JPS63231833A - 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８図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、（１）はシリ
コン（Ｓｉ）％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（こストロンチウム（
Ｓｒ）または／およびカルシウム（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（１）内に配設されたヒータ（３）で、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。

この様に構成されＴこ電子管用陰極において、基体（１
）への電子放射物質／ｉｉｌ　（２）の被着は次の様に
して行なわれる。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（１
）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わる。その後、アルカ
リ土類金属の酸化物の一部を還元して半導体的性質を有
するように活性化を行なうことにより、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
）を被着形成している。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次の様に反応する。つまり、基体（１）内に含有
されたシリコン、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）の界面に移
動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。たとえば、
アルカリ土類酸化物として酸化バリウム（Ｂａｄ）であ
れば次式（１）　、　（２）の様に反応する。

ＢａＯ＋　１／２Ｓｉ　−Ｂａ　＋　１／２ＳｉＯ，−
（１）ＢａＯ＋　Ｍｇ　　＝Ｂａ＋ＭｇＯ−（２）この
反応の結果、基体（１）上に被着形成されたアルカリ土
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０．６
〜０．８Ａ／ｃｍ”の電子放射が得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、上記従来の電子管用陰極では、電子放射が０
．５〜０．８Ａ／ｃｍ”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）式からも明
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ＳｉＯ２＃ＭｇＯまたはＢａＯ−８ｆ０２な
どの複合酸化物層（中間層）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、および上記
中間層が基体（υ中の還元性元素（Ｓｔ。

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
いためであると考えられている。つまり、電子管動作中
に基体（１）と電子放射物質層（２）の界面近傍、特に
基体（１）表面近傍のニッケμ結晶粒界と上記界面よす
ｌＯμｍ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、電流の流れおよび電子放射物質層
（２）表面側への還元性元素の拡散が妨げられ、高電流
密度下の十分な電子放出特性が得られないという問題が
あった。

この発明は上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、高電流密度下において長時間にわたって安定し
たエミッション（電子放出〕特性を有し、かつ、生産性
・信頼性の高い電子管用陰極を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者等は、鋭意研究の末、電子放射物質層に酸化
スカンジウムを添加する仁とにより、基体中の還元性元
素を含む複合酸化物層（中間層）が基体界面近傍に偏析
するのを抑制できることに成功した。ところが、高電流
密度下のエミッション特性ヲ長時間に亘って維持するた
めには酸化スカンジウムによる上記複合酸化物＠（中間
層〕抑制作用を適度に保つことが必要であることが判っ
た。

この発明者等は、引き続く研究により、酸化スカンジウ
ムとともに、スカンジウムを除く希土類元素の金属ある
いはその酸化物のうちから選ばれる少なくとも１種を添
加すれば、長時間に亘って十分なエミッション特性が得
られることを見出して、この発明を完成するに至ったも
のである。

すなわち、この発明に係る電子管用陰極は、バリウムを
含むアルカリ土類金類酸化物を主成分とする電子放射物
質層に、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムを含有
させるとともに、希土類元素の金属あるいはその酸化物
のうちから選ばれる少なくとも１種を金属状態で換算し
て０．０６〜１０重量％含有させるものである。

〔作用〕

この発明によれば、電子放射物質層に酸化スカンジウム
（ＳｃｘＯａ）を含有するようにしたので、基体の界面
近傍にＳｃ拡散層が形成され、このＳｃ拡散層により陰
極動作時に上記界面近傍に生成した基体中の還元性元素
を含む複合酸化物層が解離される。これＩζより、高絶
縁性の上記複合酸化物層が上記界面に偏析するのを防止
できる。

また、スカンジウム以外の希土類元素の金属あるいはそ
の酸化物のうちの少なくとも１種を含有するようにした
ので、陰極動作時のＭｇ　＊　Ｓｔの供給が適度になり
、これにより、電子放射物質層の活性度を長時間に亘っ
て維持することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図にしたがって説明する。

第１図において、〔２ａ〕は基体（１）の底部上面に被
着された電子放射物質層であり、少なくともバリウム（
Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）または／お
よびカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化物
を主成分とし、０．１〜２０重量％の酸化ヌカンジウム
（Ｓｃ２０３）と０．０５〜１０重量％の希土類元素の
金属あるいはその酸化物を含有している。

つぎに、この実施例の電子放射物質層（２ａ）の被着形
成方法について説明すると、まず、　Ｂａ　、Ｓｒ　＋
Ｃａの三元炭酸塩に、たとえば、５ｃ２ｏ３粉末を５重
量％、　Ｌａ２Ｏ３粉末を１重量％（上記三元炭酸塩が
全て酸化物になるとしての重量％またＬａ、０３は金属
状態で重量％を換算）添加混合し、懸濁液を作成する。

この懸濁液をニッケルを主成分とする基体（１）の底部
上面にスプレィにより約８０ミクロンの厚みで塗布し、
その後、従来と同様に、炭酸塩から酸化物への分解過程
および酸化物の一部を還元する活性化過程を経て、電子
放射物質層（２ａ）を基体（１）に被着形成する。

上記電子管用陰極を用いて２極管真空管を作成し、寿命
試験を行なって、エミッション電流の変化を調べた結果
、第２図のラインｅ１で示す結果を得１こ。フィンｌ！
１は、従来のテレビ用陰極としての電流密度０．６６Ａ
／ａｍ’の８．１倍（２，０５Ａ／ｃｍ”）で動作させ
た時の特性を示し、フィンｅ２は従来のアルカリ土類酸
化物のみからなる電子管用陰極の寿命特性を示したもの
である。この第２図から明らかなように、この実施例の
陰極は従来例の陰極に対して高電流密度動作でのエミッ
ション劣化が少ないものである。

上記（こおいて、５重量％の５ｃ２０３を予め添加する
ことによって、添加した５ｃ２０３の一部は解離して第
１図に示す基体（υ内に拡散し、基体（１）の界面近傍
にＳｃ拡散層を形成する。一方、陰極を動作させると、
基体（１）内の還元性元素Ｓｉ、Ｍｇが基体（１）の表
面に移動し、電子放射物質層（２ａ〕のアルカリ土類金
属酸化物αＢａ　ｈ　ｂ　ｒ　、　Ｃａ　）０　）と反
応してこの酸化物を還元する。その結果、Ｂａ　、　Ｓ
ｒ　、　Ｃａの活性原子を生成し、電子放射を容易ｌこ
する。このとき、アルカリ土類金属酸化物と基体（１）
内の還元性元素との反応の副産物として複合酸化物、た
とえばＢａ５ｔｉｏｎ層を生成し、これが陰極の動作時
間の経過とともに基体（１）の界面上に中間層として形
成される。ところが、基体（１）の界面近傍には上記Ｓ
ｃ拡散層が形成されており、上記Ｂａ２　Ｓ　ｉ０４が
解離して再びＳｆ原子を生成する。したがって、基体ｔ
ＩＪ内の還元性元素Ｓｔ、Ｍｇの電子放射物質層（２ａ
）内への継続的な拡散が妨げられず、しかも、高絶縁層
として作用する上記Ｂａ２　Ｓ　ｉ０４を解離させるこ
とにより。

エミッション電流の流れも阻害されない。これにより、
再びアルカリ土類金属酸化物の還元反応が生じ、エミッ
ション電流の低下を防止できる。

しかしながら＊　ｂｃｚＯｓを添加することにより。

上記Ｂａｇ　Ｓ　ｉｏ４層はＳｃにより解離してＳｉ原
子を生成するが、このときＳｉ原子が過度に生成される
と、アルカリ土類金属酸化物（（Ｂａ−Ｃｒ−Ｃａ）０
　）の還元反応が進みすぎることになり、長い寿命特性
は得られない。この発明では、　５ｃ２０３ζζ加えて
、希土類金属あるいは希土類金属酸化物を添加する。

ここに使用する希土類金属としては％Ｙ、Ｌａ。

Ｃｅ　、Ｐｒ　、Ｎｄ　、Ｓｍ、Ｅｕ　、Ｇｄ　、Ｔｂ
　、Ｄｙ　、Ｈｏ　、Ｅｒ　、Ｔｍ。

ｙｂ　、　Ｌｕが選ばれる。このように希土類金属ある
いは希土類金属酸化物を添加することにより、　５Ｃ２
０３の上記中間層解離作用を抑制することができること
が判った。

上記実施例では％５ｃｚＯｓ　５重量％ｌ−、Ｌａ２Ｏ
３１重量％（金属換算）を添加し１こ例を示し１こが、
５ｃ２０３を０．１〜２０重量％とじ、　Ｌａ２Ｏ３を
０．０５〜１０重量％（金属換算）とし１こ範囲でも同
様な効果が得られることが確認されｔこ。ま１こ、Ｌａ
２Ｏ３以外の希土類金属酸化物あるいは希土類金属を添
加しても同様な結果が得られる。

５ｃ２０３を０．１〜２０重量％の範囲で添加するのは
以下の理由による。すなわち、０．１重量％未満の添加
では、基体（１）の界面での中間層形成を抑制する効果
が不十分であり、ま１こ％２０重量％を超える添加では
、相対的にアルカリ土類金属酸化物の量が少なくなり、
電子放射量が低下する１ごめである。

ま１こ、希土類金属あるいは希土類金属酸化物を０．０
５〜１０重量％（金属換算）の範囲で添加するするのは
以下の理由による。すなわち、０．０６重量％未滴の添
加では５ｃ２０３の中間層解離作用を抑制する効果が小
であり、ま７：％ｌＯ重量％を超える添加では、上記解
離作用に対する抑制効果が大となって長時間の寿命特性
が得られないためである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、酸化スカンジ
ウムの添加により基体界面近傍に偏析した高抵抗層であ
る複合酸化物が解離できるので。

高電流密度下の十分なエミッション特性を得ることがで
きる。また、希土類金属あるいは希土類金属酸化物の添
加により電子放射物質層の活性度を長時間に亘って維持
できるので、従来よりも長寿命、かつ、安価で製造の制
約の少ない信頼性の高い電子管用陰極が得られるという
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を示す断面図、第２図は寿
命試験時間とエミッション電流との関係を示すグラフ、
第８図は従来の電子管用陰極を示す断面図である。 （１）・・・基体、（２ａ〕・・・電子放射物質層。 なお各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケルを主成分とする基体上に、バリウムを含
   むアルカリ土類金属酸化物を主成分とする電子放射物質
   層を被着形成してなる電子管用陰極において、上記電子
   放射物質層は、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウム
   を含有するとともに、スカンジウムを除く他の希土類元
   素の金属あるいはその酸化物のうちから選ばれる少なく
   とも１種を金属状態で換算して０．０５〜１０重量％含
   有することを特徴とする電子管用陰極。