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JPH06267401A - 含浸型陰極構体及びその製造方法 - Google Patents

含浸型陰極構体及びその製造方法

Info

Publication number
JPH06267401A
JPH06267401A JP5282393A JP5282393A JPH06267401A JP H06267401 A JPH06267401 A JP H06267401A JP 5282393 A JP5282393 A JP 5282393A JP 5282393 A JP5282393 A JP 5282393A JP H06267401 A JPH06267401 A JP H06267401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impregnated
layer portion
cathode
upper layer
scandium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5282393A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadao Matsumoto
貞雄 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5282393A priority Critical patent/JPH06267401A/ja
Publication of JPH06267401A publication Critical patent/JPH06267401A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、従来問題となっていた含浸量の絶
対量不足,スカンジウムの分散不均一,及び被着量の減
少が解消され、寿命特性を向上することが出来る含浸型
陰極構体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。 【構成】この発明の含浸型陰極構体及びその製造方法
は、低空孔率の上層部22T及び高空孔率の下層部22
Bを有する多孔質陰極基体20を備え、更に上層部には
酸化スカンジウムを含む電子放射物質が含浸され、下層
部には酸化スカンジウムを殆ど含まない電子放射物質が
含浸され、且つ上層部の表面にイリジウム層23又はイ
リジウム合金層が形成されてなり、上記の目的を達成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カラー受像管などの
陰極線管に用いられる含浸型陰極構体及びその製造方法
に係わり、特に省電力,高性能,長寿命の含浸型陰極構
体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、走査線を増加させ解像度を改善し
たカラー受像管や、超高周波対応受像管等の開発が要請
されている。又、投写管等などにおいても、輝度の向上
が望まれている。これらの要請に応えるには、陰極から
の放出電流密度を従来に対し大幅に増大させる必要があ
る。
【0003】ところで、含浸型陰極は酸化物陰極に比べ
て大きな放射電流密度が得られ、これまで撮像管,進行
波管,クライストロン等の電子管に使用されてきた。カ
ラー受像管の分野ではHD−TV管.ED−TV管等の
特殊用途にのみ限られていたが、近年CPT,CDT等
への採用が拡大されている。
【0004】上記カラー受像管に用いられる含浸型陰極
構体は、従来より省電力の目的からコンパクトな構造に
形成されている。即ち、図4に示すように、陰極スリー
ブ1と、この陰極スリーブ1の一端部の内側に、その一
端部開口縁とほぼ同一面をなすように固定されたカップ
状固定部材2と、このカップ状固定部材2内に固定され
た電子放射物質含浸の多孔質陰極基体3と、陰極スリー
ブ1を包囲する如くその外側に同軸的に配置された筒状
ホルダー4と、一端部が陰極スリーブ1の他端部外側面
に取付けられ他端部が筒状ホルダー4の一端部に形成さ
れた内側張出部に取付けられて、陰極スリーブ1を筒状
ホルダー4内の内側に同軸的に支持する複数個(図面で
は3個)の短冊状ストラップ5と、筒状ホルダー4の一
端部に形成された内側張出部に支持片6によって取付け
られて、陰極スリーブ1と複数個のストラップ5との間
に配置された遮蔽筒7とから構成され、陰極スリーブ1
の内側に挿入されたヒーター8により加熱される構造に
形成されている。
【0005】上記の電子放射物質含浸の多孔質陰極基体
3は空孔率20%の多孔質タングステン基体とし、その
空孔に4BaO,Al2 3 ,CaOからなる電子放射
物質を含浸させ、その表面にはイリジウム層がスパッタ
ー法により形成されている。尚、この含浸型陰極構体
は、筒状ホルダー4の外側面に取付けられたストラップ
9を介して含浸型陰極構体上に順次所定間隔で離隔配置
される複数個の電極(図面には第1グリッドG1のみ図
示)と共に、絶縁支持体10に固定される。更に最近で
は、動作温度を下げ、高電流密度の電子放射を得る目的
から陰極基体にスカンジウムを分散させた含浸型陰極構
体、あるいは陰極基体表面にスカンジウム化合物を被着
したスカンジウム系の含浸型陰極構体が開発されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来よ
りカラー受像管に用いられる含浸型陰極構体は、省電力
動作の目的からコンパクトな構造に形成されている。そ
のため、必然的に陰極基体3は、厚さ及び直径が制限さ
れ、電子放射物質の含浸絶対量が不足し、要求される長
寿命特性が得られず実用上で大きな問題となっている。
【0007】又、スカンジウム系含浸型陰極構体におい
ても、陰極基体に含有せしめるタイプでは、スカンジウ
ムが基体内に均一に分散されない、活性化に時間がかか
る、イオン衝撃を受けると回復が遅い等の欠点を有して
いる。又、陰極基体表面にスカンジウム化合物を被着す
るタイプでは、陰極製造工程中に表面の変質が生じる、
長時間動作させるとスカンジウムが消耗し、電子放射特
性の劣化をきたす、イオン衝撃で基体表面が局部的に破
壊され、その部分の仕事関数が高くなり電子放射分布が
不均一となる等の欠点を有している。
【0008】一般的に、含浸型陰極構体の寿命はBa蒸
発に伴なう仕事関数の増大が支配的である。含浸型陰極
構体は動作中の陰極基体表面でのBa蒸発に伴ない、多
孔質陰極基体内部からのBa供給が行われるが、長時間
の動作によって次第にBa供給位置が深くなるため、供
給量が蒸発量に追い付かなくなる。その結果、陰極基体
表面でのBaの単原子層の被覆濃度及び面積が減少し、
平均的な仕事関数の上昇に伴ない電子放射能力が減少し
寿命となる。実験による解析から、陰極基体の表面から
深さ方向に約70μm以上のBa消耗層が出来ると、陰
極基体表面へのBa供給量が著しく低下し、陰極基体の
表面のBa単原子密度が減少して、要求される充分な電
子放射能力が得られなくなることが判明した。
【0009】スカンジウム系含浸型陰極の場合は、上記
以外に陰極基体表面に形成されるスカンジウム化合物の
均一性及び消耗が問題となり、長時間にわたって安定な
電子放射状態を維持することが実用化上で問題となって
いる。
【0010】この発明は、上記従来の問題点を解決する
ためになされたものであり、省電力,且つ長寿命の含浸
型陰極構体及びその製造方法を提供することを目的とし
ている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、低空孔率の
上層部及び高空孔率の下層部を有する多孔質陰極基体を
備えてなり、上層部には酸化スカンジウムを含む電子放
射物質が含浸され、下層部には酸化スカンジウムを殆ど
含まない電子放射物質が含浸され、更に上層部の表面に
イリジウム層又はイリジウム合金層が形成されてなる含
浸型陰極構体である。
【0012】又、この発明は、多孔質陰極基体を構成す
る高空孔率の下層部にはスカンジウム共沈塩を含まない
電子放射物質を水素雰囲気中で溶融含浸させ、低空孔率
の上層部にはスカンジウム共沈塩を含む電子放射物質を
水素雰囲気中で溶融含浸させ、その後、これら上層部と
下層部を不活性雰囲気中で圧接し、更に上層部の表面に
スパッタ−法によりイリジウム層又はイリジウム合金層
を形成する含浸型陰極構体の製造方法である。
【0013】
【作用】この発明によれば、陰極基体は上層部の空孔率
を低く設定し、それ以下の下層部の空孔率を高く設定し
てあるため、陰極基体寸法はコンパクトながら全体とし
て十分な量の電子放射物質の含浸が可能となる。又、下
層部は電子放射物質の含浸量が多いため、長時間にわた
って上層部へのBa供給が安定して継続する。更に、上
層部にはスカンジウムを含む共沈塩の電子放射物質が含
浸されているので、スカンジウムの分散が均一となる。
又、十分なスカンジウム含有層を有しているので、陰極
基体表面への供給が持続される。この結果、従来の省電
力型含浸型陰極で問題となっていた含浸量の絶対量不足
及び、スカンジウムの分散不均一、及び被着量の減少か
ら生じる寿命特性を大幅に向上することが出来る。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。
【0015】この発明による含浸型陰極構体は図1及び
図2に示すように構成され、図2は図1の電子放射物質
を含浸した多孔質陰極基体付近を拡大して示したもので
ある。尚、陰極基体以外の部分は、図4に示した従来の
含浸型陰極構体とほぼ同じ構造に形成されているので、
同一箇所は同一符号を付すことにする。
【0016】即ち、ヒーター8が内蔵された陰極スリー
ブ1の一端には、その一端部開口縁とほぼ同一面をなす
ようにカップ状固定部材2が固定されている。このカッ
プ状固定部材2内に、電子放射物質を含浸した多孔質陰
極基体20がロー付けなどにより固定されている。この
多孔質陰極基体20については、詳しく後述する。更
に、陰極スリーブ1を包囲するように、その外側には筒
状ホルダー4が所定間隔で同軸的に配設され、この筒状
ホルダー4には複数例えば3個の短冊状ストラップ5を
介して陰極スリーブ1が支持固定されている。又、陰極
スリーブ1とストラップ5との間には遮蔽筒7が所定間
隔で同軸的に配設され、この遮蔽筒7の一端付近は支持
片6によって筒状ホルダー4に取付けられている。図1
中の符号9はストラップである。
【0017】さて、多孔質陰極基体20は、図2からも
明らかなように、空孔率20%の多孔質タングステンか
らなる厚さ70μmの上層部22Tと、空孔率37%の
多孔質タングステンからなる厚さ180μmの下層部2
2Bとからなっている。更に、表面つまり上層部22T
の上には、イリジウム層23が形成されている。
【0018】製造に当たっては、上層部22Tに、硝酸
スカンジウムと硝酸バリウムとから得られた共沈炭酸塩
(バリウム98重量%、スカンジウム2重量%)と炭酸
カルシウム及び酸化アルミニウムとを4:1:1のモル
比からなる電子放射物質を、水素雰囲気中で溶融含浸す
る。一方、下層部22Bの空孔に、スカンジウムを含ま
ない炭酸バリウムと炭酸カルシウム及び酸化アルミニウ
ムとを4:1:1のモル比からなる電子放射物質を、水
素雰囲気中で溶融含浸する。そして、これら上層部22
Tと下層部22Bを不活性雰囲気中で圧接して、2層構
造の円板状に形成する。次いで、その表面に、スパッタ
ー法により厚さ200nmのイリジウム層23を形成す
る。
【0019】この含浸型陰極構体をカラー受像管の電子
銃に組み込み、所定の活性化操作を行い長時間の寿命特
性の評価を実施したところ、次の結果が得られた。即
ち、ヒータ8の定格電圧よりも10%高い電圧を印加
し、陰極電流7A/cm2 (ピークローディング)で長
時間動作させたところ、図3に折線24で示す結果が得
られた。尚、折線25は、比較のために行った従来の含
浸型陰極構体の長時間寿命特性である。これら折線2
4,25の比較からわかるように、この含浸型陰極構体
は、従来の含浸型陰極構体に比べて長時間寿命特性が大
幅に改善される。
【0020】又、この発明では陰極基体20の上層部2
2Tは、空孔率が20%、電子放射物質のモル比が4B
aO・Al2 3 ・CaOと従来と同じく設定されてい
るので、Ba蒸発量が過多になることはなく受像管特
性、特にグリットエミッション,管内耐電圧等の特性劣
化を引起すことは全くなかった。
【0021】尚、上記実施例では、陰極基体20の上層
部22Tの空孔率20%、電子放射物質のモル比が4B
aO(スカンジウムは2重量%)・Al2 ・O3 ・Ca
O、下層部22Bは空孔率37%、電子放射物質のモル
比が4BaO・Al2 3 ・CaO、の組合わせの2層
陰極基体について説明したが、実験によれば、陰極基体
20の上層部22Tのスカンジウムの含有はバリウムと
カルシウムとスカンジウムの共沈塩、そのスカンジウム
量は0.05重量%から5.0重量%の範囲、その厚さ
は30〜80μmの範囲であれば上記記載と同様な効果
が得られた。又、イリジウム層23の代わりにイリジウ
ム合金層を形成しても良い。
【0022】以上説明のように、この発明によれば、陰
極基体20は上層部22Tの空孔率を低く設定し、それ
以下の下層部22Bの空孔率を高く設定してあるため、
陰極基体寸法はコンパクトながら全体して十分な量の電
子放射物質の含浸が可能となる。又、下層部22Bは電
子放射物質の含浸量が多いため、長時間に渡って上層部
22TへのBa供給が安定して継続する。更に、上層部
22Tにはスカンジウムを含む共沈塩の電子放射物質が
含浸されているので、スカンジウムの分散が均一とな
る。又、十分なスカンジウム含有層を有しているので、
陰極基体表面への拡散が持続される。この結果、従来の
省電力型含浸型陰極で問題となっていた含浸量の絶対量
不足及び、スカンジウムの分散不均一、及び被着量の減
少から生じる寿命特性を大幅に向上することができる。
【0023】又、陰極基体20の表層部は空孔率が従来
と同じく20%、更に、電子放射物質のモル比が4Ba
・Al2 3 ・CaO、に設定されているので、Ba蒸
発量が過多になることはなく、受像管特性、特にグリッ
トエミッション,管内耐電圧等の特性劣化を引起すこと
は全くなく、信頼性の高い受像管を得ることが出来る。
【0024】
【発明の効果】この発明によれば、多孔質陰極基体を構
成する上層部には酸化スカンジウムを含む電子放射物質
が含浸され、下層部には酸化スカンジウムを殆ど含まな
い電子放射物質が含浸され、更に上層部の表面にイリジ
ウム層又はイリジウム合金層が形成されているので、従
来問題となっていた含浸量の絶対量不足,スカンジウム
の分散不均一,及び被着量の減少が解消され、寿命特性
を向上することが出来る。この結果、この発明の含浸型
陰極構体を採用すれば、Ba蒸発量が過多になることは
なく、電子管のグリッド・エミッションや管内耐電圧等
の特性劣化を引起こすことはなく、信頼性の高い電子管
を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係わる含浸型陰極構体を
示す断面図。
【図2】図1の要部(陰極基体)を拡大して示す断面
図。
【図3】この発明と従来の含浸型陰極構体における動作
時間と寿命の関係を示す特性曲線図。
【図4】従来の含浸型陰極構体を組み込んだ電子銃を示
す断面図。
【符号の説明】
20…陰極基体、22T…上層部、22B…下層部、2
3…イリジウム層(又はイリジウム合金層)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低空孔率の上層部及び高空孔率の下層部
    を有する多孔質陰極基体を備えた含浸型陰極構体におい
    て、 上記上層部には酸化スカンジウムを含む電子放射物質が
    含浸され、上記下層部には酸化スカンジウムを殆ど含ま
    ない電子放射物質が含浸され、更に上記上層部の表面に
    イリジウム層又はイリジウム合金層が形成されてなるこ
    とを特徴とする含浸型陰極構体。
  2. 【請求項2】 低空孔率の上層部及び高空孔率の下層部
    を有する多孔質陰極基体を備えた含浸型陰極構体の製造
    方法において、 上記下層部にはスカンジウム共沈塩を含まない電子放射
    物質を水素雰囲気中で溶融含浸させ、上記上層部にはス
    カンジウム共沈塩を含む電子放射物質を水素雰囲気中で
    溶融含浸させ、その後、これら上層部と下層部を不活性
    雰囲気中で圧接し、更に上記上層部の表面にスパッタ−
    法によりイリジウム層又はイリジウム合金層を形成する
    ことを特徴とする含浸型陰極構体の製造方法。
JP5282393A 1993-03-15 1993-03-15 含浸型陰極構体及びその製造方法 Pending JPH06267401A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9115878B2 (en) 2012-11-08 2015-08-25 Blackbeam Llc Spotlight with clamp

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9115878B2 (en) 2012-11-08 2015-08-25 Blackbeam Llc Spotlight with clamp

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