KR0143555B1 - 산화물 음극 - Google Patents

산화물 음극

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KR0143555B1 KR1019900005803A KR900005803A KR0143555B1 KR 0143555 B1 KR0143555 B1 KR 0143555B1 KR 1019900005803 A KR1019900005803 A KR 1019900005803A KR 900005803 A KR900005803 A KR 900005803A KR 0143555 B1 KR0143555 B1 KR 0143555B1
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안토니우스 스메츠 카롤루스
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프레데릭 얀 스미트
필립스일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

내용없음.

Description

산화물 음극
제 1 도는 본 발명에 따른 음극의 개략 단면도.
제 2 도는 이트륨 산화물 분말의 입자 직경의 제 1 값에 대한 전자 방출 물질층에서의 상이한 이트륨 산화물 함량을 가지는 음극을 포함하는 음극선관에 대한 수명 시험 결과를 도시하는 그래프.
제 3 도는 이트륨 산화물 분말의 입자 직경의 제 2 값에 대한 유사한 결과를 도시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 음극2 : 방출 물질층
3 : 음극 축4 : 나선형 필라멘트
5 : 금속 코어6 : 산화 알루미늄층
7 : 캡
본 발명은, 거의 니켈로 이루어진 지지체를 갖고 전자 방출 물질의 층으로 코팅되는 음극에 관한 것인데, 상기의 물질은 알칼리 토금속 산화물을 포함하고 최소한의 바륨과 5중량 퍼센트 이상의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물, 혹은 희토류 금속 산화물을 포함한다.
상기의 음극은 예를들면 EP-A-0,210,805 에 기술되어 있다. 상기 음극의 방출은 바륨 산화물로부터 바륨을 방출시키는 것에 기초한다. 전자 방출 물질은 바륨 산화물뿐 아니라 통상적으로 스트론튬 산화물을 포함하며, 때때로 칼슘 산화물도 포함한다. 향상된 전자 방출 특성은 이트륨 산화물이나 스칸듐 산화물의 첨가에 의해 얻어진다.
실제의 방출은 가장 효과가 낮은 전자 활동 기능을 갖는 좁은 지역[소위 사이트(site) 로 지칭된다]에 의해 실질적으로 확실하게 된다. 약간 더 효과가 큰 활동 기능을 갖는 사이트는 음극에 의해 발생되는 전자 흐름에 사실상 거의 공헌하지 못할 것이다.
그러므로, 전자 방출 효과를 높이기 위해서는 가능한 최저의 활동 기능을 갖는 사이트의 수를 사이트의 전체 배분에 있어 가능한 최적으로 선정하는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명에 따른 음극은, 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물 또는 희토류 금속 산화물이 전자 방출 물질내에서 그 대부분의 직경이 5 마이크로미터 이하이고, 바람직하게 1 마이크로미터인 입자로서 존재하는 것을 특징으로 한다.
방출 물질은 양호하게는 0.1 내지 1 중량 퍼센트의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물 또는 희토류 금속 산화물을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 전자 방출 물질은 0.1 내지 1 중량 퍼센트의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물을 포함한다.
제 2의 바람직한 실시예에서 전자 방출 물질은 0.02 내지 0.5 중량 퍼센트의 유우로퓸 산화물을 포함한다.
본 발명은 입자의 표면 사이즈가 사이트 갯수의 형성에 영향을 끼침을 인식하는데에 기술한다. 보다 작은 입자 사이즈의 경우에는 방출층에 보다 적은 양의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물 혹은 희토류 금속 산화물을 갖는 것이 충분하다.
이제 본 발명은 실시예 및 도면과 관련하여 보다 상세히 기술될 것이다.
제 1 도의 음극(1)은 본 실시예에서 캡(7)이 구비된 원통형의 니크롬 음극 축(3)을 갖는다. 캡(7)은 실질적으로 니켈로이루어지며, 예를들면, 실리콘, 마그네슘, 망간, 알루미늄 및 텅스텐과 같은 환원 수단을 포함할 수도 있다.
상기 음극 축(3)은 나선형으로 권선된 금속 코어(5)와 전기 절연성 알루미늄 산화물 층(6)으로 구성되는 나선형 필라멘트(4)를 수용한다.
약 70 마이크로미터 두께의 방출 물질층(2)은 예를들면 스프레이 작업에 의해 캡(7)상에 제공된다. 상기의 층(2)은 바륨스트론튬 탄산염 또는 바륨 산화물, 스트론튬 산화물 및 칼슘 산화물의 혼합체를 제공하고, 분해하여 얻어지는 바륨 산화물과 스트론튬 산화물의 혼합체로 구성된다.
또한 일정한 양의 이트륨 산화물 또는 스칸듐 산화물이 상기 혼합체에 첨가된다.
각각 0.6 중량 퍼센트, 1.3 중량 퍼센트, 2.5 중량 퍼센트, 5 중량 퍼센트 및 10 중량 퍼센트의 이트륨 산화물이 첨가되는, 바류미 산화물 및 산화 스트론튬의 혼합체로 구성되는 방출층을 갖는 음극은 음극선관내에 장착된다. 상기 혼합체에 첨가된 이트륨 산화물은 그 절반의 직경이 4.5 마이크로미터(d50= 4.5 마이크로미터) 이하인 입자로 구성된다.
관에 있는 음극의 이러한 표준 장착 및 활성후에, 상기 음극선관은 7V의 필라멘트 전압에서 2000 시간을 작동하는데, 이는 실제 작동 시간 10,000 시간과 필적한다. 상기의 수명 시험 전,후에 필라멘트 전압 7 볼트에서 방출 측정이 이루어지는데, 이는 음극 부하 2.2 A/ ㎠ 에서 30 초의 전류 흐름 이후에 이루어진다(소위 ik.30측정).
방출 전류의 감소는 각각 5.1 퍼센트, 3.5 퍼센트, 3.9 퍼센트, 12.8 퍼센트 및 35.7 퍼센트인 한편, 어떠한 첨가제도 없는 경우에는 38% 였다. 제 2 도의 곡선은 상기와 같이 알아낸 위치를 연결하여 그린 것이며, 이는 이트륨 산화물(입자의 크기가 d50= 4.5 마이크로미터인)의 양과 방출 과정과의 관계를 개략적으로 도시한다.
제 2 도는 또한 입자의 크기가 보다 작은 (d50= 0.9 마이크로미터)이트륨 산화물을 0.3 중량 퍼센트 추가한 것과 동일한 조건하에서의 방출 변화(0.7 퍼센트 감소)를 나타내는 포인트(α)를 도시한다.
제 3 도는 그 절반이 0.9 마이크로미터 이하의 직경(d50= 0.9 마이크로미터)인 입자로 이루어진 이트륨 산화물의 추가되는 양과 방출 과정의 유사한 종속 상태를 도시한다. 각각 0.1 중량퍼센트, 0.3 중량퍼센트, 0.6 중량퍼센트 및 1.3 중량퍼센트 증가한 바륨 산화물과 스트론튬 산화물의 혼합체로 구성된 방출층을 갖는 음극은, 음극선관내에 장착되어 통상의 방법으로 활성된 후, 가속화되고 보다 엄격한 수명 시험을 겪는다.
음극의 부하는 4A/ ㎠ 이며 이는 방출 측정동안 계속 유지된다.
방출은, 전혀 추가하지 않은 경우에 8.09 퍼센트 감소하며, 100 시간 이후에 각각 3.24 퍼센트, 0.82 퍼센트, 1.42 퍼센트 및 3.56 퍼센트 감소한다. 보다 굵은 이트륨 분말(d50= 4.5 마이크로미터)을 0.3 중량퍼센트 추가한 음극을 갖는 관의 경우에, 방출은 동일한 시험 조건하에서 6.49 퍼센트 감소한다(제 3 도의 b 위치).
입자의 크기가 보다 적은 이트륨 산화물을 보다 소량 첨가하여 사용할 때, 동일하거나 보다 양호한 결과가 얻어지는 것을 제 2 도 및 제 3 도로부터 명백히 알 수 있다.
상향 전이(roll-off)위치(음극선관내에서의 전류 방출이 10% 감소하여 필라멘트 전압 8.5V 에서의 전류 방출과 필적하는 위치이며, 이때 필라멘트 전압은 필라멘트를 가로질러 강하한다)와 같은 음극선관의 다른 특성들도, 이트륨 산화물의 양이, 제 2 도 및 제 3 도의 곡선에서 방출 감소가 최소되는 양일 때 그 최적치를 갖는다.
첨가되는 이트륨 산화물 양의 감소(도면 번호 5의 요소인)는 이트륨 산화물 입자의 평균 직경의 감소와 거의 비례한다.
유사한 관계가 각각 2.5 및 0.5 마이크로미터 직경의 유우로퓸 산화물(Eu2O3)이 방출층에 첨가되는 시험으로부터 알 수 있었다. 제 2 도에 관해 기술된 것과 유사한 시험 결과, 굵은 입자(d50= 2.5 마이크로미터)의 유우로퓸 산화물을 0.3 중량퍼센트 추가하면, 100 시간후 방출이 약 8.5 퍼센트 감소 되는 반면, 미세한 입자(d50= 0.5 마이크로미터)의 유우로퓸 산화물을 0.05 중량퍼센트 첨가하면, 단지 4.3 퍼센트가 감소하는 것이 판명되었다.
또한 상기의 낮은 중량 퍼센트에서는 미세 물질의 입자가, 조립 물질에서 최적의 결과를 얻기 위해 요구되는 중량퍼센트에 비해 약 25 배나 많이 사용되므로, 미세 입자기 보다 균질하게 배포되고, 이는 보다 균일한 방출 양태를 유도한다.
본 발명은 상기 실시예에만 국한되지 않으며 여러가지의 변화가 가능하다. 예를들면 이트륨 산화물 대신에 스칸듐 산화물을 사용하면, 낮은 중량퍼센트와 보다 작은 입자 크기상태에서 방출의 향상을 유사하게 알 수 있다. 유우로퓸 산화물에서와 마찬가지로 보다 작은 크기의 다른 희토류 금속 산화물에 대해 최적의 백분율이 얻어질 수 있다. 음극은 여러가지 방식(원통형, 오목형, 볼록형 등)으로 설계될 수도 있으며, 전자 방출층을 제공하는 방법도 다양하다.

Claims (4)

  1. 알칼리 토금속 산화물을 포함하고 최소한의 바륨과 5 중량 퍼센트 이하의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물, 또는 희토류 금속 산화물을 포함하는 전자 방출 물질의 층으로 코팅되고, 니켈로 이루어진 지지체를 갖는 음극에 있어서, 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물 또는 희토류 금속 산화물이 5 마이크로미터의 입자로서 전자 방출 물질내에서 존재하는 것을 특징으로 하는 음극.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입자는 1 마이크로미터의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 음극.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 방출 물질은 0.02 내지 1 중량퍼센트의 이트륨 산화물, 스칸듐 산화물 또는 희토류 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
  4. 제 1 항의 음극이 구비되는 것을 특징으로 하는 전자 비임관.
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