KR930008611B1 - 함침형 음극구조체와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

함침형 음극구조체와 그 제조방법

제 1 도는 본 발명 함침형 음극구조체의 슬리이브를 나타내는 사시도.

제 2 도는 본 발명 함침형 음극구조체에 관련된 제조공정을 설명하기 위한 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 슬리이브 4 : 개구

6 : 받침판 8 : 다공질텅스텐

10 : 저장조 12 : 전자방출물질

14 : 음극산화물 16 : 피복층

18 : 공간 20 : 히이터

24 : 오목홈 26 : 이젝트핀

28 : 펀치.

본 발명은 전자비임의 직경을 현저하게 축소시킬 수 있는 함침형 음극구조체와 그 제조방법에 관한 것이다.

함침형 음극은 텅스텐분말로 만들어지는 다공질 텅스텐기체에 전자방출물질을 함침시킨 다음, 이 다공질 텅스텐기체를 고융점금속으로 만들어진 저장조에 수납하고, 다시 전자방사면에 백금족 원소를 피복시킨 구성을 갖는 것으로서, 종래의 탄산염에 의한 음극산화물보다 수명이 길고 특성이 우수한 장점이 있는 것으로 알려져 있다.

상술한 함침형 음극은 프레스 혹은 소결을 통하여 만들어지는 다공질 텅스텐기체를, 바륨이 주성분으로된 전자방출물질에 함침시켜서 그 다공질의 공간으로 전자방출물질이 스며 들어 충전되게 한 다음, 다공질 텅스텐기체에서 전자방사면으로 되는 일측면의 함침잔류물을 제거하고 몰리브덴제 저장조에 수납해 놓은 후, 저장조로부터 노출된 다공질 텅스텐기체의 표면에 백금족 원소를 피복함으로써 소망의 함침형 음극구조체를 얻고 있다.

이와 같은 공정을 통해 얻어지는 함침형 음극구조체는 다공질 텅스텐이 히이터에 의해 1000-1200℃로 가열될 때, 다공질 텅스텐에 함침된 Ba계 전자방출물질의 BaO로 부터 Ba가 유리 환원되어 자유 Ba로 되고, 이 자유 Ba가 음극의 표면으로 확산 이동함으로써 전자방출을 하게 된다.

함침형 음극에 의한 전자방출현상은 전도대와 충만대 사이에서 과잉의 Ba이 불순물로 작용하여 도우너준위를 형성케 됨에 따라 충만대의 전자를 쉽게 전도대로 끌어 올려 전자방출이 되게 하는 반도체적인 이론 또는 고에너지를 갖는 Ba6S 전자가 BaO인 상태에서 0에 의한 낮은 포텐셜을 통해 방출되게 하는 방출 중심의 이론에 따르는 것이지만 궁극적으로 전자방출면의 Ba 농도가 전자방출의 효율성을 크게 좌우하게 됨은 어느 것이고 동일하다.

한편, 최근의 칼라 음극선관 중에서 특히 고정세(高精細) 음극선관은 전자비임이 화면에 형성하는 비임스포트의 직경을 최대한 축소시켜서 화면의 선명도를 대폭 향상시키고 있다.

비임스포트의 직경축소화는 전류밀도가 우수한 함침형 음극을 사용하고, 이에 덧붙여서 제어전극(제 1 그리드)의 어퍼쳐 직경을 종래의 0.6mm에서 0.3mm로 축소시키면 되지만, 이 경우에 제어전극의 직경이 작을수록 음극으로 인가되는 부하도 증가되어야 하고, 이때의 고부하로 인해 전자방출이 필요 이상으로 급격히 증가되어 그 사용수명이 현저하게 짧아지는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기와 같이 칼라 음극선관을 고정세화 함에 있어서 발생되는 문제점을 해결하고자, 고부하에서도 전자방출이 적정 수준으로 억제될 수 있고, 더구나 음극의 표면에서 방출되는 전자가 제어전극에 적절하게 이끌릴 수 있게 함으로써 고정세 음극선관에 요구되는 작은 직경의 전자비임을 구현할 수 있게 구성된 함침형 음극구조체를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 함침형 음극구조체의 제조에 가장 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 상단이 절추형으로 되고 그 중심에 소정의 직경을 가진 개구가 뚫려진 슬리이브와, 이 슬리이브의 내부로 수용되어 전기한 개구를 통해 꼭지점이 노출되는 원추형을 포함하는 형상으로 된 음극산화물과, 전기한 슬리이브의 내측을 구획하여 음극산화물이 수용되는 저장조 및 히이터가 설치되는 공간을 형성하는 받침판으로 구성된 함침형 음극구조체를 제안한다.

상기한 음극구조체에 있어서, 슬리이브는 절추형 상단부를 포함하는 일체로 성형되거나 또는 절추형 캡에 원통상 관체를 용접 연결시킨 것으로 형성될 수 있다.

그리고 상기한 음극구조체에 있어서도 슬리이브의 개구로 노출된 음극산화물의 꼭지점에 백금족 원소로 된 피복층이 증착될 수 있다. 또한 상기의 음극구조체를 제조하는 방법으로서 중심에 개구를 보유하는 절추형이 포함된 슬리이브를 다이에 넣어 그 개구측이 이젝트핀의 원추형 오목홈에 지지되게 하고, 전기한 슬리이브의 내부로 분말상 다공질 텅스텐을 적당량 투입한 다음 펀치로 프레스하여, 슬리이브의 개구를 통해 꼭지점이 노출되는 원추형으로 다공질 텅스텐을 고형화시키고, 이 다공질 텅스텐을 슬리이브와 함께 추출하는 프레스공정과, 추출된 슬리이브의 내측으로 전자방출물질을 투입하여 다공질 텅스텐과 접촉되게 한 다음, 환원분위기에서 전자방출물질의 용융온도로 가열시켜서 다공질 텅스텐에 전자방출물질이 용융 함침된 음극산화물로 되게 하는 음극형성공정과, 전기한 음극산화물의 밑면에 바닥판을 붙이고 이를 슬리이브에 용접 연결시켜서 음극산화물이 수용되는 저장조와 히이터가 설치되는 공간으로 나누어지게 하는 공간구획공정으로 행해지는 함침형 음극구조체의 제조방법을 제안한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다. 본 발명 함침형 음극구조체는 제 1 도에 도시한 바와 같이 상면이 원추형을 이루는 독특한 형상으로 구성된다.

몰리브덴과 같이 고융점금속으로 된 슬리이브(2)는 그 상단이 절추형(截錐形)을 이루고 소정의 직경(R)을 가진 개구(4)가 중심에 뚫려져 있으며, 또 내측으로 바닥판(6)이 용접 부착됨에 따라 슬리이브(2)의 내부는 둘로 구획되어 상방에 다공질 텅스텐(8)이 수용될 수 있는 저장조(10)를 형성하게 된다.

상기한 다공질 텅스텐(8)은 바닥판(6)이 설치되기 전에 분말상으로 슬리이브(2)의 내측에 투입되는 것이며, 투입 후에는 프레스되어 꼭지점이 개구(4)를 통하여 노출되는 원추형을 갖는 형상으로 고형화된다.

이렇게 원추형을 갖는 형상으로 고형화된 다공질 텅스텐(8)에 Ba계 전자방출물질(12)이 함침됨으로써 비로소 음극산화물(14)로 된다.

전기한 개구(4)를 통하여 노출된 음극산화물(14)의 표면에는 백금족 원소로 된 피복층(16)이 증착된다.

피복층(16)으로 활용되는 백금족 원소로는 Os,Ir,Ru 등이 있다. 바닥판(6)에 의해 구획된 슬리이브(2)의 하측 공간(18)에는 통상의 히이터(20)가 설치되어 전체로서 음극구조체를 이루게 된다.

이 실시예에서 전자방출물질이 함침된 다공질 텅스텐(8)에 의해 형성되는 음극산화물(14)이 원추형을 포함하는 형상으로 되게 하기 위하여, 슬리이브(2)를 상단 중심에 개구(4)가 뚫려진 절추형으로 묘사한 예를 보여주고 있으나, 본 발명은 예시한 슬리이브(2)의 형상에 한정되지는 않으며, 예컨대 도시한 슬리이브(2)의 상단부와 동일한 형상의 절추형 캡을 별도로 준비하여 놓고, 이 절추형 캡에 원통상의 통체를 용접 연결시킨 구조의 슬리이브로 대체하더라도 본 발명에서 요구하는 바와 같은 원추형의 음극을 얻어 낼 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 음극구조체는 히이터(20)가 동작함에 따라 시작되는 전자방출이, 슬리이브(2)의 상단부에 열려진 개구(4)의 단면적에 한정해서 이루어지게 되므로 음극산화물(14)이 고부하상태에 있더라도 과도한 전자방출이 일어나지 않고, 단지 고정세 음극선관에 필요한 적당한 분량으로 억제된다.

과도한 전자방출의 억제는 다공질 텅스텐(8)에 함침된 전자방출물질(12)의 방출지속시간이 종래보다 훨씬 길어지게 되어 고부하상태에서도 수명이 장기화 되는 효과를 나타내게 된다.

더구나 본 발명의 음극구조체는 음극산화물(14)이 원추형으로 형성됨에 따라 꼭지점으로 갈수록 그 단면적이 점차 좁아지게 되고, 또 원추형의 꼭지점 일부를 제외하고 모든 외주면이 슬리이브(2)에 의해 시일드되어 있어서 다공질 텅스텐(8)으로 부터 유리 환원되는 자유 Ba은 개구(4)에 의해 노출된 꼭지점 부근으로 집중하게 되는데다가 이 부분은 음극산화물(14)에서 가장 적은 부피를 가지는 곳이기 때문에 최고도로 자유 Ba의 밀도가 높은 영역으로 된다.

이렇게 꼭지점 부근의 자유 Ba 밀도가 최고도로 됨에 따라 슬리이브(2)의 상단 개구(4)를 통하여 방출되는 Ba 전자속은 최소의 방출직경을 가지면서도 최대의 전류밀도를 유지하게 되어 고정세 음극선관이 요구하는 모든 특성을 고르게 만족시켜 주는 장점을 가지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 음극구조체는 다음에 설명하는 공정을 통하여 제조된다.

제 2 도는 본 발명에 관련된 함침형 음극구조체의 제조예를 나타내는 공정도이다.

[프레스공정]

슬리이브(2)는 적당한 다이(22)에 넣어져서 상면에 원추형 오목홈(24)이 새겨져 있는 이젝트핀(26)에 의해 그 절추형의 상단 개구(4)가 재치된다.

슬리이브(2)의 내부로 분말상 다공질 텅스텐(8)을 적당량 투입하고 펀치(28)를 하강시켜서 500-600Kg/cm²으로 압축시켜 다공질 텅스텐(8)이 고형체로 성형되게 한다.

프레스공정을 거치면 다공질 텅스텐(8)은 슬리이브(2)의 개구(4)를 통하여 꼭지점이 노출되는 원추형을 갖는 형상으로 고형화하게 된다.

[음극형성공정]

고형화된 다공질 텅스텐(8)에 바륨칼슘알루미네이트로 된 전자방출물질(12)을 얹고, 진공 또는 수소 등의 환원분위기에서 1500-1800℃으로 가열하면 전기한 전자방출물질(12)이 용융에 의해 다공성 텅스텐(8)으로 함침되어 음극산화물(14)을 형성하게 된다.

이와 같은 함침공정이 끝나면 개구(4)로 노출된 음극의 표면으로 피복층(16)을 증착형성한다.

[공간구획공정]

다음에 슬리이브(2)의 내측으로 바닥판(6)을 넣어 음극산화물(14)의 밑면과 접촉되게 한 상태에서 슬리이브(2)와 용접 연결시켜 음극산화물(14)이 수용 보존될 수 있는 저장조가 상방에 형성되게 하고, 하방의 잔여공간에 히이터(20)를 수용함으로써 소망의 음극구조체를 얻는다.

Claims (6)

1. 상단이 절추형으로 되고 그 중심에 개구(4)가 뚫려진 슬리이브(2)와, 이 슬리이브(2)의 내부로 수용되어 전기한 개구(4)를 통해 꼭지점이 노출되는 원추형을 포함하는 형상으로 된 음극산화물(14)과, 전기한 슬리이브(2)의 내측을 구획하여 음극산화물(14)이 수용되는 저장조(10) 및 히이터(20)가 설치되는 공간(18)을 형성하는 받침판(6)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 함침형 음극구조체.
2. 제 1 항에 있어서, 슬리이브(2)는 절추형 캡에 원통상 관체를 용접 연결시켜 형성한 것임을 특징으로 하는 함침형 음극구조체.
3. 제 1 항에 있어서 슬리이브(2)의 개구로 노출된 음극산화물(14)의 꼭지점에 백금족 원소로 된 피복층(16)이 증착 형성되어 있음을 특징으로 하는 함침형 음극구조체.
4. 제 3 항에 있어서, 백금족 원소는 Os,Ir,Ru 중에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 함침형 음극구조체.
5. 중심에 개구(4)를 보유하는 절추형이 포함된 슬리이브(2)를 다이(22)에 넣어 그 개구(4)측이 이젝트핀(26)의 원추형 오목홈(24)에 지지되게 하고, 전기한 슬리이브(2)의 내부로 분말상 다공질 텅스텐(8)을 적당량 투입한 다음 펀치(28)로 프레스하여, 슬리이브(2)의 개구(4)를 통해 꼭지점이 노출되는 원추형으로 다공질 텅스텐(8)을 고형화시키고, 이 다공질 텅스텐(8)을 슬리이브(2)와 함께 추출하는 프레스공정과, 추출된 슬리이브(2)의 내측으로 전자방출물질(12)을 투입하여 다공질 텅스텐(8)과 접촉되게 한 다음, 환원분위기에서 전자방출물질(12)의 용융온도로 가열시켜서 다공질 텅스텐(8)에 전자방출물질(12)이 용융 함침된 음극산화물(14)로 되게 하는 음극형성공정과, 전기한 음극산화물(14)의 밑면에 바닥판(6)을 붙이고 이를 슬리이브(2)에 용접 연결시켜서 음극산화물(14)이 수용되는 저장조(10)와 히이터(20)가 설치되는 공간(18)으로 나누어지게 하는 공간구획공정으로 행해짐을 특징으로 하는 함침형 음극구조체의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기한 개구는 0.05~1.0mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 함침형 음극구조체.