KR100195955B1 - 음극구조체의 구조 및 전자방사체 도포방법 - Google Patents

음극구조체의 구조 및 전자방사체 도포방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음극구조체의 구조 및 전자방사체 도포방법에 관한 것으로 특히 음극선관용 음극구조체의 제조시 전자방사물질을 압력에 의한 프린트방식을 이용해 도포하고 활성화금속을 에어스프레이방식을 이용해 도포하므로 균일한 활성화금속의 전자방사체를 얻을 수 있고, 전자방사물질의 도포밀도를 높여 음극동작시 전자방사물질의 증발을 억제함으로 음극전류밀도를 높이고 전자방사수명을 길게할수 있도록 한것으로서, 음극가열용 히터가 삽입설치된 원통형 음극슬리이브 상단에 전자방사체를 구비하기 위한 기체금속을 구비하고, 기체금속 상면에 활성화금속과 전자방사물질이 혼합구성된 전자방사체를 도포한 것이다.

Description

음극구조체의 구조 및 전자방사체 도포방법
제1도는 종래 음극선관용 음극구조체의 구성도.
제2도는 본 발명 음극선관용 음극구조체의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102 : 기체금속 103 : 음극슬리이브
104 : 히터 105 : 활성화금속
106 : 전자방사물질 107 : 전자방사체
본 발명은 음극구조체의 구조 및 전자방사체 도포방법에 관한 것으로서 특히 음극슬리이브 상단에 형성되는 기체금속 상면에 활성화금속과 전자방사물질이 혼합된 전자방사체를 도포하여 음극전류밀도를 높이고 전자방사수명을 연장시킬수 있도록 한 것이다.
종래 음극선관용 음극구조체는 제1도에 도시된 바와 같이 음극가열용 히터(4)가 삽입설치된 원통형 음극슬리이브(3) 상단에 미량의 활성화금속(예로서 Mg, Si)이 함유된 니켈(Ni)합금의 기체금속(2)를 구성하고, 상기 기체금속(2) 상면에는 산화바륨(BaO)를 주성분으로 하고 산화스트론튬(SrO), 산화칼슘(CaO)이 함유된 전자방사물질의 전자방사체(1)가 구성되어진다.
도면중 미설명 부호 5는 고저항 중간층을 나타낸다.
음극선관에 있어서 음극은 음극내부에 삽입설치된 음극가열용 히터(4)의 열에 의해 기체금속(2)상면에 구비된 전자방사체(1)로부터 전자를 생성하는 역할을 한다.
그리고 음극전류가 초기음극전류에 비해 40~50%로 열화되는 시간을 의미하는 전자방사수명에 미치는 요인으로는 대표적으로 전자방사물질이 산화바륨으로서 활성화 금속의 부족에 의한 자유바륨의 부족과, 전자방사물질(1)의 증발에 의한 자유바륨의 부족, 그리고 전자방사체(1)와 기체금속(2)간의 고저항중간층(5)생성 등이 있다.
종래의 음극선관용 음극구조체의 전자생성 기구는 다음과 같다.
ㅡ
종래의 음극선관용 음극구조체에 있어서 전자생성반응은 전자방사체(1)인 전자방사물질(1)과 기체금속(2)중의 활성화금속간에 일어나며 이로 인해 전자방사체(1)와 기체금속(2)간에 고저항 산화물층인 중간층(5)이 형성된다. 상기의 중간층(5)은 음극으로부터 전자를 생성 방출시 고저항에 의한 열이 발생하여 전자방사체(1)를 손상시키기도 하고, 전자방사체(1)중의 전자방사물질과 기체금속(2)중의 활성화금속간의 접촉반응을 불가능하게 하여 급격한 전자방사열화를 가져오게 되고 이로 인해 전자방사수명이 급격히 짧아지게 된다.
그리고 전자방사체(1)를 기체금속(2) 상면에 구비하는 방법은 청정공기압을 이용한 에어스프레이 도포방법을 이용하고 있으며 도포밀도는 약 0.8~1.1g/cm3로써 매우 낮다. 이는 전자방사물질의 증발로 인하여 음극전류밀도와 전자방사수명을 향상시키는데 한계가 있음을 의미한다.
또한 종래의 음극선관용 음극구조체의 동작가능한 피크음극전류밀도는 약 2.5A/cm2로써 전자방사수명은 약 20,000시간이 가능하다.
이러한 종래 음극선관은 주로 산화물음극을 사용하고 있으나 최근의 음극선관의 대형화, 고정세화, 고휘도화의 추세에 따라 보다 높은 고음극전류밀도를 필요로 하게 되고, 고음극전류밀도를 가능하게 하기 위하여 디스펜서(DISPENSER)음극을 개발 사용하고 있으나 디스펜서음극은 제조공정이 매우 복잡하여 가격이 산화물음극에 비해 약 20배 정도로 높아져 음극선관에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 기체금속의 상면에 활성화금속과 전자방사물질이 혼합구성된 전자방사체를 구비함으로서, 전자방사물질의 도포밀도를 높이고 종래의 산화물음극의 음극전류밀도한계와 전자방사수명한계를 향상시키도록 하는데 목적이 있다.
본 발명을 제2도를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
먼저 구성을 살펴보면 음극가열용 히터(104)가 삽입설치된 원통형 음극슬리이브(103) 상단에 전자방사체(107)을 구비하기 위한 기체금속(102)을 구비하고, 상기 기체금속(102) 상면에 활성화금속(105)과 전자방사물질(106)이 혼합구성된 전자방사체(107)를 구비하였다.
그리고 상기 전자방사물질(106)은 산화바륨(Bao)를 주성분으로 하고 산화스트론튬(SrO), 산화칼슘(CaO), 산화스칸드늄(Sc2O3), 산화알루미늄(Al2O3)이 적어도 1종 함유된 복합산화물이며, 활성화금속(105)은 예로써 산화바륨과 반응하여 자유바륨을 생성하기 위한 금속으로 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 지르콘(Zr), 망간(Mn), 텅스텐(W), 토륨(Th)등이 적어도 1종 포함되게 된다.
상기와 같이 조성되는 전자방사체(107)를 기체금속(102) 상면에 도포하는 방법은 전자방사물질(106)과 활성화금속(105)를 교대로 수회 도포하는 방법으로 하여야만 효과적이며, 전자방사물질(106)과 활성화금속(105)을 혼합하여 도포하면 프린트, 스프레이등 어느방법을 사용하더라도 균일한 분포가 되지 않는다.
또한 전자방사체(107)의 도포는 기체금속(102)상면 표면에 먼저 전자방사물질(106)을 도포하고 그 전자방사물질(106) 표면에 활성화금속(105)를 구비하여야만 활성화금속(105)이 이탈되지 않고 효과적으로 전자방사체(107)를 구성할 수 있다.
전자방사물질(106)을 도포하는 방법은 종래와 같이 스프레이방법도 가능하지만 전자방사체(107)의 도포밀도를 높이기 위하여 일정한 압력을 가한 프린트방식이 효과적이며 1회 도포 두께는 20um이하가 되어야 활성화금속(105)과 전자방사물질(106)간에 반응이 가능해지는데 이때, 활성화금속(105)은 미세분말이어야 하며 도포방법은 건조에어스프레이방법에 의해 분사하는 방법을 이용하는 것이 활성화금속의 균일한 분포를 얻을 수 있어 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 음극선관용 음극구조체에 있어서 마그네슘과 실리콘이 함유된 니켈합금의 기체금속(102)의 상면에 산화바륨, 산화알루미늄을 주성분으로 하는 전자방사 물질(106)과 텅스텐분말의 활성화금속(105)으로 구성된 전자방사체(107)가 구비되었을 경우 전자생성기구는 다음과 같다.
1. 전자방사물질(106)과 기체금속(105)간의 전자생성기구.
2. 전자방사체(107)내의 전자방사물질(106)과 활성화금속(105)간의 전자생성기구.
본 발명의 음극선관용 음극구조체는 자유바륨이 종래의 음극구조체에 비해 많은 량이 생성되고 있으며 전자방사체(107)내의 전자방사물질(106)과 활성화금속(105)간의 반응생성물은 상기 전자방사물질(106)과 기체금속(102)간의 반응생성물인 중간층과는 달리 표면적이 매우 넓은 활성화금속(105) 분말표면에 생성되므로 전자방사열화의 요인이 되지 않고 상대적으로 종래와 같이 전자방사물질과 기체금속간의 중간층도 적게 생성되어 전자방사열화의 요인이 되지 않아 종래의 전자방사물질과 기체금속간의 중간층에 의한 전자방사열화를 억제할수 있어 전자방사수명을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한 본 발명의 전자방사체 도포방법은 전자방사물질(106)을 압력에 의한 프린트방식을 이용해 도포하고 활성화금속(105)을 에어스프레이방식을 이용해 도포하므로 균일한 활성화금속(105)의 전자방사체(107)를 얻을 수 있고 전자방사물질(106)의 도포밀도를 1.2g/cm3이상으로 높일 수 있어 음극동작시 전자방사물질(106)의 증발을 억제할 수 있으므로 음극전류밀도를 높일 수 있으며 전자방사수명도 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 전자방사물질(106)의 도포밀도를 높이고 기체금속(102)과 전자방사물질(106)이 혼합구성된 전자방사체(107)를 구비하여 종래의 산화물음극의 피크음극전류밀도한계인 약 2.5A/cm2와 전자방사수명한계인 약 20,000 시간을 초과하여 약 2배이상의 향상을 기대할 수 있는 발명이다.

Claims (6)

  1. 음극가열용 히터가 설치된 원통형 음극슬리이브와, 상기 음극슬리이브 상단에 전자방사체를 구비하기 위한 기체금속이 구성된 음극구조체에 있어서, 상기 기체금속 상면에 도포되는 전자방사체는 마그네슘, 실리콘, 지르콘, 망간, 텅스텐, 토륨이 저어도 1종 포함된 활성화금속과 산화바륨을 주성분으로 하고 산화스트론튬, 산화칼슘, 산화스칸드늄, 산화알루미늄이 적어도 1종 함유된 전자방사물질을 혼합하여 구비한 것을 특징으로 하는 음극구조체의 구조.
  2. 음극가열용 히터가 삽입설치된 원통형 음극슬리이브와, 상기 음극슬리이브 상단에 전자방사체를 구비하기 위한 기체금속과, 상기 기체금속 상면에 활성화금속과 전자방사물질이 혼합구성되는 전자방사체가 도포되어 구성되는 음극구조체에 있어서, 상기 전자방사체는 먼저 전자방사물질을 도포하고 전자방사물질 표면에 활성화 금속을 도포하는 것을 특징으로 하는 전자방사체 도포방법.
  3. 음극가열용 히터가 삽입설치된 원통형 음극슬리이브와, 상기 음극슬리이브 상단에 전자방사체를 구비하기 위한 기체금속과, 상기 기체금속 상면에 활성화금속과 전자방사물질이 혼합구성되는 전자방사체가 도포되어 구성되는 음극구조체에 있어서, 상기 전자방사체는 전자방사물질과 활성화금속을 교대로 수회 도포하는 것을 특징으로 하는 전자방사체 도포방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전자방사물질은 1회 도포두께가 20um이하로 도포하는 것을 특징으로 하는 전자방사체 도포방법.
  5. 제3항에 있어서 상기 전자방사물질은 일정한 압력을 가한 프린트방식에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 전자방사체 도포방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 활성화 금속은 에어스프레이방법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 전자방사체 도포방법.
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