JPH02288042A - 電子管用陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、ＴＶ用ジブラウン管どに用いられる電子管
用陰極に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のＴＶ用ジブラウン管１最像管に用いられ
ている陰極を示すものであり、図において、１はシリコ
ン（Ｓｔ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を
微量含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、２
はこの基体１の底部上面に被着され、少なくともバリウ
ム（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるい
は／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸
化物からなる電子放射物質層、３は上記基体ｌ内に配設
されたヒータであり、加熱により上記電子放射物質層２
から熱電子を放出させるためのものである。

かかる構成の電子管用陰極において、基体１への電子放
射物質層２の被着は次のようにして行われる。まず、ア
ルカリ土類金属（Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａ）の三元炭酸塩
からなる懸濁液を基体ｌの底部上面に塗布し、真空排気
工程中にヒータ３によって加熱する。この時、アルカリ
土類金属の炭酸塩はアルカリ土類金属の酸化物に変化す
る。その後、アルカリ土類金属の酸化物の一部を還元し
半導体的性質を有するように活性化を行い、基体１上に
アルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射物質層２を
得る。

上記活性化工程においては、アルカリ土類金属の酸化物
の一部は次のように反応する。即ち、基体ｌ内のシリコ
ン、マグネシウム等の還元性元素は、拡散によりアルカ
リ土類金属の酸化物と基体１との界面に移動し、アルカ
リ土類金属酸化物と反応する。例えば、アルカリ土類金
属酸化物が酸化バリウム（ＢａＯ）であれば、次式（１
）、　（２）のように反応する。

ＢａＯ＋＋ＡＳｉ＝Ｂａ＋　＋ＡＳｉＯｚ　　　　　−
−（１）ＢａＯ十Ｍｇ　　＝Ｂａ＋　　ＭｇＯ・・・・
・１２）この反応により基体ｌ上のアルカリ土類金属酸
化物の一部が還元され、酸素欠乏型の半導体となり、陰
極温度７００〜８００　’Ｃの動作温度で０．５〜０．
８　Ａ／ｃ−の電子放射が得られることになる。

ところが、上記電子管用陰極では、電子放射が０．５〜
０．８Ａ／ｃＪ以上の電流密度は取り出せない。

その理由として、アルカリ土類金属酸化物の一部を還元
反応させた場合、上記（１）、　（２）式から明らかな
ように、基体１とアルカリ土類金属酸化物層との界面に
ＳｉＪ、　ＭｇＯあるいはＢａｄ−Ｓｉｎ、などの複合
酸化物層（中間Ｎ）が形成され、この中間層が高抵抗層
となって電流の流れを妨げること、及び上記中間層が基
体１中の還元性元素（Ｓｉ、　Ｍｇ）が電子放射物質層
２の表面側へ拡散するのを妨げるため十分な量のバリウ
ム（Ｂａ）が生成されないことが考えられている。つま
り、電子管動作中に基体１と電子放射物質層２との界面
近傍、特に基体１表面近傍のニッケル結晶粒界と上記界
面より１０−程度電子放射物質層２内側の位置に上記中
間層が偏析するため、電流の流れ及び電子放射物質層２
表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、高電流密度下
の４分な電子放出特性が得られないという問題があった
。

これに対して、特願昭６０−２２９３０３号の出願には
、基体に０．Ｏ１〜０．５重量％の希土類金属を含有さ
せる手段が示されている。これは電子放射物質層を基体
に被着形成する際の上記活性化時にアルカリ土類金属の
炭酸塩が分解するとき、あるいは陰極としての動作中に
酸化バリウムが解離反応を起こすときの基体の酸化反応
を防止しようとするものである。そして又電子放射物質
層中への基体含有の還元性元素の拡散を適度に制御し、
該還元性元素による複合酸化物からなる中間層が基体と
電子放射物質層界面近傍に集中的に形成されることを防
止し、中間層を電子放射物質層内に分散させようとして
いる。つまり、この第２の従来例の電子管用陰極は、上
記中間層の分散により１〜２八／へ４程度の高電流密度
動作でのエミッション劣化が少なくなるという優れた特
性を有するものである。しかし、この電子管用陰極にお
いても、２ＡＩｃｄを超える例えば２．５Ａ／ｃｄの高
電流密度動作ではエミッション劣化が大きいという問題
がある。

次に特願昭６０−１６０８５１号の出願には、電子放射
物質層に０．１〜２０重量％の希土類金属酸化物を含有
させることにより、上述の第２の従来例と同様に基体酸
化を防止し中間層を分散させるという技術が示されてい
る。この場合上記と同様に２Ａ／ｃ−の高電流密度動作
でエミッションの劣化を少なくできる。しかしながら２
Ａ／ｃＪ以上の高電流密度動作においては電子放射物質
層を流れる電流によるジュール熱でバリウムの蒸発が顕
著になり、電子放射特性が劣化することがある。

この発明者等は上記のような問題点を解消するために、
先に主成分がニッケルからなる基体上に、。

少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主
成分とし、これにスカンジウムの化合物と、アルミニウ
ム、シリコン、チタン等の酸化物の１種とを含んだ電子
放射物質層を被着させた電子管動作中を提案した。

そしてこれにより上述の２Ａ／ｃＪを超える高電流密度
動作においても長期に安定したエミッション特性を示す
電子管用陰極を提供することができた。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら上記の従来例及び発明者等による先の提案
の電子管用陰極において、特に上記２＾／Ｃシを超える
ような高電流密度動作において、かつ長時間の使用後の
電子管陰極の基体と電子放射物質層との界面においては
、非常に稀でしかもその理由が詳らかではないが熱導電
性の低下を生じ、これが上述した電子の放出効率を妨げ
ることになり、結果的に電子管陰極のエミッション特性
を低下させる重大な原因となり、製品の信輔性を低下さ
せる問題があった。

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、主成分がニッケルからなる基体上に、第１
層として酸化スカンジウムと、酸化アルミニウムおよび
窒化アルミニウムの少なくとも１種とを含む混合物層を
被着し、さらにこの第１層混合物層上に少なくともバリ
ウムを含むアルカリ土類金属酸化物を被着形成した電子
放射物質層を備えたことを特徴とする電子管用陰極であ
る。

〔作　用〕

この発明においては、基体上に先づ第１層として酸化ア
ルミニウム又は窒化アルミニウムの少なくとも１種と酸
化スカンジウムとの混合物が被着され、更にその上に少
なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物による
電子放射物質層が被着形成されている。

従って上記第１層中の酸化アルミニウム等の存在が基体
及び電子放射物質層界面での熱伝導性を高く保ち電子の
放出効率を維持して上記エミッション特性の劣化を防止
する作用を示す。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

この図において、ｌは主成分がニッケルからなる基体で
あり、この基体！中にはＳｔ、　Ｍｇなとの還元剤が含
有されている。

次に４は、上記基体１の底部上面に被着された第１の混
合物層で酸化スカンジウムと、酸化アルミニウムおよび
窒化アルミニウムの少なくとも１種とを含む混合物壱概
ね１０．１１１１以下の厚みで形成したものである。酸
化アルミニウム、窒化アルミニウムの酸化スカンジウム
に対する量比は１〜３０％、好ましくは５重量％の範囲
が良い。この下限以下ではこの発明の目的とする熱伝導
性が不充分となり、又上限以上を超えると導電性を低下
させてしまって上記効果を妨げることになりいづれも好
ましくない、用いるバインダーとしては、特に限定はな
いが、例えばニトロセルローズを含む酢酸ブチルラッカ
ー等が望ましい。上記酸化スカンジウム及び酸化アルミ
ニウムを約３重量％程度分散させスプレー法等により塗
布し乾燥させる。乾燥膜厚としては５〜２０．望ましく
はｌＯミクロン程度とするのが好ましい。

そして更に水素雰囲気中、１０００’Ｃ，５分程度の焼
結を行う。

次に５は、上記混合物層４上に被着された電子放射物質
層であり、具体的にはバリウム、ストロンチウム、カル
シウムの三元酸化物を主成分としたものである。上記バ
リウムなどのアルカリ土類金属酸化物は、上述した如く
はじめ炭酸塩で混合し、従来と同様に、常法の如く炭酸
塩から酸化物への分解過程及び酸化物の一部を還元する
活性化過程を経て形成される。

第３図は、この発明の具体例として、主成分がニッケル
からなる基体上に、第１層として酸化スカンジウムに酸
化アルミニウムを５重置％含有したものを被着したもの
（ａ）、さらに従来例としてバリウム、ストロンチウム
、カルシウムり酸化物に酸化スカンジウムを４重量％含
むもの（ｂ）、及び酸化スカンジウムを含有しないもの
（Ｃ）による電子放射物質層を、夫々上記の基体上に上
記説明の方法に準する手段で形成して電子管用陰極を作
成し、この電子管用陰極を用いて２極真空管を作成し、
２．５ＡＩｃｄの電流密度で動作させて寿命試験を行っ
た場合のエミッション電流の変化を調べた結果を示した
ものである。

第３図の結果によれば、電子放射物質層として酸化スカ
ンジウムを含有しないもの（ｅ）に比べて、本発明の実
施調高（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ１、即ち第１層として酸
化スカンジウムと、鉄１ｗ４．あるいはこれら両者の混
合物層を形成したものは経時的なエミッション劣化が著
しく少なく高い寿命を有するものであった。

そして又、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸
化物に酸化スカンジウムを含有させ、基体上に単独層と
して形成させたもの（ｄｌに比べても、特に６０００〜
８０００時間にも達する長時間使用でそれらのエミッシ
ョン劣化の差異が歴然としていた。

この発明の電子管用陰極が上記の如〈従来品に比べて高
い優れた特性を維持し得る理由は以下のように考えられ
る。

（ｉｌ基体上に先づ第１層として酸化アルミニウム又は
窒化アルミニウムの少なくとも１種と酸化スカンジウム
との混合物が被着され、更にその上に少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属酸化物による電子放射物質層
が被着形成されていることにより、上記第１層中の酸化
アルミニウム等の存在が基体及び電子放射物質層界面で
の熱伝導性を高く保ち電子の放出効率を維持してエミッ
ション特性の劣化を防止することになる。

（１１）基体と電子放射物質層との間に酸化スカンジウ
ム及び酸化アルミニウム等の混合物層が介在しているこ
とにより電流密度が向上し、これも上記特性向上に寄与
する。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明電子管用陰極は、主成分がニッケルか
らなる基体上に酸化スカンジウム及び酸化アルミニウム
の混合物層を被着させ、この上に少なくともバリウムを
含むアルカリ土類金属酸化物を被着形成してなるもので
あり、上記酸化スカンジウム及び酸化アルミニウムの混
合物層の介在により基体と電子放射物質層との被着界面
における熱伝導性が安定して維持され、かつ電流密度も
向上し、その結果特に２Ａ／ｃｔＡ以上の高電流密度に
よる動作の下での長寿命を確実に実現できるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子管用陰極を示す
断面図、第２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第
３図は電子管用陰極を用いた２極真空管の寿命試験時間
とエミンションＴＬ流との関係を示す図である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　　　大　　岩　　増　　誰 第１図 第３図 第２図 Ａ−皐払馬釘（時閉）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主成分がニッケルからなる基体上に、第１層として酸化
   スカンジウムと、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニ
   ウムの少なくとも１種とを含む混合物層を被着し、さら
   にこの第１層混合物層上に少なくともバリウムを含むア
   ルカリ土類金属酸化物を被着形成した電子放射物質層を
   備えたことを特徴とする電子管用陰極。