JPS63231835A

JPS63231835A - 電子管用陰極

Info

Publication number: JPS63231835A
Application number: JP62064854A
Authority: JP
Inventors: Keiji Watabe; 渡部　勁二; Masato Saito; 正人斉藤; Shigeko Ishida; 石田　誠子; Keiji Fukuyama; 福山　敬二; Ryo Suzuki; 量鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-27

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夛、図において、（１）はシリ
コン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）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（Ｓ
ｒ）または／およびカルシウム（Ｃａ）ヲ含むアルカリ
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Ｒ（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）、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。つまシ、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
よ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シテ酸化バリウム（Ｂａｄ）であ
れば次式（１）　、　（２）の様に反応する・ＢａＯ＋　１／２ｓｉ　＝　Ｂａ　＋　１／２ＳｉＯｔ
　　　−（１）ＢａＯ＋　Ｍｇ　　＝　Ｂａ　＋　Ｍｇ
Ｏ−（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Ｗｉ湛度７００〜ＳＯＯ℃の動
作温度で０．５〜０．８　Ａ／ｃｒ／ｌ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〜ｏ、ｓＡ／ｃｄｔ以上の電流密度は取シ出せない
、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）　、　（２１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層
との界面にＳｉＯ，、ＭｇＯまたはＢａＯ−３ｉｎ、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〕
１０μｍ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シ、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、引き続く研究によシ、酸化スカンジウ
ムとともに、耐熱性金属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、Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　。

Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｔａ　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　＊　Ｗ
　、　Ｍｒ＋　＊　Ｒｅ　ｅ　Ｆｅ　＊　Ｏｓ　、　Ｃ
ｏ　、　Ｉｒ＋Ｎｉ　、　Ｐｄ　、　Ｐｔ　、　Ｃｕ　
、　Ａｇ　、　Ａｕ　、　ＡＩ　、希土類金−，Ｔｈ。

Ｕのうちから選ばれた少なくとも一種を０．０１〜０．
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
（Ｓｃ、Ｏ，）を含有するようにしたので、基体ノ界面
近傍にＳｃ拡散層が形成され、この＆拡散層によシ陰極
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。これによシ、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出でき
る。

また、耐熱性金属の少なくとも１種を含有するようにし
たので、陰極動作時のＭｇ　、　Ｓ　ｉの供給が適度に
なりこれによシ、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り、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
物を主成分とし、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウ
ム（Ｓ０２０ｓ）と０．０１〜０．５重量係のチタン（
Ｔｉ　）粉末とを含有している。

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、Ｂ２　、　Ｓｒ　。

Ｃａの三元炭酸塩に、たとえば、Ｓｃ、０．粉末を５重
量４、Ｔｉ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図のフィン１１で示す結果を得た。フィン１１は
、従来のテレビ用陰極としての電流密度ｏ、ｅｓＡ／ｆ
ｆｌの３．１倍（２，ｏ５Ａ／ｄ）で動作させた時の特
性を示し、ライン１２は従来のアルカリ十類酸化物のみ
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、５重量％のＳｃ、Ｏ８を予め添加するこ
とによって、添加したＳｃ、０．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　）０１と反応
してこの酸化物を還元する。その結果、Ｂａ　、　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！Ｓｉｎ、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、Ｓｉｎ、が解離して再びＳ
ｉ原子を生成する。したがって、基体（１）内の還元性
元素Ｓｉ、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Ｂａ２ＳｉＯ，を解離させることによシ、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、ＳＣ！０３を添加することによシ、上記
Ｂａ、Ｓｉｎ、層はＳｃにより解離してＳｉ原子を生成
するが、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−８ｒ−Ｃａ）０）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、この発明では、Ｓｃ、０３に加えて耐熱性金属を添
加する。耐熱性金属としては、Ｔｉ、Ｚｒ。

ＨｒｌｖｌＮｂ、’ｒａｌｃｒ、Ｍｏ、ｗ１ＭｎｌＲｅ
ｌｐｅｌｏＳｌｃＯＩＩ　ｒ　＋　Ｎｒ　ｅ　ｐａ　ｔ
　Ｐ　ｔ　＋　Ｃｕ　＊　Ａｇ　＊　Ａｕ　＊　ＡＩ　
＋希土類金属・Ｔｈ　、　Ｕのうち少なくとも１種が選
ばれる。このように耐熱性金属を添加することによシ、
５Ｃｔ０３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、ＳＣ，０，５重量％と、Ｔｉ　Ｏ，１
重量％を添加した例を示したが、Ｓｃ、０．を０，１〜
２０重量％とし、Ｔｉを０．０１〜０．５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、０３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
が不十分であシ、また、２０重量％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シ、電
子放射量が低下するためである。

また、Ｔｉを０．０１〜０．５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，ｏ、の中間層解離作用を抑制する効果
が小であυ、また、０，５重量％を超える添加では、上
記解Ｓ作用に対する抑制効果が大となって長時間の寿命
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図の電子放射性物質
層（２ａ）内に、上記チタン（Ｔｉ　）に代えて、Ｎｂ
　、　Ｚｒ　、　Ｈｆなどの他の耐熱性金属を添加する
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、耐熱性金
属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、従来よルも長寿命、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

【特許請求の範囲】

（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重量部の酸化スカンジウム
を含有するとともに、耐熱性金属を０．０１〜０．５重
量％含有することを特徴とする電子管用陰極。