸化物陰極を構成する基体金属板は、Ｗ
、Ｍｏ 、Ｒｅ、Ｔａなとの高融点金属の少なくとも１
種類を２重量％以上と残りＮｉとを含む合金から形成し
、この基体金属板上にＺｒ、ＡｌＭＥ 、Ｓ Ｉ ５
Ｔ ｌ 、ＴＪ 、Ｃｒ ｔ Ｎｂ 、Ｔｈなどの還元
性元素の酸化物を多量に含む酸化物層を５０〜１０００
人の厚さに被着形成させ、さらにこの酸化物層上に５０
〜７００λの厚さに炭素被膜層を被着形成して酸化物陰
極を構成したものである。
この場合、上記基体金属板上の二重層で最初の還元性元
素の酸化物を多量に含む酸化物層は、基体金属中に還元
性元素が含まれている場合には水素。
窒素、アルゴン、ヘリウムなどのガスに微量の酸化性ガ
スすなわちＣ０２，Ｎ２０，０２を添加した雰囲気中で
基体金属板を６００〜１０００°Ｃで約５〜６０分加熱
処理するかあるいは１０−４〜１Ｏ−６Ｔｏｒｒの通常
の真空熱処理炉中で６００〜Ｊ２０００Ｃで約１０〜６
０分加熱することによって得られる。
また、基体金属中に還元性元素が含まれていない場合は
、前記還元性元素の酸化物の少なくとも１種類をスパッ
ターなどで基体金属上につければ良い。
そして、これらの還元性元素の酸化物を多量に含む酸化
物層の厚さは、４００〜７００人の範囲が最も望ましく
、明瞭な効果が得られるのは５０〜１０００人の範囲で
ある。
この場合、酸化物層の膜厚が５０人より薄くなると、上
層の炭素被膜層が陰極動作中に基体金属と反応し、基体
金属表面に活性度の高い状態を作り出し、オキサイドと
基体との反応が大きくなったり、あるいは基体金属上に
接着性を高めるためにＮｉ、Ｎｉ−Ｃ０，Ｎ１−Ｗ、Ｎ
ｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｒｅ等の他の金属粉を付着させた場合
にこの金属粉が基体金属上に流れ出したりする。
また酸化物層の厚さが１０００人を超えると、上層の炭
素被膜がオキサイドあるいは炭酸塩分解中のＣＯ□ガス
と反応して消失した後、基体金属中の金属元素とオキサ
イド層との接触が悪く陰極の活性度不足になる。
したがって、酸化物層の膜厚は５０〜１０００人の範囲
、望ましくは４００〜７００人の厚さが最も良く、この
場合は炭素被膜層が消失した後も適当に還元性元素の酸
化物が基体金属表面を覆い一部は基体金属中の金属元素
が表面に露出しているため、基体金属表面の活性度は適
度となり、安定した良好なカソードが得られる。
また、還元性元素の酸化物を多量に含む層の上に被着形
成する炭素被膜の厚みは５０〜７００人の範囲が最適で
あってその膜厚が５０人より薄くなると酸化物陰極製造
時の基体金属とアルカリ土類炭酸塩、酸化物との反応を
抑制できない。
また、この膜厚が７００人より厚い場合、動作中に炭素
被膜層と基体金属、炭素被膜層とオキサイド層との反応
量が大きくなり、陰極として十分な動作が出来なくなる
。
したがって、炭素被膜層の膜厚は５０〜７００人の範囲
が最適であり、この場合はオキサイドと基体金属との界
面反応を抑制し、またオキサイドと炭素被膜層、炭素被
膜層と基体金属との反応量を小さくさせ、良好なカソー
ドを得ることができる。
また、Ｗ、Ｍｏ 、Ｒｅ、Ｔａなどの高融点金属を含む
基体金属は、基体金属からオキサイド層が−般に剥れ易
いという理由で基体金属表面にＮｉ。
Ｎｉ−Ｃ０，Ｎｊ−Ｗ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｒｅなどの
金属粉を被着し、その上面にアルカリ土類酸化物層を設
けることが行なわれるが、この場合も上記基体金属上に
酸化物を多量に含む酸化物層さらにその上面に炭素被膜
層を形成したカソードでは、この金属粉が基体金属表面
へ流出するのを防止させ、金属粉と界面反応生成物の反
応も防止させて通常発生する金属粉の変質、変形を防止
してカソードの電子放射寿命を長くする効果が得られる
。
次に以上説明したことを実症例を用いて説明する。
実施例 １ 第１図は０．４ ’ｗ ｔ％のＺｒと、２７．５ｗｔ％
のＷと、残りＮ１の合金からなる基体金属の上面に下記
の表１で示したようにＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆの５種類
の酸化物層、炭素被膜層を被着形成し、以後通常の方法
により酸化物陰極を製作し、カラーブラウン管に実装し
た時の陽極最大電流の動作時間依存性を示し、縦軸は陽
極最大電流値の初期値に対する割合、横軸は陰極の動作
時間を示したものであり、表１の種類Ａ−Ｆを第１図の
特性Ａ〜Ｆに対応させている。
この場合、還元性元素の酸化層を多量に含む層はＩ Ｘ
１０−５．Ｔｏｒｒの真空中で熱処理温度９００°Ｃ
の加熱時間で調整した。
また炭素被膜層はＩＴｏｒｒのＣＨ４ガス中でイオンブ
レーティングによって形成し、その厚さはイオンブレー
ティングの時間によって制御した。
この図から明らかなように、特殊Ａで示した酸化層５５
０人、炭素被膜層２５０人のものは、極めて優れた特性
を有し、また特性Ｂ、Ｄ−Ｆに示したように酸化層、炭
素被膜層の膜厚が特許請求の範囲からずれるにしたがっ
て動作中の電子放射量が減少する。
特に特性Ｂは表面に酸化層、炭素被膜層を形成しなかっ
たときの電子放射の劣化状況を示したものであり、この
場合は極めて大きな劣化を示し、本願の有効性が明瞭に
示されている。
実姉例 ２ 第２図は下記の表■にＧ、Ｈ，Ｉ、Ｊに示す４種類の基
体金属に酸化層５００〜７００λ、炭素被膜層２００〜
３００人を順次被着形成したときの特性Ｉと、基体金属
の表面に酸化層、炭素被膜層を全く形成しなかったとき
の特性Ｈについての基体金属組成の影響を示した特注図
である。
この場合、酸化層および炭素被膜層の作り方、カソード
、カラーブラウン管の作り方などは全て実姉例１に準じ
た。
このように第２図から明らかなように基体金属の組成が
大幅に変っても特性Ｉで示したように本願の適当な厚さ
の酸化層、炭素被膜層を有するものは使用中の電子放射
量の劣化は極めて少ない。
また特性■で示したように表面二重層を有しないカソー
ドは基体金属の影響も大きくなり、またカソード使用中
の電子放射量の劣化が大きくなる。
したがって、このように本願の表面二重層は高融点金属
を含む基体金属を用いた酸化物陰極では、基体金属の組
成が多少変動しても極めて大きな効果が得られる。
なお、上記実施例において、炭素被膜層の形成は、ＣＨ
４ガスを用いたイオンブレーティングを用いた場合につ
いて説明したが、炭素のスパーク蒸着法、ハイｌｊｏカ
ーボンの熱分解など他の通常の方法で形成しても良い。
以上説明したように本発明による電子管用酸化物陰極に
よれば、酸化物陰極の使用中における電子放射能の劣化
を防止して、長期間にわたって電子放射量を維持させ、
電子管の品質、信頼性等を大幅に向上させることができ
る極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図は本発明による電子管用酸化物陰極の陽
極最大電流の動作時間依存性を示す％注図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１種類の高融点金属を２重量％以上含む
    合金からなる基体金属板に電子放射性アルカリ土類酸化
    物を被着形成してなる電子管用酸化物陰極において、前
    記基体金属板の酸化物被着面に少なくとも１種類の還元
    性元素の酸化物を多量に含む酸化物層と、該酸化物層の
    上面に炭素被膜層とを被着形成したことを特徴とする電
    子管用酸化物陰極。 ２ 前記基体金属板に前記高融点金属とＺｒ、Ａｌ。 Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｕ、ＣｒｊＮｂ、Ｔｂなどの還元性
    元素の少なくとも１種類とを含有させたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の電子管用酸化物陰極。 ３ 前記基体金属板がＮｉを含む合金としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の電子管用酸化物陰極
    。 ４ 前記基体金属板はＮｉと、Ｚｒ、Ａ１２Ｍｇ、Ｓｉ
    。 Ｔｉ、Ｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｈなどの還元性元素の少なく
    とも１種類とを含む合金としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の電子管用酸化物陰極。 ５ ＠記還元性元素酸化物を多量に含む酸化物層の膜厚
    を５０〜１０００人、炭素被膜層の膜厚を５０〜７００
    人としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    電子管用酸化物陰極。 ６ 前記基体金属板はＮｉ−Ｗ−Ｍｇ、Ｎｉ−Ｗ−Ｍｏ
    −Ｍｇ、 Ｎ ｉ −Ｗ −Ｒｅ −Ｍｇ 、 Ｎ ｉ
    −Ｗ−Ｍ。 Ｒｅ−Ｍｇの合金としたことを特徴とする特許請求の範
    囲第４項記載の電子管用酸化物陰極。 ７ 前記基体金属板はＮ ｉ −Ｗ −Ｓ ｉ 、 Ｎ
    ｉ −Ｗ −Ｍｏ−８ｉ 、Ｎ１−Ｗ−Ｒｅ−８ｉ
    、Ｎｉ−Ｗ−Ｍ。 −Ｒｅ−８ｉの合金としたことを特徴とする特許請求の
    範囲第４項記載の電子管用酸化物陰極。 ８ 前記基体金属板はＮ ｉ −Ｗ −Ｚ ｒ 、 Ｎ
    ｉ −Ｗ −Ｍｏ−Ｚｒ 、Ｎｊ−Ｗ−Ｒｅ−Ｚｒ、
    Ｎｉ−Ｗ−Ｍ。 −Ｒｅ−Ｚｒの合金としたことを特徴とする特許請求の
    範囲第４項記載の電子管用酸化物陰極。
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