JPS63231834A - 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用ジブラウン管どに用いられる電子管
用陰極に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであシ、図において、（１）はシリ
コン（Ｓｉ）、マグネシウム絢）などの還元性元素を微
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、少なくとも
バリウム（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）
または／およびカルシウム（Ｃａ　）を含むアルカリ土
類金属酸化物からなる電子放射物質層、（３）は上記基
体（１）内に配設されたヒータ（３）で、加熱によシ上
記電子放射物質層（２）から熱電子を放出させるための
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Ｎ（２）の被着は次の様にして行なわ
れる。まず、アルカリ土類金属（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）の
三元炭酸塩からなる懸濁液を基体（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酸化
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
の酸化物からなる電子放射物質層（２）を被着形成して
いる。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次の様に反応する。つまり、基体（１）内に含有
されたシリコン、マグネシウム等の還元性元素は拡散に
ょジアルカリ土類金属の酸化物と基体（１）の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえば、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂａｄ）であ
れば次式（１）　、　＜２）の様に反応する。

ＢａＯ＋　ｔ／２ｓｉ　＝　Ｂａ　＋　ｘ／２ｓｔｏ、
　　・（１）ＢａＯ＋　Ｍｇ　　＝　Ｂａ　＋　ＭｇＯ
−（２）この反応の結果、基体（１）上に被着形成され
たアルカリ土類金属酸化物の一部が還元され、酸素欠乏
型の半導体となシ、陰極温度７００〜８００”Ｑの動作
温度で０．５〜０．８Ａ／ｄの電子放射が得られること
になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の電子管用陰極では、電子放射が０
．５〜Ｇ、８Ａ／ｃＩＩｔ以上の電流密度は取ル出せな
い、その理由として、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）とアルカリ土類金属酸化物
質との界面にＳｉＯ，、ＭｇＯまた！、ｔ　ＢａＯ・５
ｉｆｔなどの複合酸化物層（中間層）が形成され、この
中間層が高抵抗層となって電流の流れを妨げること、お
よび上記中間層が基体（１）中の還元性元素（Ｓｉ　。

Ｍｇ）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。つまシ、電子管動作中
に基体（１）と電子放射物質層（２）の界面近傍、特に
基体（１）表面近傍のニッケル結晶粒界と上記界面よｊ
５１０μｍ程度電子放射物質層（２）内側の位置に上記
中間層が偏析するため、電流の流れおよび電子放射物質
層（２）表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、高電
流密度下の十分な電子放出特性が得られないという問題
があった。

この発明は上記従来の問題点を解消するためになされた
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（電子放出）特性を有し、かつ、生産性
・信頼性の高い電子管用陰極を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者等は、鋭意研究の末、電子放射物質層に酸化
スカンジウムを添加することにより、基体中の還元性元
素を含む複合酸化物層（中間層）が基体界面近傍に偏析
するのを抑制できることに成功した。ところが、高電流
密度下のエミッション特性を長時間に亘って維持するた
めには酸化スカンジウムによる上記複合酸化物層（中間
層）抑制作用を適度に保つことが必要であることが判っ
た。

この発明者等は、引き続く研究により、酸化スカンジウ
ムとともに、耐熱性酸化物を少量添加すれば、長時間に
亘って十分なエミッション特性が得られることを見出し
て、この発明を完成するに至ったものである。

すなわち、この発明に係る電子管用陰極は、バリウムを
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
質層に、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムを含有
させるとともに、Ｂｅ　、　Ｔｉ　＊　Ｚｒ。

Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａ　、Ｃｒ　＋Ｍｏ＊Ｗ＋Ｍｎ
　＊Ｆｅ　ｓＡｌ　＊Ｔｈ　＋Ｕなどの耐熱性酸化物の
うちから選ばれた少なくとも１種を０．０１〜６重量％
含有させるものである。

〔作用〕

この発明によれば、電子放射物質層に酸化スカンジウム
（５ｃｖＯｓ　）を含有するようにしたので、基体の界
面近傍にＳｃ拡散層が形成され、このＳｃ拡散層によ多
陰極動作時に上記界面近傍に生成した基体中の還元性元
素を含む複合酸化物層が解離される。これによ勺、高絶
縁性の上記複合酸化物層が上記界面に偏析するのが防止
できる。

また、耐熱性酸化物の少なくとも１種を含有するように
したので、陰極動作時のＭｇ＋Ｓｉの供給が適度になシ
、これにより、電子放射物質層の活性度を長時間に亘っ
て維持することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図にしたがって説明する。

第１図において、（２ａ）は基体（１）の底部上面に被
着された電子放射物質層であシ、少なくとも／（ＩＪウ
ム（Ｂａ　）を含み、他にヌトロンチウム（Ｓｒ）また
は／およびカルシウム（Ｃａ　）を含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とし、０．１〜２０重量％の酸化スカ
ンジウム＜　５ｃｔｏｓ　＞と０．０１〜５重量％の耐
熱性酸化物とを含有している。

つぎに、この実施例の電子放射物質層（２ａ）の被着形
成方法について説明すると、まず、Ｂａ　、　Ｓｒ。

Ｃａの三元炭酸塩に、たとえば、５ｃｔＯｓ粉末を５重
量％、ＡＩ、０．粉末を０゜１重量％（上記三元炭酸塩
が全て酸化物になるとしての重量％）添加混合し、懸濁
液を作成する。この懸濁液をニッケルを主成分とする基
体（１）の底部上面にスプレィによシ約８０ミクロンの
厚みで塗布し、その後、従来と同様に、炭酸塩から酸化
物への分解過程および酸化物の一部を還元する活性化過
程を経て、電子放射物質層（２ａ）を基体（１）に被着
形成する。

上記電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、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図のライン１１で示す結果を得た。ライン１１は
、従来のテレビ用陰極としての電流密度０．６６Ａ／ｄ
の３．１倍（２，０５Ａ／ｍ）で動作させた時の特性を
示し、ライン１２は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を示したものである。この
第２図から明らかなように、この実施例の陰極は従来例
の陰極に対して高電流密度動作でのエミッション劣化が
少ないものである。

上記において、６重量％のＳｃ、０３を予め添加するこ
とによって、添加したＳｃ、０３の一部は解離して第１
図に示す基体（１）内に拡散し、基体（１）の界面近傍
にＳｃ拡散層を形成する。一方、陰極を動作させると、
基体（１）内の還元性元素Ｓｉ、Ｍｇが基体（１）の表
面に移動し、電子放射物質層（２ａ）のアルカリ土類金
属酸化物（（Ｂａ・Ｓｒ、Ｃａ）０ηと反応してこの酸
化物を還元する。その結果、Ｂａ　ｅ　Ｓｒ　＊　Ｃａ
の活性原子を生成し、電子放射を容易にする。このとき
、アルカリ土類金属酸化物と基体（１）内の還元性元素
との反応の副産物として複合酸化物、たとえばＢａ、Ｓ
ｉｎ、層を生成し、これが陰極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る。とこ
ろが、基体（１）の界面近傍には上記Ｓｃ拡散層が形成
されておシ、上記Ｂａ、５ｉ０４が解離して再びＳｉ原
子を生成する。したがって、基体（１）内の還元性元素
Ｓｔ、Ｍｇの電子放射物質層（２ａ）内への継続的な拡
散が妨げられず、しかも、高絶縁層として作用する上記
Ｂａ、　Ｓｉ　Ｏ，を解離させることによυ、エミッシ
ョン電流の流れも阻害されない、これにより、再びアル
カリ土類金属酸化物の還元反応が生じ、エミッション電
流の低下を防止できる。

しかしながら、ＳＣ２Ｏｓ　を添加することによジ、上
記Ｂａ、Ｓｉｎ、層はＳｃにより解離してＳｉ原子を生
成スル力、このときＳｉ原子が過度に生成されると、ア
ルカリ土類金属酸化物（（Ｂａ　−３ｒ　−Ｃａ　）Ｏ
）の還元反応が進みすぎることになシ、長い寿命特性は
得られない０本発明では、５ｃ２０．に加えて、耐熱性
酸化物を添加する。耐熱性酸化物としては、良。

Ｔ＋　＊　Ｚｒ　＋　Ｈｆ　＊　Ｖ＊　Ｎｂ　＊　Ｔａ
　＊　Ｃｒ　１Ｍ０ｅ　Ｗ　＋　Ｍｒｌｔ　Ｆｅ　ｅ　
Ａｌ　。

Ｔｈ、Ｕなどの酸化物が選ばれる。このように、耐熱性
酸化物を添加することにより、Ｓｃ、Ｏ５の上記中間層
解離作用を抑制することができることが判った。

上記実施例では、５ｃ２０ｓ５重量係と、Ａｌ２０３０
．１重量％を添加した例を示したが、５ｃｚＯ，を０．
１〜２０重量％とし、ＡＩ、０３を０．０１〜５重量％
とした範囲でも同様な結果が得られることが確認された
。

Ｓｃ、０．を０．１〜２０重量％の範囲で添加するのは
以下の理由による。すなわち、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
が不十分であり、また、２０Ｍ量チを超える添加では、
相対的にアルカリ土類金属酸化物の量が少なくなり、電
子放射量が低下するためである。

また、ＡＩｔｏ、を０．０１〜５重量％の範囲で添加す
るのは以下の理由による。すなわち、０．０１重量％未
満の添加ではＳＣ！０１１の中間層解離作用を抑制する
効果が小であり、また、５重量％を超える添加では、上
記解離作用に対する抑制効果が大となって長時ｔ１行の
寿命特性が得られないためである。

この発明の他の実施例として、第１図の電子数添加する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、酸化スカンジ
ウムの添加によシ基体界面近傍に偏析した高抵抗層であ
る複合酸化物が解離できるので、高電流密度下の十分な
エミッション特性を得ることができる。また、耐熱性酸
化物の添加によシミ子放射物質層の活性度を長時間に亘
って維持できるので、従来よシも長寿命、かつ、安価で
製造の制約の少ない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。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、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グラフ、
第８図は従来の電子管用陰極を示す断面図である。 （１）・・・基体、（２ａ）・・・電子放射物質層。 なお各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケルを主成分とする基体上に、バリウムを含
   むアルカリ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物質
   層を被着形成してなる電子管用陰極において、上記電子
   放射物質層は、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウム
   を含有するとともに、耐熱性酸化物を０．０１〜５重量
   ％含有することを特徴とする電子管用陰極。