KR19980034243A - 함침형 음극의 활성화 처리방법 - Google Patents
함침형 음극의 활성화 처리방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980034243A KR19980034243A KR1019960052232A KR19960052232A KR19980034243A KR 19980034243 A KR19980034243 A KR 19980034243A KR 1019960052232 A KR1019960052232 A KR 1019960052232A KR 19960052232 A KR19960052232 A KR 19960052232A KR 19980034243 A KR19980034243 A KR 19980034243A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cathode
- activation
- impregnated
- impregnated cathode
- ray tube
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
- H01J9/042—Manufacture, activation of the emissive part
- H01J9/045—Activation of assembled cathode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 다공질 펠렛 및 피복층 구조의 함침형 음극을 구비한 음극선관의 제조시 함침형 음극의 피복층 표면의 텅스텐 농도 성분비가 일정한 비율이 되는 시점까지 활성화 처리함으로써 장수명 및 고신뢰성을 갖는 함침형 음극을 얻기 위한 활성화 처리에 관한 것으로, 함침형 음극을 구비한 음극선관의 열활성화 공정 및 전류활성화 공정을 포함한 음극선관의 처리에 있어서, 열활성화 후의 피복층 표면의 텅스텐 농도가 7% 이상이고, 전류활성화 후의 텅스텐 농도가 17-30% 되는 시점까지 활성화 처리하는 함침형 음극의 활성화 처리방법이다.
Description
본 발명은 함침형 음극의 활성화 처리방법에 관한 것으로, 특히 함침형 음극의 피복층 표면의 텅스텐 농도 성분비가 일정한 비율이 되는 시점까지 활성화 처리함으로써 장수명 및 고신뢰성을 갖는 함침형 음극의 활성화 처리에 관한 것이다.
위성 탑재용 진행파관, 클라이스트론, 활상관 브라운관 등에서 고전류밀도 동작과 장수명이 요구되는 고신뢰성의 음극에는 함침형 음극이 최근 사용되고 있다.
종래의 함침형 음극 구조는 도 1과 같이, 홀더(1), 탭(2)(Tab)에 의해 홀더에 지지되는 슬리브(3), 슬리브(3) 상면에 고정되는 캡(4), 캡의 상면에 앉혀져 고정되는 다공질의 텅스텐으로된 펠렛(5), 펠렛의 공극에 함침된 BaO, CaO, Al2O3와 같은 전자 방사 물질, 펠렛의 표면에 Ir, Os, Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta, W/Re 중 선택한 1종 이상으로 하여 피복된 피복층(6), 슬리브내에 고정된 히터(7)로 이루어진다.
이와 같은 음극 구조체를 이용한 브라운관 및 다른 디스플레이 장치의 제조에 있어서 만족할만한 수준의 신뢰성을 보장하기 위해 여러 제조 공정이 필요하다.
도 2는 종래의 함침형 음극의 활성화 공정도로서, 음극선관의 각 부품을 조립한 후 튜브내의 잔류가스를 없애고 진공으로 만들기 위한 배기 공정, 배기 후에 남아 있는 잔류가스를 계속적으로 제거하기 위한 게터 플레싱 공정, 전 KNOCKING 공정, 음극선관의 음극 표면에 낮은 일함수의 전자 방사층을 형성하기 위하여 히터에 전압을 인가하는 열활성화 공정, 음극의 열활성화를 계속적으로 유지하기 위한 전류활성화 공정(AGING 공정), 내전압 특성을 좋게 하기 위한 후 KNOCKING 공정 등을 거치게 된다.
이와 같은 공정에서 특히 안정된 전자 방사 능력을 유지하게 위해서는 음극의 적절한 활성화 조건에 매우 중요하며, 수명 등의 신뢰성에 결정적 역할을 한다.
음극선관의 음극에는 일반적으로 산화물 음극 및 함침형 음극이 사용된다.
산화물 음극의 활성화 공정에서 음극은 약 1000℃b 정도까지 가열되며, 이와 같이 고온 가열시에는 음극으로부터 증발된 Ba가 주변의 부품에 비산/증착하여 스트레이 에미션(STARY EMISSION)의 원인이 된다.
그 중에서 음극에 근접한 그리드 전극 G1, G2의 공경 주위에 음극에서 증발한 Ba/BaO가 증착하며, G1, G2 등은 음극으로부터의 복사열 혹은 전도열에 의한 가열로 고온이 되고, 이 열로 인해 증착 Ba/BaO로부터 미약이지만, 그리드 에미션을 생기게 한다.
또한, 활성화 조건에 따라 음극의 전자 방사 능력인 에미션이 수명중에 열화를 받기 쉬우며, 음극선관의 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있다.
함침형 음극은 활성화시 음극온도가 1200℃b 정도, 동작 온도도 1000℃b 정도로 높기 때문에 산화물 음극보다 문제는 더 심각하다.
음극의 수명은 잠재적으로 유용한 바륨의 양에 의해 제한되며 이 음극이 사용되는 음극선관의 수명은 동작 특성에 변화를 일으키는 증발 물질에 의해 짧아진다.
함침형 음극의 기본적인 특징은 수명 초기의 바륨 증발율의 감쇄 현상이며, 이는 음극 표면에 남아 있는 함침재 혹은 바륨의 빠른 생성율 때문으로 해석된다.
따라서, 활성화 공정 동안에 음극 표면에 생성되는 바륨 전자 방사층의 형성은 대단히 중요하며, 이 전자 방사층이 음극의 전자 방사 능력을 결정해 주기 때문에 최적의 활성화 조건을 설정하는 일은 음극선관의 신뢰성과도 직결되는 문제이다.
한편, 함침형 음극의 표면은 음극선관 제작중의 봉지와 배기 동안 열적 산화에 전자 방사 표면의 열화를 받기 쉬우며, 또한 음극선관의 수명 기간중에도 튜브내의 잔류가스는 집속 전극에 인가되는 10 kV 전후의 고전압 혹은 30 kV 전후의 형광면 전압에 의해 이온화되기 때문에 이온 충격에 의한 에미션 열화는 피할 수 없는 문제이다.
일반적으로 함침형 음극이 적용되는 음극선관은 짧은 활성화 및 에이징 시간이 요구되지만, 함침형 음극은 보통 장시간이 요구되어 대량 생산에 적합하지 않은 문제점이 있다.
산화물 음극의 활성화 및 에이징 시간은 70분 정도 소요되나, 함침형 음극의 경우는 2시간 이상 소요되기 때문에 산화물 음극의 음극선관과 함침형 음극의 음극선관을 공용 라인에서 생산할 경우 함침형 음극의 활성화 및 에이징 시간을 산화물 음극의 수준으로 단축하는 것은 생산성 향상에 필수적이다.
미국 특허 4,832,646에 의하면, 전류 활성화 동안 그리드 전극 G3에 전압을 인가하여, 음극의 전자 방사 능력을 향상시킬 수 있다고 기재되어 있으나, 함침형 음극의 활성화 시간을 단축시키는 것을 불가능하다.
또한, 동작온도가 800 ~ 900℃b 정도로 낮추어진 스칸듐계 함침형 음극이 일본 특허 공개 61-13526A에 개시되어 있는데, Ba 산화물과 Sc 산화물이 반응하게 될 경우, 부산물이 열전자 방출 표면에 생성되어 열전자 방출 상태가 불안정해지고, 활성화/에이징 시간이 길어지는 단점이 발생한다.
따라서 함침형 음극에 실제적이며 현실적으로 적용 가능한 활성화/에이징 조건으로 설정하는 것이 요구된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 함침형 음극을 구비한 음극선관을 활성화 처리시 음극의 피복층 표면의 텅스텐 농도 성분비가 일정한 비율이 되는 시점까지 활성화 처리함으로써, 최적의 활성화 처리 조건을 설정하고, 장수명 및 신뢰성이 높은 함침형 음극을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 함침형 음극의 구조도
도 2는 종래 함침형 음극의 활성화 공정도
도 3은 본 발명 함침형 음극의 활성화 공정도
도 4는 본 발명 활성화 공정동안의 음극표면의 농도 변화 그래프
도 5는 본 발명에 의해 활성화된 함침형 음극의 표면 텅스텐 농도를 수명시간 동안에 측정한 그래프
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
4 : 캡5 : 펠렛
6 : 피복층7 : 히터
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 함침형 음극을 구비한 음극선관의 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정과, 음극선관의 히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류 활성화 공정으로 구성되는 것에 있어서, 열활성화 공정 후의 함침형 음극의 피복층 표면의 텅스텐 농도 성분비가 적어도 7% 이상되게 하고, 전류 활성화 공정 후의 텅스텐 농도 성분비가 17% ~ 30% 되는 시점까지 전류 활성화 함을 특징으로 하는 함침형 음극의 활성화 처리방법으로 이루어진다.
상기 열활성화 처리를 함에 있어서, 열활성화 처리 후의 텅스텐 농도가 약 7% 이하일 경우는 텅스텐이 전자 방사 물질과 충분히 환원작용을 하지 않기 때문에 전류 활성화 동안에 음극 표면에 충분한 바륨 전자층이 형성되지 않는다.
그리고 전류 활성화 처리를 함에 있어서 활성화 처리 후 텅스텐 농도가 30% 이상인 경우는 환원 작용을 해야할 텅스텐이 표면으로 확산이동하여 수명이 짧아진다.
또한, 히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류 활성화 공정 동안에 그리드 전극 G1에 인가하는 전압을 적어도 3.5V 이상으로 하는 것이 에미션 특성이 유리하고, 3.5V 이하일 경우는 음극 표면에 충분한 바륨 전자층이 형성되지 않아 균일한 전자 방사 특성을 기대하기 어렵다.
함침형 음극은 펠렛에 BaO:CaO:Al2O3의 몰비가 5:3:2, 4:1:1 혹은 3:1:1인 전자 방사 물질을 함침시키며, 펠렛은 W, Mo, Ta 중 적어도 1종 이상의 금속 분말을 첨가하여 제조된다.
또한 펠렛 상단의 피복층은 Ir, Os, Ru, Mo/Os, Ir/Ta, W/Re 중 적어도 1종 이상의 금속이 스퍼터링 방법에 의하여 피복된다.
다음은 실시예에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 함침형 음극의 활성화 공정을 나타낸 것으로, 전 KNOCKING 후에 히터 전압만 인가하는 열활성화 공정을 음극온도 1200℃b에서 10분 동안 실시한다.
열활성화 후에는 음극 표면을 SEM 및 AES 장비를 이용하여 Os/Ru/W의 농도비를 측정한다.
측정한 DARA를 분석하여 텅스텐의 농도비가 7% 이하일 경우는 열활성화를 다시 실시하여 텅스텐 농도가 7% 이상이 되는 음극온도와 시간을 결정한다.
7% 이상을 만족하는 함침형 음극은 계속적으로 전류 활성화를 실시한다.
상기 전류 활성화 공정은 음극온도 = 1150℃b, G1 = 5.5V, G2 = 260V에서 60분 동안 실시한다.
전류 활성화 후에는 열활성화 후와 마찬가지로 SEM 및 AES 장비를 이용하여 Os/Ru/W의 표면 성분 농도비를 분석한다.
텅스텐 농도비가 17% 이하이거나, 30% 이상이 될 경우는 전류 활성화를 다시 하여 17% 이상, 30% 이하가 되도록 음극온도 G1, G2 전압 및 인가 시간을 결정한다.
이 조건을 만족하는 함침형 음극은 후 KNOCKING 실시하여 전자총을 CLEANING한다.
함침형 음극의 전자 방사 능력은 텅스텐 재질의 펠렛 공극에 전자 방사 물질이 함침되어 있기 때문에 펠렛 표면의 성분비와 밀접한 관계가 있다.
표면 성분중에서 텅스텐의 농도 변화가 에미션 및 수명 특성에 대단히 민감하기 때문에 텅스텐 농도를 CONTROL함으로써 최적의 활성화 조건을 결정할 수 있다.
따라서 이와 같은 FLOW로 활성화를 실시한다면 최적의 에미션/수명 특성을 얻을 수 있다.
표에서는 음극 활성화 공정 동안의 Os/Ru/W의 표면 농도비를 측정한 결과이다.
표에서 5:3:2, 4:1:1, 3:1:1은 전자 방사 물질 BaO, CaO, Al2O3가 각각 몰비로 함침되어 있다는 것을 의미하며, Y2O3는 W에 Y2O3를 첨가하여 제조한 후 4:1:1의 몰비로 함침한 것을 가리킨다.
표에서도 보듯이 Os/Ru/W의 표면 농도비가 전자 방사 물질의 몰비 등에 따라 변화한다.
도 4는 활성화 공정 동안의 Os/Ru/W의 표면 농도 변화에 대한 그래프를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 활성화시킨 함침형 음극의 표면 텅스텐 농도를 수명시간 동안에 측정한 그래프이다.
그래프에서 SAMPLE은 전자 방사 물질의 몰비 및 구조에 따라 5가지 종류로 구분하여 수명 시험을 실시하였다.
함침형 음극의 동작 온도는 980℃b이고, 수명은 1050℃b에서 실시하였으며, 이 온도에서 가속계수는 3.3이므로 실제의 수명 시간은 가속 수명 시간에 3.3배가 된다.
일반적으로 함침형 음극의 수명은 음극 표면의 텅스텐 농도가 60%인 시점을 가리킨다.
따라서, 도 5에서 보듯이 5종류의 함침형 음극은 실제 수명 시간이 33,000 시간에서 60,000 시간까지 이르는 장수명의 결과를 보았다.
이것은 본 발명의 활성화 방법이 바륨 생성을 꾸준하게 유지시켜 안정된 전자 방사를 가능하게 해준다.
[표]
캐소드 활성화 공정과 표면 농도비
본 발명의 활성화 방법은 전자 방사 능력에 가장 민감한 음극 표면의 성분비를 제어할 수 있기 때문에, 음극선관의 수명 및 에미션 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 활성화 방법은 최적의 활성화 조건을 설정할 수 있기 때문에 종래의 산화물 음극의 활성화 시간 및 조건과 가장 근접하게 활성화를 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명으로 함침형 음극을 구비하는 음극선관을 활성화시킨다면 산화물 음극과 공용 LINE에서 함침형 음극을 활성화시킬 수 있고, 제조 시간을 단축할 수 있으므로 생산성 향상에 큰 효과가 있다.
Claims (2)
- 다공질의 펠렛 및 피복층 구조의 함침형 음극을 구비한 음극선관을 배기, 봉기, 게타 플레싱(GETTER FLASHING), 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정과, 히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류 활성화 공정을 포함하는 것에 있어서,열활성화 공정 후의 함침형 음극의 피복층 표면의 텅스텐 농도 성분비가 7% 이상되게 열활성화 처리하고, 전류 활성화 공정 후의 텅스텐 농도 성분비가 17-30% 되는 시점까지 전류 활성화 처리함을 특징으로 하는 함침형 음극의 활성화 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류활성화 동안에 그리드 전극 G1에 인가하는 전압을 3.5V 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극의 활성화 처리방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960052232A KR100198572B1 (ko) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 함침형 음극의 활성화 처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960052232A KR100198572B1 (ko) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 함침형 음극의 활성화 처리방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980034243A true KR19980034243A (ko) | 1998-08-05 |
| KR100198572B1 KR100198572B1 (ko) | 1999-06-15 |
Family
ID=19480916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960052232A KR100198572B1 (ko) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 함침형 음극의 활성화 처리방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100198572B1 (ko) |
-
1996
- 1996-11-06 KR KR1019960052232A patent/KR100198572B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100198572B1 (ko) | 1999-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4143292A (en) | Field emission cathode of glassy carbon and method of preparation | |
| US5838096A (en) | Cathode having a reservoir and method of manufacturing the same | |
| US4457731A (en) | Cathode ray tube processing | |
| KR100198572B1 (ko) | 함침형 음극의 활성화 처리방법 | |
| US2874077A (en) | Thermionic cathodes | |
| US2895070A (en) | Thermionic cathode | |
| KR100244219B1 (ko) | 함침형 음극의 활성화 처리 방법 | |
| EP0263483B2 (en) | Hot cathode in wire form | |
| CN1099513A (zh) | 氧化物阴极 | |
| KR100192255B1 (ko) | 음극선관의 함침형 음극 활성화 처리 방법 | |
| US2995674A (en) | Impregnated cathodes | |
| JP3715790B2 (ja) | 放電管用含浸型陰極の製造方法 | |
| KR100249208B1 (ko) | 함침형 음극 | |
| KR100407956B1 (ko) | 음극선관용 음극 및 그 제조방법 | |
| KR100235995B1 (ko) | 함침형 음극 | |
| KR100400587B1 (ko) | 음극선관용 음극 구조체 | |
| KR0144050B1 (ko) | 함침형 음극 | |
| KR100198573B1 (ko) | 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법 | |
| KR920008786B1 (ko) | 산화물 음극 | |
| KR100413499B1 (ko) | 음극선관용 음극 | |
| KR20030005513A (ko) | 음극선관용 함침형 음극 및 그를 이용한 음극선관의제조방법 | |
| KR19990032739A (ko) | 음극선관용 함침형 음극 | |
| KR920010360B1 (ko) | 함침형 음극과 그 제조방법 | |
| KR19990065244A (ko) | 음극선관용 함침형 음극 | |
| KR20000009006A (ko) | 음극선관용 음극의 활성화 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |