JP2650638B2 - 陰極線管 - Google Patents
陰極線管Info
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Landscapes
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は含浸形カソードを用いた
陰極線管、具体的には受像管や撮像管に係り、特に低温
動作に必要な、カソード表面での低仕事関数原子層を形
成したカソードに関する。
陰極線管、具体的には受像管や撮像管に係り、特に低温
動作に必要な、カソード表面での低仕事関数原子層を形
成したカソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の低温動作の含浸形カソードは、特
開昭５８−１５４１３１号に記載のように、タングステ
ンとＳｃ2Ｏ3からなる焼結体の基体に、電子放出材料を
含浸する構成になっていた。このカソードでは作製時に
カソード表面にＢａ，Ｓｃ及びＯからなる低仕事関数の
単原子層が形成されるのが特徴であるが、この層が何ん
らかの理由で一旦消失すると、こ層の再生に長時間の熱
処理を必要とするという欠点があった。
開昭５８−１５４１３１号に記載のように、タングステ
ンとＳｃ2Ｏ3からなる焼結体の基体に、電子放出材料を
含浸する構成になっていた。このカソードでは作製時に
カソード表面にＢａ，Ｓｃ及びＯからなる低仕事関数の
単原子層が形成されるのが特徴であるが、この層が何ん
らかの理由で一旦消失すると、こ層の再生に長時間の熱
処理を必要とするという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低温
動作の特長を維持しつつ、かつ、低仕事関数単原子層の
補給が容易な含浸形カソードを用いた陰極線管を提供す
ることにある。
動作の特長を維持しつつ、かつ、低仕事関数単原子層の
補給が容易な含浸形カソードを用いた陰極線管を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電子放出材
料を含浸せしめた耐熱性多孔質基体の表面に、高融点金
属とＳｃ及び／又はＳｃの酸化物とからなる薄層を形成
して作製したカソードを用いることにより達成できる。
ここで、薄層の厚さは１０ｎｍ〜１μｍであり、薄層中
のＳｃ又はＳｃの酸化物もしくはその両者の量は１〜２
０重量％である。
料を含浸せしめた耐熱性多孔質基体の表面に、高融点金
属とＳｃ及び／又はＳｃの酸化物とからなる薄層を形成
して作製したカソードを用いることにより達成できる。
ここで、薄層の厚さは１０ｎｍ〜１μｍであり、薄層中
のＳｃ又はＳｃの酸化物もしくはその両者の量は１〜２
０重量％である。
【０００５】
【作用】従来のカソードの電子放出面は、Ｂａ，Ｓｃ及
びＯからなる単子層で覆われている。この層は電子放出
材料中の成分であるＢａＯと、カソード基体の成分であ
るＳｃ2Ｏ3とが反応したバリウム・スカンデータ（Ｂａ
3Ｓｃ4Ｏ9）が一部分解した構造に近いものである。こ
の分解反応及び分解物質のカソード表面への拡散反応
は、Ｂａ3Ｓｃ4Ｏ9の結合エネルギーが高いこと、また
蒸気圧の極めて低いことなどにより活性化エネルギーの
高いプロセスとなっている。従って、一旦この単原子層
が、カソードが使用されている受像管や撮像管内の放電
などによるイオン衝撃で消失してしまうと、再生には高
温による長時間の処理を必要とする。
びＯからなる単子層で覆われている。この層は電子放出
材料中の成分であるＢａＯと、カソード基体の成分であ
るＳｃ2Ｏ3とが反応したバリウム・スカンデータ（Ｂａ
3Ｓｃ4Ｏ9）が一部分解した構造に近いものである。こ
の分解反応及び分解物質のカソード表面への拡散反応
は、Ｂａ3Ｓｃ4Ｏ9の結合エネルギーが高いこと、また
蒸気圧の極めて低いことなどにより活性化エネルギーの
高いプロセスとなっている。従って、一旦この単原子層
が、カソードが使用されている受像管や撮像管内の放電
などによるイオン衝撃で消失してしまうと、再生には高
温による長時間の処理を必要とする。
【０００６】この問題を解決するためには、単原子層の
形成に際し、Ｂａ3Ｓｃ4Ｏ9の生成を経由しないプロセ
スが必要となる。一方、単原子層の元素構成を表面分析
器を用いて測定すると、Ｓｃ2Ｏ3にＢａが付着した構成
になっていることが判明した。この結果に基づくと、カ
ソード構成としては、Ｂａを補給する部分と、Ｓｃ2Ｏ3
を補給する部分が別個で、かつＢａの通路が接続されて
いることが望ましい。
形成に際し、Ｂａ3Ｓｃ4Ｏ9の生成を経由しないプロセ
スが必要となる。一方、単原子層の元素構成を表面分析
器を用いて測定すると、Ｓｃ2Ｏ3にＢａが付着した構成
になっていることが判明した。この結果に基づくと、カ
ソード構成としては、Ｂａを補給する部分と、Ｓｃ2Ｏ3
を補給する部分が別個で、かつＢａの通路が接続されて
いることが望ましい。
【０００７】それ故、本発明では、電子放出材料が既に
含浸している耐熱性多孔質基体の表面に薄層を形成して
カソードを作製した。
含浸している耐熱性多孔質基体の表面に薄層を形成して
カソードを作製した。
【０００８】ここで、薄層中の高融点金属は、耐熱性多
孔質基体と同様単原子層の構成元素の補給源の容器的役
割及び電流通路の役割を果たすと共に、その存在により
動作中に単原子層を再生できるという本発明の本質的な
役割も果たしている。つまり、高融点金属が存在するこ
とにより、Ｓｃ又はＳｃの酸化物もしくはその両者のみ
を耐熱性多孔質基体の電子放出面に形成した場合より陰
極線管動作中のイオン衝撃に強くなる。また、薄層中に
Ｓｃのみしか含まれていなくても、陰極線管の真空部に
残留しているＯや、カソード中の電子放出材料のＢａＯ
のＯの寄与により単原子層は形成される。
孔質基体と同様単原子層の構成元素の補給源の容器的役
割及び電流通路の役割を果たすと共に、その存在により
動作中に単原子層を再生できるという本発明の本質的な
役割も果たしている。つまり、高融点金属が存在するこ
とにより、Ｓｃ又はＳｃの酸化物もしくはその両者のみ
を耐熱性多孔質基体の電子放出面に形成した場合より陰
極線管動作中のイオン衝撃に強くなる。また、薄層中に
Ｓｃのみしか含まれていなくても、陰極線管の真空部に
残留しているＯや、カソード中の電子放出材料のＢａＯ
のＯの寄与により単原子層は形成される。
【０００９】耐熱性多孔質基体としては、従来の含浸形
カソードに用いられているものをそのまま用いることが
できる。すなわち、材質としては、Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ｒｅなどの単体又は合金が用いられ、その空孔率
は、１２〜５０％、より好ましくは１５〜３５％、もっ
とも好ましくは２０〜２５％である。また多孔質基体に
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉなどの元素の一種
又は二種以上を添加して活性剤とすることも知られてお
り、本発明においてもこのような活性剤を添加した基体
を用いることができる。
カソードに用いられているものをそのまま用いることが
できる。すなわち、材質としては、Ｗ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ｒｅなどの単体又は合金が用いられ、その空孔率
は、１２〜５０％、より好ましくは１５〜３５％、もっ
とも好ましくは２０〜２５％である。また多孔質基体に
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉなどの元素の一種
又は二種以上を添加して活性剤とすることも知られてお
り、本発明においてもこのような活性剤を添加した基体
を用いることができる。
【００１０】薄層に用いる高融点金属には、Ｗ，Ｍｏ，
Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｅ及びＰｔからなる群から選ばれた少な
くとも一種の金属を用いることができる。Ｓｃ及び／又
はＳｃ2Ｏ3の量は、およそ１〜２０重量％であることが
好ましい。Ｓｃ及び／又はＳｃ2Ｏ3の量が少ないと動作
温度が低温とならず、またＳｃ2Ｏ3が電気絶縁体である
ためその量があまり多すぎるのも好ましくない。この薄
層の空孔率は２０％以下であることが好ましく、１０％
以下であることがより好ましい。薄層は、どのような方
法でも形成し得るが、通常は真空スパッタ法による付
着、原料粉末の焼付け、焼結体として被着するなどの方
法が用いられる。
Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｅ及びＰｔからなる群から選ばれた少な
くとも一種の金属を用いることができる。Ｓｃ及び／又
はＳｃ2Ｏ3の量は、およそ１〜２０重量％であることが
好ましい。Ｓｃ及び／又はＳｃ2Ｏ3の量が少ないと動作
温度が低温とならず、またＳｃ2Ｏ3が電気絶縁体である
ためその量があまり多すぎるのも好ましくない。この薄
層の空孔率は２０％以下であることが好ましく、１０％
以下であることがより好ましい。薄層は、どのような方
法でも形成し得るが、通常は真空スパッタ法による付
着、原料粉末の焼付け、焼結体として被着するなどの方
法が用いられる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は本発明による含浸形カソードを模式図的に示
した断面図である。図において、１はカソード材料のペ
レット（１.４φ）であり、空孔率２０〜２５％の多孔
質のＷ基体２と空孔３とから形成されている。なお多孔
質基体として、Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｅ等及びこれらの
合金を用いても良い。空孔３中には電子放出材料として
ＢａＣＯ3，ＣａＣＯ3，Ａｌ2Ｏ3をモル比で４：１：１
の割合に配合したものを含浸した。なお異なったモル比
の材料や、異る材料を添加した電子放出材料を用いても
良い。このペレット１をＴａカップ４に装着し、その後
Ｔａカップ４はＴａスリーブ５にレーザ溶接される、レ
ーザ溶接の代りにロー材を用いても良い。カソードの加
熱には、Ｗ芯線６をアルミナ被覆したヒータ７を用いて
行う。以上がＢａ補給源となる。Ｂａの補給量は、加熱
温度に依存するが、電子放出材料のモル比を変えたり、
また基体材料中にＺｒ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓ
ｉ，Ａｌ等の活性剤を含有せしめる事によって調整でき
る。Ｓｃ2Ｏ3補給源として厚さ１０ｃｍ〜１μｍのＷと
Ｓｃ2Ｏ3からなる薄層８を真空スパッタ法より付着せし
めた。なおＷの代りにＭｏ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｔａ等
の金属あるいはこれらの合金を用いてもよい。 このよ
うなカソードを用い、カソード・アノード２極管方式で
アノードに幅５μＳ、くり返し１００Ｈｚの高圧パルス
を印加して飽和電流密度を測定した。その結果を図２に
示す。
る。図１は本発明による含浸形カソードを模式図的に示
した断面図である。図において、１はカソード材料のペ
レット（１.４φ）であり、空孔率２０〜２５％の多孔
質のＷ基体２と空孔３とから形成されている。なお多孔
質基体として、Ｍｏ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｅ等及びこれらの
合金を用いても良い。空孔３中には電子放出材料として
ＢａＣＯ3，ＣａＣＯ3，Ａｌ2Ｏ3をモル比で４：１：１
の割合に配合したものを含浸した。なお異なったモル比
の材料や、異る材料を添加した電子放出材料を用いても
良い。このペレット１をＴａカップ４に装着し、その後
Ｔａカップ４はＴａスリーブ５にレーザ溶接される、レ
ーザ溶接の代りにロー材を用いても良い。カソードの加
熱には、Ｗ芯線６をアルミナ被覆したヒータ７を用いて
行う。以上がＢａ補給源となる。Ｂａの補給量は、加熱
温度に依存するが、電子放出材料のモル比を変えたり、
また基体材料中にＺｒ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓ
ｉ，Ａｌ等の活性剤を含有せしめる事によって調整でき
る。Ｓｃ2Ｏ3補給源として厚さ１０ｃｍ〜１μｍのＷと
Ｓｃ2Ｏ3からなる薄層８を真空スパッタ法より付着せし
めた。なおＷの代りにＭｏ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｔａ等
の金属あるいはこれらの合金を用いてもよい。 このよ
うなカソードを用い、カソード・アノード２極管方式で
アノードに幅５μＳ、くり返し１００Ｈｚの高圧パルス
を印加して飽和電流密度を測定した。その結果を図２に
示す。
【００１２】図中９が本発明によるＷとＳｃ2Ｏ3からな
る薄膜の被覆を行なったカソードの特性である。従来の
カソードの特性は本発発明の特性９に一致するが、Ａｒ
雰囲気圧約５×１０-5Ｔorr中、２５ｍＡのエミッショ
ン電流を用いて行なったＡｒイオンスパッタリングの５
分間実施によりＢａ，Ｓｃ及びＯからなる単原子層は除
去されたカソードの特性は１０となる。一方本発明のカ
ソードではＡｒイオンスパッタリングによる電子放出特
性劣化は見られなかった。
る薄膜の被覆を行なったカソードの特性である。従来の
カソードの特性は本発発明の特性９に一致するが、Ａｒ
雰囲気圧約５×１０-5Ｔorr中、２５ｍＡのエミッショ
ン電流を用いて行なったＡｒイオンスパッタリングの５
分間実施によりＢａ，Ｓｃ及びＯからなる単原子層は除
去されたカソードの特性は１０となる。一方本発明のカ
ソードではＡｒイオンスパッタリングによる電子放出特
性劣化は見られなかった。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、何らかの理由により、
Ｂａ，Ｓｃ及びＯからなる単原子層が消失しても、動作
中に補給されるため、エミッション特性の低下が全く見
られないという効果がある。また、万一特性低下が生じ
ても１１５０℃１５〜３０分程度の熱処理により完全な
単原子層が形成され、長寿命かつ低温動作の特徴が維持
される。
Ｂａ，Ｓｃ及びＯからなる単原子層が消失しても、動作
中に補給されるため、エミッション特性の低下が全く見
られないという効果がある。また、万一特性低下が生じ
ても１１５０℃１５〜３０分程度の熱処理により完全な
単原子層が形成され、長寿命かつ低温動作の特徴が維持
される。
【図１】本発明による含浸形カソードの一実施例を模式
図的に示した断面図である。
図的に示した断面図である。
【図２】本発明によるカソードと従来の含浸形カソード
の電子放出特性を比較した図である。
の電子放出特性を比較した図である。
１…カソードペレット、２…多孔質のＷ基体、３…電子
放出材料が含浸された空孔、４…Ｔａカップ、５…Ｔａ
スリーブ、６…Ｗ芯線、７…アルミナ被覆、８…薄膜、
９…本発明による含浸形カソードの電子放出特性、１０
…Ａｒイオンスパッタリング後の従来の含浸形カソード
の電子放出特性。
放出材料が含浸された空孔、４…Ｔａカップ、５…Ｔａ
スリーブ、６…Ｗ芯線、７…アルミナ被覆、８…薄膜、
９…本発明による含浸形カソードの電子放出特性、１０
…Ａｒイオンスパッタリング後の従来の含浸形カソード
の電子放出特性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−79934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−32231（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−64053（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】電子放出材料であるＢａＯが含浸された耐
熱性多孔質基体を準備する工程と、該耐熱性多孔質基体
表面に高融点金属とＳｃ又はＳｃの酸化物もしくはその
両者とからなる薄層を、厚さが１０ｎｍ〜１μｍで、該
薄層中の上記Ｓｃ又はＳｃの酸化物もしくはその両者の
量が１〜２０重量％となるように形成する工程を有する
製造方法により作製された含浸形カソードを用いたこと
を特徴とする陰極線管。 - 【請求項２】上記高融点金属はＷ，Ｍｏ，Ｉｒ，Ｏｓ，
Ｒｅ及びＰｔからなる群から選ばれた少なくとも一種の
金属であることを特徴とする請求項１記載の陰極線管。 - 【請求項３】上記多孔質基体材料中にＺｒ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌからなる群から選ばれた少
なくとも１つの活性剤が含まれていることを特徴とする
請求項１又は２に記載の陰極線管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33642895A JP2650638B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 陰極線管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33642895A JP2650638B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 陰極線管 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59133149A Division JPH0719530B2 (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 陰極線管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227650A JPH08227650A (ja) | 1996-09-03 |
| JP2650638B2 true JP2650638B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=18299033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33642895A Expired - Lifetime JP2650638B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 陰極線管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650638B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-25 JP JP33642895A patent/JP2650638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08227650A (ja) | 1996-09-03 |
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