KR920004551B1 - 디스펜서 음극 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디스펜서 음극

제 1 도는 종래의 디스펜서 음극의 단면도이고,

제 2 도는 본 발명의 디스펜서 음극의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 슬라이브 2 : 저장조

3 : 제 1 펠렛 4 : 제 2 펠렛

5 : 합금피막층 6 : 지지판

HR : 히이터

본 발명은 디스펜서 음극에 관한 것으로서, 상세하게는 저온 동작이 가능하고 음극의 활성화 시간이 크게 단축된 저장형 디스펜서 음극에 관한 것이다.

일반적으로 디스펜서 음극은 텅스텐, 몰리브덴 등으로 이루어지는 다공질 고융점 금속기체의 공공부에 산화바륨, 산화칼슘, 산화알루미늄등으로 이루어진 전자방출물질을 음극의 표면으로 분배(dispenser)시키는 동작원리에 입각하여 제조된 음극로서 통상 함침형 음극, 저장형 음극, 소결형 음극 등으로 분리되고 있다.

저장형 디스펜서 음극은 일반적으로 제 1 도에 도시된 바와 같이 슬리이브(1) 상단부의 저장조(2)에 음극 물질이 내장된 제 1 펠렛(3)을 장입하고 그 상부에는 텅스텐(W)을 주재료로하는 제 2 펠렛(4)이 장착된 구조로서, 고전류 밀도화가 가능하고 장수명이라는 장점이 있다. 그런데 이는 동작온도가 매우 높고 상기 제 1 펠렛(3)이 저장조(2)내에 위치되어 있는 관계로 열전자의 방출시간의 늦으며 이는 제조공정에 있어서도 활성화시간이 지연되어 전체적인 제조공정 시간이 길어지는 문제가 있다. 또한 상기한 바와 같이 동작온도가 높은 관계로 전자총의 부품을 열변형시켜 수명을 단축시키는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 상기한 문제를 감안하여 저온동작이 가능하며, 활성화 시간이 단축되어 생산성이 향상되고 장수명 음극선관의 제조를 가능케하는 고전류 밀도의 디스펜서 음극을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 히이터가 내장되는 슬리이브, 바륨 칼슘 알루미네이트와 텅스텐으로 이루어진 제 1 펠렛, 상기 제 1 펠렛을 수납고정한채 상기 슬리이브의 상단부에 고정되는 저장조 및 상기 제 1 펠렛의 상부에 위치되는 박막형 제 2 펠렛을 구비하는 디스펜서 음극에 있어서, 상기 제 2 펠렛은 텅스텐(W)과 이리듐(Ir), 또는 텅스텐(W)과 오스뮴(Os)으로 구성된 복합다공질체이며, 상기 제 2 펠렛의 표면에는 이리듐(Ir), 또는 오스뮴(Os)을 피복하여 얻어지는 피복층을 열처리하여 형성되는 텅스텐(W)과 이리듐(Ir), 또는 텅스텐(W)과 오스뮴(Os)의 합금피막층이 구비된 것을 특징으로 하는 디스펜서 음극을 제공한다.

특히, 상기 제 2 펠렛의 구성성분인 이리듐 또는 오스뮴의 함량은 텅스텐 함량의 20 내지 50중량%인 것이 바람직하며, 상기 합금피막층을 형성하기 위해 제조하는 이리듐 또는 오스뮴 피복층의 두께가 50 내지 20000Å로 하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 제 2 도를 참고로 하여 본 발명의 디스펜서 음극의 구조를 상세히 설명하기로 한다.

먼저 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 레늄드으이 고융점 금속 또는 이들의 함금을 펀치 프레스하여 凹모양의 저장조(2)를 제조한다. 저장조(2)내에 바륨 칼슘 알루미네이트(barium calcium aluminate)와 텅스텐의 혼합체인 제 1 펠렛(1)을 장입한다. 제 1 펠렛(1)의 상부에는 텅스텐에 이리듐 또는 오스뮴이 적량 포함된 제 2 펠렛(4)을 장착한다. 상기 제 2 펠렛(4)은 텅스텐에 텅스텐양의 20 내지 50중량%의 이리듐 또는 오스뮴을 혼합하여 압축성형한 후에 진공 또는 수소분위기하에서 소결하여 15 내지 40의 기공율을 갖도록 한 것이다.

상기 이리듐 또는 오스뮴의 함량을 20중량% 미만으로 하면 음극의 동작시 이후 상기 제 2 펠렛의 상부에 형성되는 합금피막층이 파괴되었을 때 손상된 부분을 채워줄 수가 없어서 음극의 동작온도 저감효과를 얻기가 어려우며, 함량이 50%를 초과하게 되면 상대적으로 텅스텐의 함량이 적어지는 것이므로 전자방출물질에 대한 텅스템의 환원력이 약화되어 전자방출량이 감소되므로 상기 범위내가 바람직하다.

이 제 2 펠렛(4)의 상부에 형성되는 합금피막층(5)은 먼저, 이리듐 또는 오스뮴을 약 50 내지 20000Å 정도의 두께로 스퍼터법(sputtering method)을 사용하여 피복함으로 피복층을 형성한 후에 피복층을 진공 또는 불활성 기체 분위기하에서 열처리하여 제조하는데, 이 합금박막층은 텅스텐(W)-오스뮴(Os) 또는 텅스텐(W)-이리듐(Ir)의 합금으로 이루어진 층이다.

상기 합금피막층을 형성하기 위한 전단계로서 피복하는 이리듐 또는 오스뮴의 피복두께가 50Å보다 얇으면 균일한 표면을 얻기 어렵고 동작온도의 저감효과가 미약하며, 20000Å보다 두꺼우면 이후 합금 피막층의 형성을 위한 열처리 장시간이 소요되어 생산성이 불리하게 되므로 이리듐 또는 오스뮴 피복층의 두께는 상기한 범위내로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제조되는 본 발명의 음극의 작용원리 및 효과는 다음과 같다.

히이터(HR)에 전류가 인가되어 저장조(2)내에 장착된 전자 방출원인 제 1 펠렛(3)이 가열되면, 유리바륨(free barium)이 다량 발생되고 발생된 유리바륨은 제 2 펠렛(4)의 공공부를 통하여 표면으로 확산된다. 이 때 표면층에서는 Ba-O로 되는 단원자 흡착층이 형성되는데 이 단원자 흡착층이 쌍극자 역할을 함으로써 일함수(work-function)가 낮아지게 되는 것이다. 표면의 합금 피막층(5)을 구성하는 텅스텐-이리듐 또는 텅스텐-오스뮴 은 전기 쌍극자의 밀도를 증가시키는 역할을 하기 때문에 일함수는 더욱 저감된다. 이는 낮은 동작 온도에서도 고전류밀도화가 가능하다는 것을 의미하는 것으로서 음극의 저온동작을 가능하게 해준다는 뜻이 된다. 이는 결국 활성화 시간을 단축시키는 효과를 주는 것이다. 더우기 열전자 방출시 상시 합금 피막층에 이온충격이 가해져 피막이 파손되다고 하더라도 제 2 펠렛(4)이 상기 합금피막층과 동일한 합금체이므로 쉽게 손상된 피막은 회복되므로 상기 저온동작 효과는 지속적으로 유지된다.

이상에서와 같이 본 발명의 음극은 제 2 펠렛의 상부 표면에, 이온충격에 대한 내성이 크고 일함수를 저감시키는 효과가 있는 합금 피막층을 형성함으로써 음극의 저온동작을 가능케 하며, 에이징(활성화)되는 사간을 단축시켜 주는 것으로서, 제품의 품질과 생산성을 향상시켜줄 수 있는 우수한 음극이라고 할 수 있다.

Claims (1)

1. 히이터(HR)가 내장되는 슬리이브(1), 바륨 칼슘 알루미네이트와 텅스텐으로 이루어진 제 1 펠렛(3), 상기 제 1 펠렛(3)을 수납고정한채 상기 슬리이브(1)의 상단부에 고정되는 저장조(2) 및 상기 제 1 펠렛(3)의 상부에 위치하며 텅스텐(W)을 주재료로 하는 제 2 펠렛(4)을 구비하는 디스펜서 음극에 있어서, 상기 제 2 펠렛이 텅스텐(W)과 이리듐(Ir), 또는 텅스텐(W)과 오스뮴(Os)으로 구성된 복합 다공질체로서 이리듐(Ir) 또는 오스뮴(Os)의 함량은 텅스텐에 대하여 20-50중량%이며, 상기 제 2 펠렛의 표면에는 이리듐(Ir) 또는 오스뮴(Os)을 50 내지 20000Å두께로 피복하여 얻어지는 피복층을 열처리하는 것으로 형성된 텅스텐(W)과 이리듐(Ir)의 합금체 또는 텅스텐(W)과 오스뮴(Os)의 합금체로 된 합금 피막층이 구비된 것을 특징으로 하는 디스펜서 음극.

Images