KR100268243B1 - Cathod used in an electron gun - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cathode for electron gun is provided to obtain a long life time under a load with a high current density by securing a spreading path of a reducing agent included in a base metal in order to generate smoothly glass barium atoms. CONSTITUTION: A cathode for electron gun is installed on an upper opening of a sleeve(2) including a heater(4). The cathode for electron gun comprises a base metal(6). The base metal(6) of a cap shape includes elements such as Ni, Si, and Mg. A metal layer(12) is formed on an upper portion of the base metal(6). The metal layer(12) is formed with a pure Ni or Ni-Zr. An electron emission material layer is formed on the metal layer(12).

Description

전자총용 음극{Cathod used in an electron gun}Cathode for electron gun {Cathod used in an electron gun}

본 발명은 음극선관에 사용되는 전자총용 음극에 관한 것으로서, 특히 유리 Ba 원자의 생성에 기여하는 환원성 원소의 확산 경로를 확보하여, 고전류 밀도 부하에서 장수명을 실현할 수 있도록 한 전자총용 음극에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode for an electron gun used in a cathode ray tube, and more particularly to an anode for an electron gun that ensures a diffusion path of a reducing element contributing to the generation of free Ba atoms, thereby realizing long life under high current density loads.

음극선관은 전자총에서 방출된 전자를 고전압으로 가속하여 스크린의 형광체에 랜딩되게 함으로써, 그 형광체의 여기 발광에 의해 화상을 구현하는 장치이다.A cathode ray tube is an apparatus for accelerating electrons emitted from an electron gun to a high voltage and landing on a phosphor of a screen, thereby realizing an image by excitation emission of the phosphor.

이러한 음극선관에 사용되어 전자를 방출하는 전자총용 음극의 일반적인 구조가 도 6에 잘 나타나 있다. 도면에서 슬리이브(2)의 내부에는 히터(4)가 설치되어 있고, 그 상부에는 니켈(Ni)을 주성분으로 하며 실리콘(Si) 및 마그네슘(Mg)과 같은 환원성 원소를 미량 함유하여서 된 캡상의 베이스 메탈(6)이 설치되어 있고, 그 위에는 적어도 바륨을 포함한 알카리토류 금속 산화물을 주성분으로 하는 전자방출물질층(8)이 형성되어 있다.6 shows a general structure of a cathode for an electron gun used in such a cathode ray tube to emit electrons. In the figure, the heater 4 is installed inside the sleeve 2, and the upper portion thereof has a cap-like structure containing nickel (Ni) as a main component and a small amount of reducing elements such as silicon (Si) and magnesium (Mg). A base metal 6 is provided, on which an electron-emitting material layer 8 containing at least an alkali earth metal oxide containing barium as a main component is formed.

이와 같이 구성된 산화물 음극은 히터에서 발생된 열을 에너지원으로 하여 금속 산화물과 환원성 원소가 반응되게 하고, 여기서 생성된 유리 바륨원자를 이용하여 열전자가 방출되게 하는 것이다. 상기한 전자총용 음극에서 전자 방출 능력은 금속 산화물에 존재하는 유리 바륨원자의 공급량에 의해 결정된다.The oxide cathode configured as described above causes the metal oxide and the reducing element to react with the heat generated from the heater as an energy source, and the hot electrons are released using the generated free barium atoms. The electron emission capability in the electron gun cathode is determined by the supply amount of free barium atoms present in the metal oxide.

그러나 최근들어 음극선관은 고정세화 및 대형화되는 추세에 있으며, 이에 따라 고전류 밀도에서 장기간 동안 유리 바륨원자를 공급할 수 있는 음극의 개발이 필요하게 되었다.In recent years, however, cathode ray tubes have become increasingly finer and larger in size, and thus, it is necessary to develop cathodes capable of supplying free barium atoms for a long time at high current densities.

이에 따라, 본 출원인에 의해 선출원된 것으로서 대한민국 공개특허공보 제 96-15634호에는 알카리토류 금속 산화물이 함유된 전자방출물질층에 란타늄(La) 화합물과 마그네슘(Mg) 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 더 포함되게 하여, 유리 바륨원자의 증발 소모를 억제한 음극이 개시되어 있다.Accordingly, Korean Patent Application Publication No. 96-15634, previously filed by the applicant, discloses a lanthanum (La) compound and a magnesium (Mg) compound simultaneously or a La-Mg compound in an electron-emitting material layer containing an alkaline earth metal oxide. Disclosed is a cathode in which a compound is further contained, thereby suppressing evaporative consumption of free barium atoms.

그러나 상기한 종래의 음극은 도 7에 자세하게 도시된 바와 같이 베이스 메탈(6)과 전자방출물질층(8)의 계면에 반응 생성물인 중간층(10)이 생성되므로, 2∼3A/㎠의 고전류 밀도 부하에서 수명 단축을 초래하게 된다.However, the conventional cathode described above has a high current density of 2 to 3 A / cm 2 since the intermediate layer 10, which is a reaction product, is formed at the interface between the base metal 6 and the electron-emitting material layer 8 as shown in detail in FIG. 7. This results in shortened life at the load.

중간층(10)은 전자방출에 기여하는 유리 바륨원자를 생성하기 위한, 금속 산화물인 탄산바륨에서 열분해된 산화바륨과 환원제인 실리콘 및 마그네슘의 반응에 의해 생성되는 것이다.The intermediate layer 10 is produced by the reaction of barium oxide pyrolyzed in a metal oxide barium carbonate and a reducing agent silicon and magnesium to generate free barium atoms contributing to electron emission.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

Figure kpo00002
Figure kpo00002

반응식 1과 반응식 2를 통하여 생성된 유리 바륨원자는 전자방출에 기여하게 되지만, 그에 따라 MgO나 Ba2SiO4와 같은 반응물이 생성되어 베이스 메탈(6)과 전자방출물질층(8)의 경계에 중간층(10)을 형성하게 된다.The free barium atoms generated by the reaction schemes 1 and 2 contribute to the electron emission, but reactants such as MgO and Ba 2 SiO 4 are generated to form a boundary between the base metal 6 and the electron emission material layer 8. The intermediate layer 10 is formed.

이와 같이 형성된 중간층(10)은 장벽으로 되어 베이스 메탈(6)에 함유된 환원제의 후발 확산을 방해하여, 환원제를 필요로 하는 유리 바륨원자의 생성 반응을 곤란하게 하므로, 음극의 수명을 단축시키게 되는 것이다. 또, 상기한 중간층(10)은 고저항을 갖는 것이므로 전자방출전류의 흐름을 방해하여 방출 가능 전류밀도를 제한하는 문제점도 있다.The intermediate layer 10 thus formed becomes a barrier to prevent late diffusion of the reducing agent contained in the base metal 6, thereby making it difficult to generate reactions of the free barium atoms requiring the reducing agent, thereby shortening the lifetime of the negative electrode. will be. In addition, since the intermediate layer 10 has a high resistance, there is a problem of limiting the dischargeable current density by disturbing the flow of the electron emission current.

또 한편으로 일본 공개특허공보 평 3-257735호에는 베이스 메탈과 전자방출물질층의 사이에, 실리콘이나 마그네슘과 같거나 낮은 환원성을 갖는 게다가 니켈보다 큰 환원성을 갖는 텅스텐을 주성분으로 하는 금속층을 형성하고, 상기 전자방출물질층에 희토류금속 산화물을 포함하여, 그 희토류금속 산화물에 의해 반응 생성물을 분해하고, 상기 금속층의 환원성 원소가 유리 바륨원자의 생성에 기여토록 한 전자관용 음극이 개시되어 있다.On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-257735 forms a metal layer mainly composed of tungsten, which has a reducing property which is equal to or lower than that of silicon or magnesium, and which is larger than nickel, between the base metal and the electron-emitting material layer. A cathode for an electron tube, in which a rare earth metal oxide is included in the electron-emitting material layer, the reaction product is decomposed by the rare earth metal oxide, and the reducing element of the metal layer contributes to the generation of free barium atoms.

그러나 상기한 음극은 유리 바륨원자의 생성과 동시에 부가적인 반응 생성물을 더 만들어, 사용 초기에는 안정된 특성을 보이나 시간이 경과할수록 수명이 급격히 저하되는 문제점이 있다.However, the above-described negative electrode creates additional reaction products at the same time as the generation of free barium atoms, and shows a stable characteristic at the beginning of use, but has a problem in that the service life rapidly decreases with time.

이에 따라, 본 발명에서는 베이스 메탈에 함유된 환원제의 후발 확산 경로를 확보하여 유리 바륨원자의 생성을 원활하게 달성하므로, 고전류 밀도 부하에서 장수명을 실현할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있는 것이다.Accordingly, the present invention aims to secure a late diffusion path of the reducing agent contained in the base metal to smoothly achieve the generation of free barium atoms, thereby realizing long life under high current density loads.

상기 목적을 실현하기 위한 수단으로, 본 발명은 니켈을 주성분으로 하고 적어도 일종의 환원성 원소가 함유된 베이스 메탈의 상부에, 주성분이 니켈 또는 니켈-지르코늄으로 된 금속층을 형성하고, 그 금속층의 상부에 적어도 바륨을 포함한 알카리토류 금속 산화물을 함유하여서 된 전자방출물질층을 형성한 전자총용 음극을 제안한다.As a means for realizing the above object, the present invention forms a metal layer of nickel or nickel-zirconium as a main component on top of a base metal containing nickel as a main component and containing at least one type of reducing element, and at least on top of the metal layer. A cathode for an electron gun in which an electron-emitting material layer containing an alkali earth metal oxide containing barium is formed is proposed.

여기서, 본 발명의 목적물인 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄을 도포하고 이것을 열처리하거나, 니켈 또는 니켈-지르코늄 분말을 피착 형성하여 얻어지는 것으로, 상기한 베이스 메탈의 평균 입자 보다 작은 입자 크기를 갖도록 형성되는 것이다.Here, the metal layer, which is the object of the present invention, is obtained by applying nickel or nickel-zirconium to the upper part of the base metal and heat-treating it or by depositing nickel or nickel-zirconium powder, and having a smaller particle size than the average particle of the base metal. It is formed to have.

또한, 본 발명은 적어도 바륨을 포함한 알카리토류 금속 산화물에, 란타늄 화합물과 마그네슘 화합물이 동시에 또는 란타늄-마그네슘 복합화합물이 포함된 제 2 전자방출물질층을 상기 전자방출물질층의 상부에 더 형성된 구성을 포함할 수 있다.The present invention also provides a structure in which a second electron emission material layer including at least a lanthanum compound and a magnesium compound or a lanthanum-magnesium composite compound is further formed on the alkali earth metal oxide including at least barium. It may include.

상기한 구성에 의거하여, 본 발명에서는 전자방출물질층의 입자 보다 작은 입자로 형성된 금속층이 반응 생성물인 중간층을 효과적으로 분산시키는 작용에 의해, 고저항층인 중간층의 생성을 방지하고 환원성 원소의 경로를 확보하여 후발 확산에 기여하게 되므로, 상기 환원성 원소가 필요한 유리 바륨원자의 생성 반응을 지속적으로 유지하여 2∼3A/㎠의 고전류 밀도 부하에서 장수명을 실현한 것이다.Based on the above configuration, in the present invention, the metal layer formed of particles smaller than the particles of the electron-emitting material layer effectively disperses the intermediate layer as a reaction product, thereby preventing the formation of the intermediate layer, which is a high resistance layer, and reducing the path of the reducing element. Since it contributes to late diffusion, the formation reaction of the free barium atoms required by the reducing element is continuously maintained to achieve long life at a high current density load of 2 to 3 A / cm 2.

제1도는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자총용 음극을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a cathode for an electron gun according to an embodiment of the present invention.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 의한 요부를 확대 도시한 단면도.Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing the main portion according to an embodiment of the present invention.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수명 특성을 보인 도면.3 is a view showing the life characteristics according to another embodiment of the present invention.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전자총용 음극을 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing a cathode for an electron gun according to another embodiment of the present invention.

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 수명 특성을 보인 도면.5 is a view showing the life characteristics according to another embodiment of the present invention.

제6도는 종래 공지된 전자총용 음극을 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing a conventional cathode for electron guns.

제7도는 종래 공지된 음극을 확대 도시한 단면도.7 is an enlarged cross-sectional view of a conventionally known cathode.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

6 : 베이스 메탈 8 : 전자방출물질층6: base metal 8: electron emission material layer

10 : 중간층 12 : 금속층10: intermediate layer 12: metal layer

80 : 제 2 전자방출물질층80: second electron emitting material layer

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 설명한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어 종래 기술에서 인용된 도면을 통하여 설명된 구성과 동일한 부분에 대해서는 설명의 명료성을 위해 동일 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments for realizing the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For reference, in describing the present invention, the same reference numerals are used for the same parts as the components described through the drawings cited in the related art.

[실시예 1]Example 1

도 1에서 본 발명의 일 실시예인 전자총용 음극은 내부에 히터(4)가 설치된 슬리브(2)의 상측 개구에 설치되는 것으로, Ni을 주성분으로 하며 Si, Mg과 같은 환원성 원소를 미량 함유하여서 된 캡상의 베이스 메탈(6)을 포함한다.In FIG. 1, the cathode for an electron gun, which is an embodiment of the present invention, is installed at an upper opening of a sleeve 2 in which a heater 4 is installed therein, and contains Ni as a main component and a small amount of reducing elements such as Si and Mg. A base metal 6 on the cap.

베이스 메탈(6)의 상부에는 순수 Ni이나 Ni-Zr으로 된 금속층(12)을 형성하고, 또 그 상부에는 적어도 Ba을 포함한 알카리토류 금속 산화물인 (Ba·Sr·Ca)CO3인 삼원 탄산염 또는 (Ba·Sr)CO3인 이원 탄산염으로 된 전자방출물질층(8)을 형성한다.A tertiary carbonate having (Ba.Sr.Ca) CO 3 , which is an alkaline earth metal oxide containing at least Ba, on top of the base metal 6 is formed of pure Ni or Ni-Zr, or An electron-emitting material layer 8 made of (Ba.Sr) CO 3 binary carbonate is formed.

본 실시예에서는 유리 Ba 원자의 생성시 베이스 메탈(6)과 전자방출물질층(8)의 경계면에 축적되는 BaO와 Si 및 Mg의 반응 생성물을 분산시키는 방안으로, 그 경계면의 사이에 미립자로 된 순수 Ni이나 Ni-Zr으로 된 금속층(12)을 형성한 것이다.In the present embodiment, the reaction product of BaO, Si, and Mg accumulated in the interface between the base metal 6 and the electron-emitting material layer 8 during the generation of free Ba atoms is dispersed. The metal layer 12 made of pure Ni or Ni-Zr is formed.

이렇게 형성된 본 실시예의 금속층(12)에 도 2에 확대 도시된 바와 같이, 베이스 메탈(6)의 평균 입자 보다 작은 입자 크기를 갖도록 형성되어서, 베이스 메탈(6)에 함유된 환원성 원소의 확산 경로 자체가 분산되게 하는 것이며, 그로 인해 BaO와 Si 및 Mg의 반응이 금속층(12)의 입자 속의 여러 곳에서 일어나게 하고, 그 반응 생성물인 중간층(10)이 분산되어 축적이 억제되게 하며, 환원성 원소인 Si, Mg의 확산이 원활히 이루어지도록 하여 유리 Ba 원자의 생성에 기여토록 한 것이다. 또, 상기한 금속층(12)은 순수 Ni 또는 Ni-Zr으로써 베이스 메탈(6)과 같은 성분으로 만들어져, W이 코팅된 종래의 금속층과 달리 반응 생성물인 중간층을 생성하지 않게 된다.As shown in FIG. 2, the metal layer 12 of the present embodiment is formed to have a smaller particle size than the average particle of the base metal 6 so that the diffusion path itself of the reducing element contained in the base metal 6 is formed. This causes the reaction of BaO, Si, and Mg to occur in various places in the particles of the metal layer 12, and the intermediate layer 10, which is the reaction product, is dispersed to suppress accumulation, and the reducing element Si In other words, the diffusion of Mg facilitates the formation of free Ba atoms. In addition, the metal layer 12 is made of the same component as the base metal 6 by pure Ni or Ni-Zr, and thus does not produce an intermediate layer that is a reaction product unlike the conventional metal layer coated with W.

이를 위하여, 본 실시예의 목적물인 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 200∼20,000Å의 두께로 Ni 또는 Ni-Zr을 형성하고, 이것을 불활성 분위기 또는 진공 분위기에서 700∼1,100℃로 열처리하여 베이스 메탈(6)과 금속층(12)의 사이에 합금화 및 확산이 이루어지도록 함으로써 얻어지는 것이다.To this end, the metal layer 12, which is the object of the present embodiment, forms Ni or Ni-Zr at a thickness of 200 to 20,000 kPa on the upper part of the base metal 6 by sputtering, which is inert atmosphere or vacuum. It is obtained by heat-treating at 700-1,100 degreeC in atmosphere, and making alloying and diffusion between the base metal 6 and the metal layer 12.

금속층(12)의 두께는 200∼20,000Å이 바람직한데, 200Å 이하로 되면 두께가 너무 작아 환원성 원소의 경로 확보가 어렵고, 20,000Å 이상으로 되면 환원성 원소의 확산을 오히려 방해하게 된다. 한편, 본 실시예에 의한 금속층(12)의 두께는 최상의 실시 태양으로 3,000∼10,000Å으로 된다.The thickness of the metal layer 12 is preferably 200 to 20,000 Pa, but when the thickness is 200 Pa or less, the thickness is too small to secure a path of the reducing element, and when the thickness is 20,000 Pa or more, the diffusion of the reducing element is rather hindered. On the other hand, the thickness of the metal layer 12 according to the present embodiment is 3,000 to 10,000 kPa in the best embodiment.

한편, 본 실시예의 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 Ni 또는 Ni-Zr 분말을 피착 형성함에 의해 얻어질 수 있다. 이때, 피착 방법은 스프레이(spray)법, 인쇄법, 전착법 및 금속염 용액법 등의 물리, 화학, 기계적인 방법에 의해 실현될 수 있다.On the other hand, the metal layer 12 of the present embodiment can be obtained by depositing Ni or Ni-Zr powder on the base metal 6. At this time, the deposition method can be realized by physical, chemical, mechanical methods such as spray (spray) method, printing method, electrodeposition method and metal salt solution method.

이렇게 형성된 금속층(12)의 상부에는 통상의 스프레이법에 의해 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염을 20∼80㎛의 두께로 형성하는 것이며, 이렇게 된 본 실시예의 음극은 전체 두께가 200㎛을 넘지 않는 것이어야 한다.The upper portion of the formed metal layer 12 is formed by forming a ternary carbonate or binary carbonate with a thickness of 20 to 80 μm by a conventional spraying method. The cathode of this embodiment should not have a total thickness of more than 200 μm. .

[실시예 2]Example 2

본 발명의 제 2 실시예인 전자총용 음극은 실시예 1의 전자방출물질층을 대신하여 본 출원인에 의해 선출원된 제 2 전자방출물질층을 사용하는 방안을 제시한 것이다.The cathode for an electron gun, which is the second embodiment of the present invention, proposes a method of using the second electron-emitting material layer pre- filed by the applicant in place of the electron-emitting material layer of the first embodiment.

도 1을 참조로 본 실시예를 설명하면, 순수 Ni이나 Ni-Zr으로 된 금속층(12)의 상부에는 적어도 Ba을 포함한 알카리토류 금속 산화물로서 (Ba·Sr·Ca)CO3인 삼원 탄산염 또는 (Ba·Sr)CO3인 이원 탄산염에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 더 포함된 제 2 전자방출물질층(80)이 형성된 것이다.Referring to FIG. 1, the present embodiment will be described as an alkaline earth metal oxide containing at least Ba on a metal layer 12 made of pure Ni or Ni—Zr, wherein the ternary carbonate is (Ba · Sr · Ca) CO 3 or ( The second electron emission material layer 80 in which the La compound and the Mg compound are simultaneously or the La-Mg complex compound is further formed in the binary carbonate of Ba · Sr) CO 3 .

상기한 La 화합물과 Mg 화합물 또는 La-Mg 복합화합물은 유리 Ba 원자의 증발을 억제하여 지속적인 공급이 이루어지도록 하는 것으로 탄산염 중량의 0.01∼1중량%가 가장 바람직한데, 그 함유량이 0.01중량% 이하이면 구동시 유리 Ba원자의 증발 억제 효과가 미미하고, 1중량% 이상이면 초기 구동시 전자방출 특성이 저하될 수 있다.The La compound and the Mg compound or the La-Mg composite compound are used to suppress the evaporation of free Ba atoms so as to provide a continuous supply, and 0.01 to 1% by weight of the carbonate weight is most preferable. When driving, the evaporation suppression effect of the glass Ba atoms is insignificant, and when 1 wt% or more, electron emission characteristics may be reduced during initial driving.

따라서 본 실시예에 의하면 금속층(12)에 의한 중간층(10)의 효과적인 분산작용과 더불어, BaO와 Si 및 Mg의 반응에 의해 생성된 유리 Ba원자의 증발이 제 2 전자방출물질층(80)에 의해 억제되는 것이며, 그에 따라 금속 산화물의 소결이 방지되는 것이다.Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effective dispersing action of the intermediate layer 10 by the metal layer 12, the evaporation of free Ba atoms generated by the reaction of BaO, Si, and Mg is applied to the second electron emitting material layer 80. It is suppressed by this, and sintering of a metal oxide is prevented accordingly.

본 실시예에 의한 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 200∼20.000Å의 두께로 순수 Ni 또는 Ni-Zr을 도포하고, 이것을 불활성 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리하여 베이스 메탈(6)과 금속층(12)의 사이에 합금화 및 확산이 이루어지도록 함으로써 얻어지는 것이다. 또, 본 실시예의 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 Ni 또는 Ni-Zr 분말을 피착 형성함에 의해 얻어질 수도 있다.In the metal layer 12 according to the present embodiment, pure Ni or Ni-Zr is applied on the upper portion of the base metal 6 to a thickness of 200 to 20.000 kPa, and heat-treated in an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, and the base metal 6 and It is obtained by alloying and diffusing between the metal layers 12. In addition, the metal layer 12 of this embodiment may be obtained by depositing Ni or Ni-Zr powder on the base metal 6.

이렇게 형성된 금속층(12)의 상부에는 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 더 포함된 제 2 전자방출물질층(80)이 20∼80㎛의 두께로 스프레이 코팅되어서, 전체 두께가 200㎛을 넘지 않도록 된 본 실시예의 음극을 실현하는 것이다.The second electron emission material layer 80 including the La compound and the Mg compound simultaneously or the La-Mg complex compound in the ternary carbonate or binary carbonate is further sprayed to a thickness of 20 to 80 μm on the upper portion of the metal layer 12 thus formed. It is to realize the cathode of this embodiment, which is coated so that the total thickness does not exceed 200 mu m.

이상에서 설명된 본 실시예에 의한 전자총용 음극을 음극선관에 조립하고, 그 수명 특성을 검사한 결과가 도 3에 표시되어 있다. 도면에서 A는 탄산염에 La-Mg 화합물이 0.5중량% 포함되고, 금속층(12)이 3,000∼5,000Å의 두께를 형성된 본 실시예의 음극이다. 또, 도면에서 B는 본 출원인에 의해 선출원된 것으로 탄산염에 La-Mg 화합물이 0.5중량% 포함된 산화물 음극이고, 도면에서 C는 종래의 산화물 음극이다.The result of having assembled the cathode for electron guns according to the present embodiment described above to the cathode ray tube and inspecting the life characteristics thereof is shown in FIG. In the figure, A is a cathode of this embodiment in which a carbonate contains 0.5 wt% of a La-Mg compound and the metal layer 12 has a thickness of 3,000 to 5,000 kPa. In addition, in the drawing, B is an oxide cathode including 0.5 wt% of a La-Mg compound in carbonate, which is pre- filed by the present applicant, and C in the drawing is a conventional oxide cathode.

수명 검사는 6,000시간 동안 계속적으로 구동되는 상태에서 전자방출 전류의 검소량을 측정한 것으로, 음극 당 2,000∼3,000μA의 전류로 실시한 것이다.The life test is a measurement of the amount of electron emission current measured under continuous operation for 6,000 hours, and is performed at a current of 2,000 to 3,000 μA per cathode.

그 결과 본 실시예에 의한 전자총용 음극은 종래 기술 B, C에 비해 고전류에서 수명 특성이 월등하게 개선됨을 알 수 있다. 구체적으로 본 발명은 고전류 밀도 구동하에서 6,000 시간 경과후에도 초기 전류값의 90%가 유지됨을 보여주고 있다.As a result, it can be seen that the cathode for the electron gun according to the present embodiment has a much improved lifespan characteristic at high current compared to the prior arts B and C. Specifically, the present invention shows that 90% of the initial current value is maintained even after 6,000 hours under high current density operation.

[실시예 3]Example 3

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예인 전차총용 음극은 베이스 메탈(6)의 상부에 순수 Ni이나 Ni-Zr으로 된 금속층(12)이 형성되고, 그 상부에는 적어도 Ba을 포함한 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염으로 된 전자방출물질층(8)이 형성되고, 또 그 상부에는 적어도 Ba을 포함한 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 더 포함된 제 2 전자방출물질층(80)이 형성된 구성으로 되어 있다.As shown in FIG. 4, in the cathode for the tank gun according to the third embodiment of the present invention, a metal layer 12 made of pure Ni or Ni-Zr is formed on an upper portion of the base metal 6, and at least Ba is formed thereon. An electron-emitting material layer 8 made of ternary carbonates or binary carbonates is formed, and on top of the ternary carbonates or binary carbonates containing at least Ba, La and Mg compounds are added simultaneously or La-Mg complex compounds are further included. 2, the electron-emitting material layer 80 is formed.

본 실시예에서는 전술한 실시예 2에서 Ni 또는 Ni-Zr으로 된 환원성 원소가 베이스 메탈(6)에 함유된 환원성 원소와 함께 유리 Ba원자의 환원을 재촉하여, 유리 Ba원자의 증발이 과도하게 진행될 수 있는 점을 고려한 것이다.In this embodiment, the reducing element of Ni or Ni-Zr in the above-mentioned Example 2 promotes the reduction of the free Ba atoms together with the reducing elements contained in the base metal 6, so that the evaporation of the free Ba atoms proceeds excessively. Considering what you can do.

따라서, 본 실시예는 베이스 메탈(6)과 전자방출물질층(8)의 경계면에 축적되는 탄산염에서 열 분해된 BaO와 Si 및 Mg의 반응 생성물을 분산시키는 방안으로, 그 경계면의 사이에 순수 Ni이나 Ni-Zr으로 된 금속층(12)을 형성한다.Therefore, this embodiment is a method of dispersing the reaction product of BaO and Si and Mg thermally decomposed in the carbonate accumulated at the interface between the base metal 6 and the electron-emitting material layer 8, the pure Ni between the interface Or metal layer 12 made of Ni-Zr.

또한, 본 실시예는 전자방출물질층(8)에서의 유리 Ba원자의 증발 소모를 억제하는 방안으로, 탄산염에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 0.01∼1중량% 포함된 제 2 전자방출물질층(80)을 형성한다.In addition, the present embodiment is a method for suppressing the evaporative consumption of the free Ba atoms in the electron-emitting material layer (8), the La compound and Mg compound in the carbonate or La-Mg complex compound containing 0.01 to 1% by weight The second electron emitting material layer 80 is formed.

이를 위하여, 본 실시예의 목적물인 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 200∼2,000Å의 두께로 순수 Ni 또는 Ni-Zr을 도포하고, 이것을 불활성 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리하여 베이스 메탈(6)과 금속층(12)의 사이에 합금화 및 확산이 이루어지도록 함으로써 얻어진다. 여기서, 본 실시예에 의한 금속층(12)의 두께는 그 상부에 형성되는 전자방출물질층(8)과 제 2 전자방출물질층(80)의 두께를 고려하여 200∼2,000Å이 바람직하며, 최상의 실시 태양으로 400∼1,200Å으로 된다.To this end, the target metal layer 12 of the present embodiment is a pure Ni or Ni-Zr is applied to the upper portion of the base metal 6 to a thickness of 200 to 2,000 kPa, and heat-treated in an inert atmosphere or a vacuum atmosphere to base metal ( It is obtained by alloying and diffusing between 6) and the metal layer 12. Here, the thickness of the metal layer 12 according to the present embodiment is preferably 200 to 2,000 kPa in consideration of the thicknesses of the electron emitting material layer 8 and the second electron emitting material layer 80 formed thereon. In an embodiment, the thickness is 400-1,200 Hz.

한편, 본 실시예의 금속층(12)은 베이스 메탈(6)의 상부에 Ni 또는 Ni-Zr 분말을 피착 형성함에 의해 얻어질 수도 있다.On the other hand, the metal layer 12 of the present embodiment may be obtained by depositing Ni or Ni-Zr powder on the base metal 6.

이렇게 형성된 금속층(12)의 상부에는 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염으로 된 전자방출물질층(8)을 20∼80㎛의 두께로 코팅하고, 다시 그 상부에 삼원 탄산염 또는 이원 탄산염에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 더 포함된 제 2 전자방출물질층(80)을 20∼80㎛의 두께로 코팅하므로, 전체 두께가 200㎛을 넘지 않도록 된 본 실시예의 전자총용 음극을 제조할 수 있다.The upper layer of the metal layer 12 is coated with an electron emitting material layer 8 made of ternary carbonate or binary carbonate with a thickness of 20 to 80 μm, and La compound and Mg compound are added to the ternary carbonate or binary carbonate. At the same time or by coating the second electron-emitting material layer 80 containing La-Mg composite compound to a thickness of 20 ~ 80㎛, it is possible to manufacture the cathode for the electron gun of this embodiment so that the total thickness does not exceed 200㎛ have.

이상에서 설명된 본 실시예에 의한 전자총용 음극을 음극선관에 조립하고, 그 수명 특성을 검사한 결과가 도 5에 표시되어 있다. 도면에서 D는 금속층(12)이 400∼1,200Å의 두께로 형성되고, 그 상부에 전자방출물질층(80)이 형성되며, 그 상부에는 탄산염에 La-Mg 화합물이 0.5중량% 포함된 본 실시예의 음극이다. 또, 도면에서 E는 종래의 산화물 음극이다.The negative electrode for the electron gun according to the present embodiment described above was assembled to the cathode ray tube, and the result of inspecting its life characteristics is shown in FIG. 5. In the drawing, D represents a metal layer 12 having a thickness of 400 to 1,200 kPa, an electron-emitting material layer 80 formed thereon, and a La-Mg compound containing 0.5 wt% of carbonate in the upper portion thereof. Example cathode. In the drawings, E is a conventional oxide cathode.

수명 검사는 6,000시간 동안 계속적으로 구동되는 상태에서 전자방출 전류의 감소량을 측정한 것으로, 음극 당 2,000∼3,000μA의 전류로 실시한 것이다.The life test measures the amount of decrease in electron-emitting current under continuous operation for 6,000 hours, and is performed at a current of 2,000 to 3,000 μA per cathode.

그 결과 본 발명에 의한 전자총용 음극은 종래 기술에 비해 고전류에서 수명특성이 월등하게 개선됨을 알 수 있다. 구체적으로 본 발명은 고전류 밀도 구동하에서 6,000시간 경과후에도 초기 전류값의 95%가 유지됨을 보여주고 있다.As a result, the cathode for the electron gun according to the present invention can be seen that the life characteristics are significantly improved at a high current compared to the prior art. Specifically, the present invention shows that 95% of the initial current value is maintained even after 6,000 hours under high current density operation.

또한, 본 발명의 음극은 구동 초기의 최대음극전류(maximum cathode current; 일정 구동 조건에서 음극에서 방출되는 최대 전류) 보다 일정 시간이 흐를수록 최대음극전류가 증가하는 경향을 보여주고 있다.In addition, the cathode of the present invention shows a tendency that the maximum cathode current increases with a certain time more than the maximum cathode current (maximum current emitted from the cathode under constant driving conditions).

이상에서 설명된 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전자총용 음극은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As can be seen through the embodiment described above, the electron gun cathode according to the present invention substantially solves the problems of the prior art.

즉, 본 발명은 환원성 원소를 함유하는 베이스 메탈과 탄산염으로 된 전자방출물질층의 사이에 미립자로 된 금속층을 형성한 구성으로 되어, 유리 Ba원자의 생성시 발생되는 반응 생성물을 분산시키고 환원성 원소의 후발 확산 경로를 확보하므로, 유리 Ba원자의 방출을 지속적으로 실현할 수 있다.That is, the present invention has a structure in which a metal layer made of fine particles is formed between a base metal containing a reducing element and an electron-emitting material layer made of carbonate, thereby dispersing the reaction product generated during generation of free Ba atoms and Since the late diffusion path is secured, release of free Ba atoms can be continuously realized.

또한, 본 발명은 전자방출물질층에 La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물을 포함하거나, La 화합물과 Mg 화합물이 동시에 또는 La-Mg 복합화합물이 포함된 제 2 전자방출물질층을 더 형성하므로, 유리 Ba원자의 증발 소모를 억제할 수 있다.In addition, the present invention provides a second electron emitting material layer containing the La compound and the Mg compound at the same time or La-Mg complex compound, or La compound and Mg compound at the same time or La-Mg complex compound in the electron emitting material layer Since it forms further, the evaporative consumption of free Ba atom can be suppressed.

따라서 본 발명에 의하면 금속층과 전자방출물질층 또는 제 2 전자방출물질층의 상호 작용에 의해 유리 Ba원자의 방출이 지속되고 증발 소모가 억제되므로, 2∼3A/㎠의 고전류 밀도 부하에서도 수명 특성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the release of free Ba atoms is continued by the interaction between the metal layer and the electron emission material layer or the second electron emission material layer and the evaporation consumption is suppressed, the life characteristics are maintained even at a high current density load of 2 to 3 A / cm 2. The effect can be improved.

또한, 본 발명의 산화물 음극은 고전류 밀도에서 장수명을 유지하는 것으로 잘 알려져 있지만, 제조 방법이 어렵고 가격이 고가인 함침형 음극을 대체하는 실용성도 얻을 수 있다.In addition, although the oxide cathode of the present invention is well known to maintain long life at high current density, it is also possible to obtain the practicality of replacing the impregnated cathode, which is difficult to manufacture and expensive.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred invention, and any person skilled in the art to which the present invention pertains can make various changes without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. It will be possible.

Claims (21)

니켈을 주성분으로 하고 적어도 일종의 환원성 원소가 함유된 베이스 메탈과, 그 상부에 형성되는 것으로 주성분이 니켈로 된 금속층과, 그 상부에 형성되는 것으로 적어도 바륨을 포함한 알카리토류 금속 산화물을 함유하여서 된 전자방출물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.Electron emission comprising a base metal containing nickel as a main component and containing at least one reducing element, a metal layer made of nickel as a main component formed thereon, and an alkaline earth metal oxide containing at least barium formed thereon Cathode for an electron gun comprising a material layer. 제1항에 있어서, 금속층은 니켈-지르코늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 1, wherein the metal layer is made of nickel-zirconium. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄을 도포하고, 이것을 열처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 1 or 2, wherein the metal layer is obtained by applying nickel or nickel-zirconium to the upper part of the base metal and heat-treating it. 제3항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 3, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄 분말을 피착 형성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The negative electrode for an electron gun according to claim 1 or 2, wherein the metal layer is obtained by depositing nickel or nickel-zirconium powder on the base metal. 제5항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 5, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제1항에 있어서, 금속층은 200∼20,000Å의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 1, wherein the metal layer is formed to a thickness of 200 to 20,000 Pa. 제1항에 있어서, 전자방출물질층에는 란타늄 화합물과 마그네슘 화합물이 동시에 또는 란타늄-마그네슘 복합화합물이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode of claim 1, wherein the electron-emitting material layer further comprises a lanthanum compound and a magnesium compound or a lanthanum-magnesium composite compound. 제8항에 있어서, 금속층은 니켈-지르코늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 8, wherein the metal layer is made of nickel-zirconium. 제8항 또는 제9항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄을 도포하고, 이것을 열처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 8 or 9, wherein the metal layer is obtained by applying nickel or nickel-zirconium to the upper part of the base metal and heat-treating it. 제10항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 10, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제8항 또는 제9항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄 분말을 피착 형성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The negative electrode for an electron gun according to claim 8 or 9, wherein the metal layer is obtained by depositing nickel or nickel-zirconium powder on the base metal. 제12항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode of claim 12, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제8항에 있어서, 금속층은 200∼20,000Å의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 8, wherein the metal layer is formed to a thickness of 200 to 20,000 kPa. 제1항에 있어서, 전자방출물질층의 상부에는 적어도 바륨을 포함한 알카리토류 금속 산화물에, 란타늄 화합물과 마그네슘 화합물이 동시에 또는 란타늄-마그네슘 복합화합물이 포함되어 얻어진 제 2 전자방출물질층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The method of claim 1, wherein the second electron emitting material layer obtained by forming a lanthanum compound and a magnesium compound simultaneously or a lanthanum-magnesium composite compound is further formed on the alkali earth metal oxide including at least barium on the upper portion of the electron emitting material layer. An electron gun cathode. 제15항에 있어서, 금속층은 니켈-지르코늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 15, wherein the metal layer is made of nickel-zirconium. 제15항 또는 제16항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄을 도포하고, 이것을 열처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 15 or 16, wherein the metal layer is obtained by applying nickel or nickel-zirconium to the upper part of the base metal and heat-treating it. 제17항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.18. The cathode of claim 17, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제15항 또는 제16항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 상부에 니켈 또는 니켈-지르코늄 분말을 피착 형성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The negative electrode for an electron gun according to claim 15 or 16, wherein the metal layer is obtained by depositing nickel or nickel-zirconium powder on the base metal. 제19항에 있어서, 금속층은 베이스 메탈의 평균 입자 크기 보다 작은 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.20. The cathode of claim 19, wherein the metal layer is formed of particles smaller than the average particle size of the base metal. 제15항에 있어서, 금속층은 200∼20,000Å의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총용 음극.The cathode for an electron gun according to claim 15, wherein the metal layer is formed to a thickness of 200 to 20,000 kPa.
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