JPS63285839A - Electron tube cathode - Google Patents
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、受像管などに用いられる電子管陰極に関する
もので、陰極から放出される電子の放射特性の向上が図
られたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electron tube cathode used in a picture tube or the like, and is intended to improve the radiation characteristics of electrons emitted from the cathode.
［従来の技術〕
従来、受像管などに用いられる電子管陰極には、ニッケ
ル（Ｎ１）を主成分としてマグネシウム（Ｈａ）、シリ
コン（Ｓｉ）などの還元剤を微量含有させた基体金属上
に、バリウム（Ｂａ）を含むアルカリ土類金属の酸化物
層を被着形成したいわゆる酸化物陰極が多用されている
。[Prior Art] Conventionally, electron tube cathodes used in picture tubes, etc., have barium on a base metal mainly composed of nickel (N1) and containing small amounts of reducing agents such as magnesium (Ha) and silicon (Si). A so-called oxide cathode in which an oxide layer of an alkaline earth metal containing (Ba) is deposited is often used.
この酸化物陰極はアルカリ土類金属の炭酸塩を熱分解し
て酸化物に変換せしめたもので、のちに還元剤と酸化物
とを反応させて酸化物から遊離原子を生成させ、この遊
離原子を電子放射のドナー（源）として電子を放射せし
めるようにしたものである。This oxide cathode is made by thermally decomposing an alkaline earth metal carbonate to convert it into an oxide.The oxide is then reacted with a reducing agent to generate free atoms from the oxide. is used as an electron emission donor (source) to emit electrons.
このような手順を経る理由は、Ｂａは電子放射能力に優
れているが、非常に活性であるために空気中の水分と反
応して水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）になりやすく
、このＢａ（ＯＨ）２から遊離Ｂａを電子管内で生成さ
せることが困難であるので、化学的に安定である炭酸塩
を出発物質にせざるをえないからである。The reason for going through this procedure is that although Ba has excellent electron emission ability, it is very active and easily reacts with moisture in the air to form barium hydroxide (Ba(OH)2). This is because it is difficult to generate free Ba from Ba(OH)2 in an electron tube, so a chemically stable carbonate must be used as the starting material.
前記炭酸塩には炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）の単元のも
のと（Ｂａ、 Ｓｒ、 Ｃａ）ＣＯ３などの復元のもの
とがあるが、活性化してドナーを形成する基本的な機構
は同じであるから、理解を容易にするために単元炭酸塩
を例にとって詳細に説明する。There are two types of carbonates: unitary barium carbonate (BaCO3) and restored ones such as (Ba, Sr, Ca)CO3, but the basic mechanism of activation and formation of a donor is the same. For ease of understanding, a detailed explanation will be given using a unitary carbonate as an example.
第３図は従来の酸化スカンジウム（ＳＣ２０３）を含有
しない電子管陰極の一例を示す概略断面図であって、基
体金属■からなる陰極帽体と筒（２］とで構成される陰
極筒内部にはヒーター（３）が配備され、加熱昇温され
る構造になっており、基体金ａ（＋３１の表面には酸化
バリウム（Ｂａｄ）からなる電子ｔｌｉ射物質物質層）
が形成されている。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional electron tube cathode that does not contain scandium oxide (SC203). A heater (3) is installed to heat and raise the temperature.
is formed.
この電子放射物質層（５）は、つぎのような工程によっ
て形成される。すなわち、有機溶剤に溶解したニトロセ
ルロースなどの樹脂溶液にＢａＣＯ３を混合せしめたの
ち、吹き付け、電着、塗布などの方法で基体金属（１）
上に被着形成させる。This electron emitting material layer (5) is formed by the following steps. That is, after BaCO3 is mixed with a resin solution such as nitrocellulose dissolved in an organic solvent, the base metal (1) is formed by spraying, electrodeposition, coating, etc.
A coating is formed on top.
こようにして形成された陰極は、ついで電子管内に組込
まれ、電子管内を真空にするための排気工程でヒーター
（３）によって約１０００℃に加熱昇温せしめられ、Ｂ
ａＣＯ３は次式で示されるように熱分解せしめられ、Ｂ
ａＯに変換せしめられる。The cathode thus formed is then incorporated into an electron tube, heated to approximately 1000°C by a heater (3) during an evacuation step to evacuate the electron tube, and is heated to approximately 1000°C.
aCO3 is thermally decomposed as shown by the following formula, and B
It is converted to aO.
ＢａＣＯ３−＋ＢａＯ＋Ｃ０２（１）
この反応によって生成した炭酸ガス（ＣＯ２）は、ニト
ロセルロースの熱分解によって生じた気体ととともに電
子管外に排出される。しかしこの方法では、式（１）で
示される反応の際に管内の一酸化炭素（ＣＯ）、酸素（
０２）などの酸化性雰囲気により、還元反応の重要な役
割を担う還元剤のＳｉやＨ（ｌが酸化されてしまうとい
う欠点があるうえ、基体金属（１）の表面の旧も酸化さ
れてしまうという欠点がある。BaCO3-+BaO+C02 (1) Carbon dioxide (CO2) generated by this reaction is discharged outside the electron tube together with gas generated by thermal decomposition of nitrocellulose. However, in this method, carbon monoxide (CO) and oxygen (
02) has the disadvantage that Si and H(l), which are the reducing agents that play an important role in the reduction reaction, are oxidized in an oxidizing atmosphere such as 02), and the surface of the base metal (1) is also oxidized. There is a drawback.
第４図は基体金属にと電子放射物質層（５）との界面近
傍を詳細に説明するための、該界面近傍の断面の一部分
を拡大した模式図である。一般に電子放射物質層（５を
構成するＢａＯは棒状の微小な結晶（８）が凝集して数
項〜数十虜の大きさの結晶粒（９）となる。電子放射物
質層（５）を構成する結晶粒（９）間には適度の隙間（
至）があり、多孔質となっている。このＢａＯは基体金
属にと接触する界面（Ｉｌｌにおいて、前記還元剤のＳ
ｉやＨ（ｌと反応し、遊離のＢａが生成する。これらの
還元剤は基体金属■のＮｉの結晶粒（６）の間の結晶粒
界（７１を拡散移動し、界面０］）近傍でつぎのような
還元反応がおこる。FIG. 4 is a schematic enlarged view of a part of the cross section near the interface, for explaining in detail the vicinity of the interface between the base metal and the electron emitting material layer (5). In general, the BaO constituting the electron emitting material layer (5) aggregates rod-shaped minute crystals (8) to form crystal grains (9) with a size of several to several tens of nanometers.The electron emitting material layer (5) There is a moderate gap (
) and is porous. This BaO is in contact with the base metal at the interface (Ill) where the S of the reducing agent
Reacts with i and H (l to generate free Ba. These reducing agents diffuse through the grain boundaries (71 and interface 0) between the Ni crystal grains (6) of the base metal (1)). The following reduction reaction occurs.
２ＢａＯ＋ Ｓｉ→２Ｂａ ＋ ５ｉ０２ （
ＭＩＢａＯ＋ＨＱ−） Ｂａ ＋ＨｇＯ［１この遊離８
ａが電子放射のドナーとして作用する。2BaO+ Si→2Ba+5i02 (
MIBaO + HQ-) Ba + HgO [1 This free 8
a acts as a donor for electron emission.
また、この隔成Ｎ：
５ｉ０２＋２ＢａＯ→Ｂａｚ ｓｉｏ、
（ｆＶ）で示される反応もおこる。Also, this separation N: 5i02+2BaO→Baz sio,
A reaction indicated by (fV) also occurs.
以上のようにドナーとして作用する遊１１ｉＢａは電子
放射物質層（５）と基体金属■との界面で生成し、電子
放射物質層（５）の隙間（至）を移動し、その表面に出
て電子放射するという役割を担うが、該ドナーは蒸発し
たり、電子管内に残留するＣｏ、 ＣＯ２，０７、Ｈ２
Ｏなどのガスと反応して消滅したりするので、絶えず上
記のような反応を行なわせてドナーを補給する必要があ
り、陰極では作動中宮にこの還元反応が行なわれている
必要がある。この補給と消滅とのバランスをとるため、
この種の陰極は一般に約８００℃の高温で使用される。As described above, the free 11iBa that acts as a donor is generated at the interface between the electron emitting material layer (5) and the base metal (2), moves through the gap in the electron emitting material layer (5), and exits to the surface. It plays the role of emitting electrons, but the donor is Co, CO2,07, H2 that evaporates or remains in the electron tube.
Since it reacts with gases such as O and disappears, it is necessary to constantly carry out the above-mentioned reaction to replenish donors, and this reduction reaction must be carried out at the cathode during operation. In order to balance this supply and extinction,
This type of cathode is generally used at high temperatures of about 800°C.
しかしながら、陰極の作動中に、式（１Ｆまたは式Ｎに
示される５ｉ０２、Ｂａｚ ５ｉｏ４などの反応生成物
（１２］が電子放射物質ＩＩ ＋５１と基体金属にとの
接合面である界面０１）において生成するので、この反
応生成物０りが界面付近にどんどん蓄積して結晶粒界（
７）を移動する８１などの障壁（一般に、これを中間層
という）となり、反応は次第に遅くなり、ドナーである
Ｂａの生成が困難となる。また、この中間層が高抵抗値
を有し、電子放射電流の流れを妨げるという問題も生じ
る。However, during operation of the cathode, reaction products (12) such as 5i02, Baz 5io4 shown in formula (1F or formula N) are generated at the interface 01, which is the bonding surface between the electron emitting material II +51 and the base metal. Therefore, these reaction products gradually accumulate near the interface and form grain boundaries (
7) becomes a barrier such as 81 (generally referred to as an intermediate layer), and the reaction gradually slows down, making it difficult to generate donor Ba. Another problem arises in that this intermediate layer has a high resistance value and obstructs the flow of electron emission current.
このような問題点を解決するために、特開昭６１−２６
９８２８号公報や特開昭６１−２７１７３２号公報など
には酸化スカンジウム（ＳＣ２０３）の粉末が分散した
電子放射物質層を形成することにより、■５ｃ２０３と
アルカリ土類金属酸化物との反応で生成する複合酸化物
（たとえばＢａ３ ＳＣ４０９）が陰極の動作中に熱分
解をおこしてドナーである遊離Ｂａを生成し、補給する
■遊離した金属スカンジウム（Ｓｃ）が電子放射物質層
の導電性を高める
■界面に生成するＢａ２ＳｉＱ４などの反応生成物を解
離させる
ことなどが開示されている。In order to solve these problems,
9828 and JP-A No. 61-271732, etc., by forming an electron emitting material layer in which scandium oxide (SC203) powder is dispersed, A complex oxide (e.g. Ba3 SC409) undergoes thermal decomposition during cathode operation to generate and replenish free Ba, which is a donor.■Free metal scandium (Sc) increases the conductivity of the electron emitting material layer.■Interface Dissociation of reaction products such as Ba2SiQ4 produced in
［発明が解決しようとする問題点］
このように、５ｃ２ｏ３の粉末が分散した電子放射物質
層を設けることにより、高電流密度で作動させうる電子
管陰極が開示されているが、近年、受像管、撮像管など
の高精度化や大型化に伴ってさらに電子放射特性の優れ
た電子陰極管が要求されている。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, an electron tube cathode that can be operated at a high current density by providing an electron emitting material layer in which 5c2o3 powder is dispersed has been disclosed. As image pickup tubes and the like become more precise and larger, there is a demand for electron cathode tubes with even better electron emission characteristics.
本発明は、５Ｃ２０３をさらに有効に作用させるために
なされたもので、基体金属と電子放射物質層との界面近
傍に、酸化反応や還元反応による複合酸化物からなる反
応生成物が集中して形成されることを防止し、長時間に
わたって安定した電子放射特性かえられる電子管陰極を
うろことを目的とする。The present invention has been made in order to make 5C203 work more effectively, and reaction products consisting of complex oxides due to oxidation and reduction reactions are concentrated and formed near the interface between the base metal and the electron emitting material layer. The purpose of this study is to create an electron tube cathode that can be used to stabilize electron emission characteristics over a long period of time.
［問題点を解決するための手段］
本発明はＮｉを主成分とし、還元剤として少なくともＳ
ｉを含有した陰極基体金属と、少なくともＢａを含有し
たアルカリ土類金属酸化物からなる電子放射物質層とか
ら構成された電子管陰極であって、該電子放射物質層が
形成されている該陰極基体金属の表層部にＳＣが含有さ
れてなる電子管陰極に関する。[Means for solving the problems] The present invention contains Ni as a main component and at least S as a reducing agent.
An electron tube cathode comprising a cathode base metal containing i and an electron emitting material layer made of an alkaline earth metal oxide containing at least Ba, the cathode base on which the electron emitting material layer is formed. The present invention relates to an electron tube cathode in which SC is contained in the surface layer of a metal.
［作 用］
本発明における基体金属に含有されたＳｃは、アルカリ
土類金属の酸化物（ＢａＯなど）が還元されたときなど
に生成する複合酸化物からなる中間層が基体金属と電子
放射物質層との界面近傍に集中して形成されることを防
止し、長時間にわたって安定した電子放射特性がえられ
るようにしたものである。[Function] In the present invention, Sc contained in the base metal is such that an intermediate layer consisting of a composite oxide formed when an oxide of an alkaline earth metal (such as BaO) is reduced is formed between the base metal and the electron emitting material. This prevents the formation of electrons concentrated near the interface with the layer, thereby providing stable electron emission characteristics over a long period of time.
［実施例］
本発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説明
する。[Example] An example of the present invention will be described based on FIGS. 1 and 2.
第１図は、本発明の電子管陰極の一実施例を示す概略断
面図であって、基体金属（１）からなる陰極帽体と筒（
２１とで構成される陰極筒の内部にはヒーター（３）が
配備され、加熱昇温される構成となっている。電子放射
物質層（５）が形成される基体金属（１）の表層部には
Ｓｃを含有した層（４）が形成されている。゛本発明に
用いられる基体金属としては、ニッケルを主成分とし、
還元剤として少なくともＳｉを含有したものであればい
ずれのものであってもよく、従来から陰極基体金属とし
て用いられているものが使用されうる。陰極基体金属の
具体例としては、たとえばＳｉを含有し、要すればＨｇ
、ＷｌＺｒ、 ＃などを含有したＮ１やニクロム（Ｎｉ
−ｃｒ）などがあげられる。かかるＳｉの含有率は基体
金属中０．０１〜１．０％（重量％、以下同様）である
のが好ましい。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the electron tube cathode of the present invention, in which a cathode cap body made of a base metal (1) and a tube (
A heater (3) is provided inside the cathode cylinder composed of 21 and is configured to heat and raise the temperature. A layer (4) containing Sc is formed on the surface layer of the base metal (1) on which the electron emitting material layer (5) is formed.゛As the base metal used in the present invention, nickel is the main component,
Any material may be used as long as it contains at least Si as a reducing agent, and materials conventionally used as cathode base metals may be used. Specific examples of the cathode base metal include, for example, one containing Si and, if necessary, Hg.
, WlZr, #, etc.
-cr), etc. The content of Si in the base metal is preferably 0.01 to 1.0% (by weight, hereinafter the same).
また、基体金属（１）の厚さは８０〜２００−が望まし
く、さらに望ましくは１２０ρ程度である。Further, the thickness of the base metal (1) is desirably 80 to 200 ρ, more preferably about 120 ρ.
本発明に用いられる筒に、はとくに限定はなく、従来か
ら陰極筒に用いられているものが使用でき、たとえばニ
クロム（旧−Ｃｒ）からなるものがあげられる。There are no particular limitations on the cylinder used in the present invention, and those conventionally used for cathode cylinders can be used, such as those made of nichrome (formerly -Cr).
前記ＳＣを含有した層は、Ｓｃが表層から少なくとも５
廓程度の深さに、望ましくは２０−程度に存在し、基体
金属（１）に対して０．１〜１０％のＳｃを含有した層
（４）であることが望ましい。Ｓｃを含有した層の形成
方法にはとくに限定はなく１、たとえば通常の真空蒸着
法あるいはメッキ法によって皮膜を形成させたのち、８
００〜１０００℃で２０〜１００時間加熱して基体金属
（１）のニッケル中に拡散させる方法や、半導体工業で
よく知られた、Ｓｃの原子を打ち込むイオン注入法によ
って形成してもよい。The layer containing SC has at least 5 Sc from the surface layer.
It is desirable that the layer (4) is present at a depth of approximately 100 mm, preferably approximately 20 mm, and contains 0.1 to 10% Sc relative to the base metal (1). There are no particular limitations on the method of forming the layer containing Sc.
It may be formed by a method of heating at 00 to 1000° C. for 20 to 100 hours to diffuse into nickel of the base metal (1), or by an ion implantation method of implanting Sc atoms, which is well known in the semiconductor industry.
゛・電子放射物質層としては、従来のものと同様に少な
くともＢａを含むアルカリ土類金属酸化物からなる層で
あればよく、たとえば８ａＣＯ３、（Ｂａ、５ｒ）ＣＯ
３、（Ｂａ、 Ｓｒ、 Ｃａ）ＣＯ３などを熱分解して
酸化物に変換せしめたものなどからなる層があげられ、
Ｂａの含有率が４０％以上の層が好ましい。また、層の
厚さとしては５０〜２００１！ｍが好ましい。該層の形
成方法にはとくに限定はなく、電着、塗布、吹き付けな
どの方法によってもよいが、良好な電子放射性能をうる
ために多孔質の層膜に形成することが重要であるので吹
き付は法が好ましい。たとえば有機溶剤に溶解したニト
ロセルロースの溶液にＢａＣＯ３を混合させて懸濁液と
し、吹き付は法によって被着形成するのが好ましい。゛The electron emitting material layer may be a layer made of an alkaline earth metal oxide containing at least Ba, like the conventional ones, such as 8aCO3, (Ba, 5r)CO.
3. (Ba, Sr, Ca) A layer made of CO3, etc., which is thermally decomposed and converted into an oxide, etc.
A layer having a Ba content of 40% or more is preferable. Also, the thickness of the layer is 50~2001! m is preferred. There are no particular limitations on the method of forming this layer, and methods such as electrodeposition, coating, and spraying may be used; however, since it is important to form a porous layer in order to obtain good electron emission performance, spraying is preferred. It is preferable to attach by law. For example, it is preferable to mix BaCO3 with a solution of nitrocellulose dissolved in an organic solvent to form a suspension, and to form a coating by spraying.
以上のようにして製作された排気工程や活性化工程によ
り電子管陰極になるものは、電子放射源であるドナーを
生成させるための従来と同様の排気工程や活性化工程に
より電子管陰極となる。The electron tube cathode produced as described above through the evacuation process and activation process becomes an electron tube cathode through the same evacuation process and activation process as in the past for producing donors, which are electron emission sources.
このようにして製造された電子管陰極は、以下に詳しく
説明するように、従来の電子管陰極と作用効果の異なる
ものである。The electron tube cathode thus manufactured has different functions and effects from conventional electron tube cathodes, as will be explained in detail below.
つぎにドナーの出発物質として単元炭酸塩（ＢａＣＯ３
）を例にあげて説明する。Next, monocarbonate (BaCO3
) will be explained using an example.
上記のように構成された排気工程・活性化工程によって
電子管陰極になるものは電子管内に組込まれ、電子管内
を真空にするための排気工程でヒーター（３）によって
約１０００℃に加熱昇温されてＢａＣＯ３が次式のよう
に熱分解される。What becomes the electron tube cathode is assembled into the electron tube through the evacuation process and activation process configured as described above, and is heated to approximately 1000°C by the heater (3) during the evacuation process to create a vacuum inside the electron tube. BaCO3 is thermally decomposed as shown in the following equation.
ＢａＣＯ３−） ＢａＯ＋ ＣＯ２［Ｉ）この反応時に
生じたＣＯ２は電子管外に排出される。電子放射物質層
の形成時にニトロセルロースの懸濁液を用いたばあいは
、同時にニトロセルロースも熱分解されて気体となり、
ＣＯ２とともに管外に排出される。この反応によって、
ＢａＣＯ３は電子放射物質層（５）を形成するＢａＯに
変換する。BaCO3-) BaO+ CO2[I) The CO2 generated during this reaction is discharged outside the electron tube. When a suspension of nitrocellulose is used to form the electron emitting material layer, the nitrocellulose is simultaneously thermally decomposed and becomes a gas.
It is discharged outside the tube along with CO2. By this reaction,
BaCO3 is converted to BaO which forms the electron emissive material layer (5).
第２図は、基体金属（１）と電子放射物質層（５）との
界面近傍の断面に関する一部拡大説明図である。FIG. 2 is a partially enlarged explanatory diagram of a cross section near the interface between the base metal (1) and the electron emitting material layer (5).
電子放射物質層（５）を構成するＢａＯは帽状の微小な
結晶（８）が凝集して数刷〜数十−の大きさの結晶粒（
９）となる。電子放射物質層（５）は、結晶粒間に適度
の隙間（ト））を有する多孔質であることが電子放射性
能の点から望ましい。このような特性は、ＢａＣ０３を
被着形成する際にほぼ決定される。BaO constituting the electron emitting material layer (5) is formed by agglomeration of cap-shaped microcrystals (8) into crystal grains (from several to several tens of sizes).
9). From the viewpoint of electron emission performance, it is desirable that the electron emitting material layer (5) be porous with appropriate gaps (g) between crystal grains. These characteristics are substantially determined when BaC03 is deposited.
還元剤の８１やＨＱは基体金ａ （１）のＮｉの結晶粒
（６）の間の結晶粒界（７）を拡散移動し、式（１１に
示されるような反応で生成したＢａＯは、このＢａＯを
還元させる活性化工程中にＳｃを含有した層（４）と電
子放射物質層（５）との界面において、基体金属（１）
から拡散してくる還元剤と式（Ｉ）：
２ＢａＯ＋ Ｓｉ−＋ ２８ａ ＋ ５ｉ０２
［１［）に示される反応を行なう。この遊離
Ｂａが電子放射のドナーとして電子を放射を担う。The reducing agents 81 and HQ diffuse through the grain boundaries (7) between the Ni crystal grains (6) of the base gold a (1), and the BaO produced by the reaction shown in equation (11) is During the activation step of reducing BaO, the base metal (1)
The reducing agent diffused from the formula (I): 2BaO+ Si-+ 28a + 5i02
Carry out the reaction shown in [1[). This free Ba is responsible for emitting electrons as a donor for electron emission.
また、この隔成Ｎ：
ＳｉＯ２＋ ２ＢａＯ→ａａ２８１０４
［［Ｖ）で示される反応もおこる。Also, this separation N: SiO2+ 2BaO→aa28104
The reaction represented by [[V] also occurs.
以上のように、ドナーとなるＢａは電子放射物質層（５
）とＳｃを含有した層（４）との界面で生成され、電子
放射物質層（５］の結晶粒（９）の隙間□□□を移動し
、その表面に出て電子放射の役割を担うが、蒸発したり
電子管内に残留するｃｏ、 ｃｏ２ 、ｏ２、などのガ
スと反応して消滅するので、絶えず上記のような反応を
行なって補給する必要があり、陰極では作動中宮にこの
還元反応が行なわれている。この補給と消滅のバランス
をとるために、作動中、陰極を約８００℃に保持するこ
とが望ましい。As described above, Ba, which becomes a donor, is used in the electron emitting material layer (5
) and the Sc-containing layer (4), moves through the gaps □□□ of the crystal grains (9) of the electron emitting material layer (5), emerges on its surface, and plays the role of electron emission. evaporates or reacts with gases such as CO, CO2, O2, etc. that remain in the electron tube and disappears, so it is necessary to constantly perform the above reaction to replenish the supply. In order to balance this replenishment and depletion, it is desirable to maintain the cathode at about 800° C. during operation.
本発明の電子管陰極では、ＳＣを含有した層（４）中の
Ｓｃ原子が、式Ｍ：
２ ｓｃ＋ １ｏｓ＋→２ＳｃＮ ｉ ｓ
（Ｖ）に示される反応によってＳｃＮ ｉ ｓ
となり、この５ＣＮｉｓと前記式Ｎの反応生成物である
Ｂａ２ｓｉｏ４とが式■：
９Ｂａｚ ５ｉｏ＝ ＋ １６ＳｃＮｉ５−）４Ｂａ３
ＳＣ４０ｇ＋６Ｂａ ＋９Ｓｉ ＋８ＯＮｉ ＠
Ｊに示されるように反応して大部分のＢａｚ Ｓ＋０４
は分解されるので、電子放射物質層（５）と基体金Ｒ（
１）との界面に蓄積されにくくなる。In the electron tube cathode of the present invention, the Sc atoms in the SC-containing layer (4) have the formula M: 2 sc+ 1os+→2ScN i s
By the reaction shown in (V), ScN i s
Then, this 5CNis and the reaction product of the formula N, Ba2sio4, are expressed as the formula ■: 9Baz 5io= + 16ScNi5-)4Ba3
SC40g+6Ba +9Si +8ONi @
Most of the Baz S+04 reacted as shown in J.
is decomposed, so the electron emitting material layer (5) and the base gold R (
1) will be less likely to accumulate at the interface with.
したがって、従来の陰極のようにＢａ、、 ５ｉｏ４な
どの反応生成物が基体金属と電子放射物質層との界面に
蓄積してＳｉなどの還元剤の通る障壁となり、還元反応
が次第に遅くなり、ドナーとなる遊離Ｂａの生成が困難
になることはない。また、高抵抗値の中間層がないので
、電子放射電流を妨げることもなく、電子管陰極を高い
電流密度で作動させることができる。さらに、本発明の
電子管陰極は電子放射物質の分離活性化工程が従来のも
のと同じでよいので、電子管の製造工程が従来と同じで
よいという利点がある。Therefore, as in conventional cathodes, reaction products such as Ba, , 5io4, etc. accumulate at the interface between the base metal and the electron emitting material layer and act as a barrier for reducing agents such as Si to pass through, gradually slowing down the reduction reaction and reducing donor It does not become difficult to generate free Ba. Furthermore, since there is no intermediate layer with a high resistance value, the electron tube cathode can be operated at a high current density without interfering with the electron emission current. Furthermore, the electron tube cathode of the present invention has the advantage that the process of separating and activating the electron emitting substance can be the same as that of the conventional one, and therefore the manufacturing process of the electron tube can be the same as that of the conventional one.
実施例１
Ｓｉを０．０３％含有し、ＨＱを０．０５％含有したＮ
ｉからなる陰極基体金属の電子放射物質層が形成される
表面部に、Ｓｃ２０３を蒸発源として真空蒸着を行なっ
た。蒸着膜の膜圧は約２泊であった。これを真空巾約８
００℃にて５０時間加熱したところ、Ｓｃ原子は基体金
属中、深さ約１５虜に拡散していた。Example 1 N containing 0.03% Si and 0.05% HQ
Vacuum evaporation was performed using Sc203 as an evaporation source on the surface portion of the cathode base metal consisting of i on which the electron emitting material layer was to be formed. The film thickness of the deposited film was about 2 nights. The vacuum width is about 8
When heated at 00° C. for 50 hours, Sc atoms were diffused to a depth of about 15 mm in the base metal.
この深さまでの拡散は主に旧の結晶粒界で行なわれ、Ｎ
１の結晶粒中には表層から約３虜の深さまでであった。Diffusion to this depth occurs mainly at old grain boundaries, and N
The crystal grains of No. 1 were about 3 cm deep from the surface layer.
つぎにニトロセルロースの溶液にＢａＣＯ３を混合して
懸濁液とし、前記Ｓｃを含有した層上に厚さが約８０．
ｎとなるように吹き付は法によって電子放電物質層とな
る層を形成し、排気工程や活性化工程により第１図に示
されるような電子管陰極になるものを作製した。Next, BaCO3 is mixed into the nitrocellulose solution to form a suspension, and a thickness of about 80 mm is deposited on the Sc-containing layer.
A layer that would become an electron discharge material layer was formed by a spraying method so that n was formed, and an electron tube cathode as shown in FIG. 1 was produced by an evacuation process and an activation process.
えられた電子管陰極になるものを、３原色を有するカラ
ーブラウン管の３個の陰極に従来の電子管陰極になるも
の（比較例１：基体金属にＳｃを含有した層が設けられ
ていないほかは、実施例１と同じもの）と組合わせて組
込み、通常の排気工程およびエージング工程を通して電
子管を製造した。The resulting electron tube cathode was used as a conventional electron tube cathode (Comparative Example 1: Except that the base metal was not provided with a layer containing Sc, The same material as in Example 1) was assembled, and an electron tube was manufactured through the usual evacuation process and aging process.
なお、第２図は実施例１でえられた電子管陰極の基体金
属と電子放射物質層との界面近傍の断面に関する一部拡
大説明図である。Note that FIG. 2 is a partially enlarged explanatory diagram of a cross section near the interface between the base metal and the electron emitting material layer of the electron tube cathode obtained in Example 1.
つぎに電子放射電流の劣化状態を調べる６０００時間の
寿命試験を電流密度３Ａ／Ｃｍ２の強制加速条件で行な
った。その結果、従来の電子管陰極は６０００時間後、
初期値の５０％に劣化する特性を示すが、本発明の電子
管陰極では６０００時間後、初期値の８０％に保たれ、
寿命時間で表わせば約２．６倍の長寿命がえられた。Next, a 6000 hour life test was conducted to examine the deterioration state of the electron emission current under forced acceleration conditions at a current density of 3 A/Cm2. As a result, after 6000 hours, the conventional electron tube cathode
The electron tube cathode of the present invention exhibits characteristics of deteriorating to 50% of its initial value, but after 6000 hours, it is maintained at 80% of its initial value.
Expressed in terms of life time, the lifespan was approximately 2.6 times longer.
［発明の効果］
以上のように、本発明の電子管陰極は、少なくともＳｉ
を含有した基体金属の電子放射物質層が形成されている
表層部に、ＳＣを含有した層が形成されてなるものであ
り、長時間にわたって安定した電子放射特性を有する電
子管陰極かえられるという効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, the electron tube cathode of the present invention is made of at least Si.
A layer containing SC is formed on the surface layer of a base metal containing an electron emitting material layer, which has the effect of changing the electron tube cathode to have stable electron emission characteristics over a long period of time. play.
第１図は本発明の電子管陰極の一実施例の概略断面図、
第２図は実施例１でえ、られた電子管陰極の基体金属と
電子放射物質層との界面近傍の断面に関する一部拡大説
明図、第３図は従来の電子管陰極の概略断面図、第４図
は従来の電子管陰極における基体金属と電子放射物質層
との界面近傍を示す該界面近傍の断面の一部分を拡大し
た模式図である。
（図面の主要符号）
（１）二基体金属
（４）：スカンジウムを含有した層
（５）：電子放射物質層
代 理 人 大 岩 増 雄ｅｉFIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the electron tube cathode of the present invention;
FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view of the cross section near the interface between the base metal and the electron emitting material layer of the electron tube cathode produced in Example 1, FIG. 3 is a schematic sectional view of the conventional electron tube cathode, and FIG. The figure is a schematic diagram showing the vicinity of the interface between the base metal and the electron emitting material layer in a conventional electron tube cathode, enlarging a part of the cross section near the interface. (Main symbols in the drawings) (1) Bisubstrate metal (4): Scandium-containing layer (5): Electron-emitting material layer Agent Masuo Oiwa ei
Claims (1)
シリコンを含有した陰極基体金属と、少なくともバリウ
ムを含有したアルカリ土類金属酸化物からなる電子放射
物質層とから構成された電子管陰極であつて、該電子放
射物質層が形成されている該陰極基体金属の表層部にス
カンジウムが含有されてなる電子管陰極。(1) An electron tube cathode comprising a cathode base metal containing nickel as a main component and at least silicon as a reducing agent, and an electron emitting material layer consisting of an alkaline earth metal oxide containing at least barium, An electron tube cathode comprising scandium contained in a surface layer of the cathode base metal on which the electron emitting material layer is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122062A JPS63285839A (en) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | Electron tube cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122062A JPS63285839A (en) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | Electron tube cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285839A true JPS63285839A (en) | 1988-11-22 |
Family
ID=14826679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62122062A Pending JPS63285839A (en) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | Electron tube cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63285839A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04218243A (en) * | 1990-12-17 | 1992-08-07 | Nec Corp | Cathode for cathode ray tube |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288240A (en) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | Cathode for electron tube |
-
1987
- 1987-05-18 JP JP62122062A patent/JPS63285839A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288240A (en) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | Cathode for electron tube |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04218243A (en) * | 1990-12-17 | 1992-08-07 | Nec Corp | Cathode for cathode ray tube |
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