JPS63133424A - 電子管用陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＴＶ用陰極線管などに用いられる電子管用陰
極に関し、特に電子放射特性の改良を図ったものである
。

〔従来の技術〕

第８図は従来のＴＶ用陰極線管や撮像管に用いられてい
る電子管用陰極の縦断面図で、（１）はシリコン（ｓｉ
）やマグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元米を微量含む
主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、（２）はこ
の基体（１）の底部上面に被着されている電子放射物質
層で、バリウム（Ｂａ）の外に、ストロンチウム（Ｓｒ
）や力／Ｉ／￥ウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸
化物を主成分とする電子放射物質で形、成されている。

（３）は基体（１）内に配設されたヒータで、電子放射
物質層（２）を加熱して熱電子を放出させるだめのもの
である。

この様に構成された電子管用陰極において、基体（１）
への゛−電子放射物質層２）の被着形成工程は１次の様
にして行なわれる。

まス、バリウム、ストロンチウム、力μシウム（Ｂａ、
Ｓｒ、Ｃａ）の三元炭酸塩を含む懸濁液を基体（１）の
底部上面に塗布し、真空排気工程中にヒータ（３）によ
って加熱する。この時、アルカリ土類金属の炭酸塩はア
ルカリ土類金属の酸化物に変わる。その後、アルカリ土
類金属のば化物の一部を還元して半導体的性質を有する
ように活性化を行なうことによシ、基体（１）上にアル
カリ土類金属の１翼化物からなる電子放射物質層（２）
が形成される。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部には次の様な反応が生成されている。

すなわち、基体（１）中に含有されているシリコン。

マグネシウム尋の還元性元素は訊散にょジアルカリ土類
金属の酸化物層と基体（１）との界面に移動し。

７μカリ土類金属酸化物と反応する。例えばアルカリ土
類酸化物が酸化バリウム（Ｂａｄ）であるときは５次式
（１１、！２）の様に反応する。

ＢａＯ＋１／２Ｓｉ　−Ｂａ＋１／２ＳｉＯｓ　　　　
　　ｔｏｅ　（１）ＢａＯ＋Ｍｇ　　　＝　Ｂａ＋Ｍｇ
Ｏ・・・［２）この反応の結果、アルカリ土類金属酸化
物の一部が還元されて、酸素欠乏型の半導体となシ、陰
極温度７００〜８００℃の動作温度で０．５〜０．８Ａ
／ｃｄ（Ｚ）電子放射が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、この様にして形成された電子管用陰極にあっ
ては電子放射が０．５〜０．８Ａ／ｃｄ以上の電流密度
では、長時間にわたっては取シ出せないという問題があ
った。この原因は、アルカリ土類金属酸化物の一部を還
元反応させた場合、上記（１）。

（２）式からも明らかなように、基体（１）と電子放射
物質層（２）との界面近傍、特に基体（１）の表面近傍
のニッケル結晶粒界と上記界面よＪＩＯμｍ程度電子放
射物質層（２）の内側の位置にＳｉＯ，、ＭｇＯあるい
はＢａＯ−８ｉＯ□なる複合酸化物が偏析して中間層が
形成され、この中間層が高抵抗層であるため電流の流れ
を妨げること、および、動作中に、中間層が基体（１）
内の還元元素が電子放射物質層（２）の表面側へ拡散す
るのを妨げるため、十分な量のバリウム（Ｂａ）が生成
されないためであると考えられている。

この発明はこのような問題点の解決を目的としてなされ
たもので、高電流密度下において長時間にわたって安定
したエミッション特性を有し、かつ生産性・信頼性の高
い電子管用陰極を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電子管用陰極は、熱電子、放射物。

質層を、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成
分とし、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムと、０
．０１〜０．５重量％のアルカリ土類金属のケイ酸塩と
を含む物質で形成したものである。

〔作用〕

この発明における電子放射物質層中に含有された０、１
〜２０重量％の酸化スカンジウムは、中間層が基体と電
子放射物質層との界面近傍に集中的に形成されることを
防止し、また０、０１〜０．６重量％のアルカリ土類金
属のケイ酸塩は１電子放射物質層の活性度を長時間にわ
たって維持する作用を行う。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図および第２図によっ
て説明する。熱電子放射物質層（２ａ）は、バリウムの
外にストロンチウムやカルシウムを含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とし、氏０重量％の酸化スカンジウム
と、０．１重量％のストロンチウム・シリケートとを含
んだ電子放射物質で形成されている。

次に、この実施例の電子放射物質層（２）の被着形成方
法について説明する。

まず、バリウム、ストロンチウム、力、／Ｉ／Ｖウムの
三元炭酸塩に酸化スカンジウム粉末およびストロンチウ
ム・シリケート粉末を所定の重量％（上記三元炭酸塩が
全て酸化物になるとしての重量％）添加し、混合して）
ｄ濁液を調成する。この懸濁液を基体（１）の底面上に
スプレィによシ約８０ミクロンの厚みに塗布し、その後
、従来のものと同様に、炭酸塩から酸化物への分解過程
及び酸化物の一部を還元する活性化過程を施して、電子
放射物質層（２＆）を形成する。

つぎに、この実施例の電子放射特性を第２図によシ説明
する。

上記実施例によシ製作した電子管用陰極を用いて２極管
真空管を製作し、寿命試験を行なってエミッション電流
の変化を調べた結果、第２図に示すような結果を得た。

第２図は従来のＴＶ用陰極線管の陰極としての電流密度
０．６６Ａ／ｃ＋４の３．１倍（２，０５Ａ／ｄ）で動
作させた時の寿命特性であシ、比較のため従来のアルカ
リ土類酸化物のみからなる電子管用陰極の寿命特性も合
わせて示したものである。この第２図から明らかなよう
に、この実施例のものは従来例のものに対して約８倍の
高電流密度動作で約２倍の寿命が得られ、かつ寿命期間
内のエミッション電流が少ないものである。

なお、上記実施例において、酸化スカンジウムＳ　ｃ２
０Ｂとストロンチウム・シリケートＳ　ｒｌｓ　ｉ　０
４とを添加することによって優れた特性が得られるのは
、以下の理由によると考えられる。第１に添加したＳ　
ａ２０３の一部は解離して基体（１）内に拡散して基体
（１）の界面近傍にＳｃ拡散層を形成する。このため、
電子管を動作させると、基体（１）内の還元性元素Ｓｔ
、Ｍｇが基体（１）表面に移動し、アルカリ土類金属酸
化物と反応し、酸化物を還元して活性原子を生成しｂ’
Ｆｊｔ子放射を容易にする。このとき、従来の電子管用
陰極においてはアルカリ土類金属酸化物と還元性元素と
の反応の副産物として複合薩化物、例えばＢ　ａｓｓ　
ｉ　０４を生成し、これが電子管の動作時間の経過とと
もに基体（１）の界面上に中間層として形成され、基体
（１）内の還元性元素の電子放射物質層（２）内への継
続的な拡散を妨げるのみでなく、さらにこの中間層が高
絶縁層として作月するために、電流の流れを阻害するこ
とになる。しかしながらこの発明に係る陰極では、Ｓｃ
拡散層が形成されているので、複合酸化物を解離して再
びＳ１原子を生成し、再びアルカリ土類金属酸化物と還
元反応を生成するので、エミッション電流の低下は少な
くなる。

Ｂ２に、中間ＮＢ　ａｓｓ　ｉ　０４はＳｃによシ解離
してＳ１原子を生成するが、同時にＢ　ＩＬ３Ｓ　ｃ４
０ｇを生成する。従って基体（１）内の還元性元−１８
１，Ｍｇは、Ｂ　ａ３Ｓ　ｃ４０ｇ層を拡散して通シ抜
け、アルカリ土類金属酸化物と接触することになる。こ
のよりなり　ａ３ｓｃ４０ｇ層の存在は、アルカリ土類
金属酸化物の還元反応を律速するととになシ、高電流密
度を得ようとする場合、寿命上望ましいことではない。

しかるに、こめ実施例で電子放射物質層に添加した５ｒ
２Ｓｉ０４は陰極動作温度でＳ　ｃ２０３から一部解離
して生成したＳｃによって８１原子を析出するので、こ
の８１がアルカリ土類金属酸化物の還元に菩与し、活性
度を維持する。

なお、上記実施例では、　５ｃｚＯｓｓ重量％と、Ｓｒ
！ｓ　ｉ　０４０．１重量％を添加した例を示したが、
５０２０３を０．１〜２０重量％としｈ　Ｓ　ｒ！ｓ　
ｉ　０４を０．０１〜０．５重量％とじた範囲内でちれ
ば同様な効果が得られる。Ｓｃ！０３を０．１〜２０重
量％の範囲としたのは、０．１重量〜未満の添加では、
基体（１）の界面での中間層形成を抑制する効果が不十
分であシ、また２０重置火よシ多い添加量では、相対的
にアルカリ土類金属酸化物の量が少なくなシ、放射量が
低下するからである。また５ｒｌｓ　ｉ　０４を０゜０
１〜０．５重量％の範囲内で添加するのは、この添加量
が０．０１重量％以下では電子放射物質層内で生成され
るＳｌ原子の量が微量で、電子放射への寄与が小さく、
また、０．５重量％以上の添加量では、生成されるＳｌ
原子の量が多量となシ、アルカリ土類金属酸化物の消耗
が大となって長時間の寿命が得られなくなるからである
。

また、上記実施例では、Ｓｒ！５ｉ０４を用いたが。

他のアルカリ土類金属のケイ酸塩、Ｃａ寓５ｉ０４＊Ｂ
　ａｓｓ　ｉ　０４を用いても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、微量の還元性元素を含
むニッケルからなる基体上に形成されている電子放射物
ｉｌｌを、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主
成分とし、０．１〜２０重１％の酸化スカンジウムと、
０．０１〜０．５重ｊ１％（７）フルカリ土類金属のケ
イ酸塩とを含む電子放射物質で形成したので、従来のも
のに対して２〜４倍の高電流密度動作下での長寿命を実
親でき、安価で製造上の制約が少なく、かつ信頼性の高
い電子管用陰極が得られるという効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
寿命試験時間とエミッション電流との関係を示す図、第
８図は従来の電子管用陰極の縦断面図である。 （１）・・・基体、（２ａ）・・・電子放射物質層。 な３各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、微量の還元性元素を含むニツケルからなる基体
   上に、バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分
   とし、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムと０．０
   １〜０．５重量％のアルカリ土類金属のケイ酸塩とを含
   む電子放射物質で形成されている電子放射物質層を備え
   た電子管用陰極。