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JPH07107825B2 - Electron tube cathode - Google Patents

Electron tube cathode

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Publication number
JPH07107825B2
JPH07107825B2 JP40482590A JP40482590A JPH07107825B2 JP H07107825 B2 JPH07107825 B2 JP H07107825B2 JP 40482590 A JP40482590 A JP 40482590A JP 40482590 A JP40482590 A JP 40482590A JP H07107825 B2 JPH07107825 B2 JP H07107825B2
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JP
Japan
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earth metal
metal oxide
electron
substrate
cathode
Prior art date
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Application number
JP40482590A
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Inventor
孝 新庄
豊一 鎌田
金治郎 佐野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP40482590A priority Critical patent/JPH07107825B2/en
Publication of JPH04220927A publication Critical patent/JPH04220927A/en
Publication of JPH07107825B2 publication Critical patent/JPH07107825B2/en
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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はテレビ用ブラウン管など
に使用される電子管用陰極に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode for an electron tube used in a cathode ray tube for a television.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、たとえば特公昭64-5417 号公報
に開示された従来のテレビ用ブラウン管に用いられてい
る電子管用陰極の断面図である。図3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
量含有し、主成分がニッケル(Ni)の基体、(2)はニクロ
ムなどで構成されたスリーブ、(6)は基体(1)の上面に被
着された電子放射物質層である。この電子放射物質層
(6)は少なくともバリウム(Ba)を含み、他にストロンチ
ウム(Sr)および(または)カルシウム(Ca)を含むアルカ
リ土類金属酸化物(61)を主成分とし、酸化スカンジウム
などの希土類金属酸化物(62)を0.1 〜20%(重量%、以
下同様)含んでいる。(3)は基体(1)内に配設されたヒー
タであり、このヒータ(3) を加熱することによって電子
放射物質層(6)から熱電子が放出せしめられる。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a sectional view of a cathode for an electron tube used in a conventional television cathode ray tube disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 64-5417. In FIG. 3, (1) is a substrate containing a small amount of reducing elements such as silicon (Si) and magnesium (Mg), the main component is nickel (Ni), (2) is a sleeve made of nichrome, ( 6) is an electron emission material layer deposited on the upper surface of the substrate (1). This electron emitting material layer
(6) contains alkaline earth metal oxide (61) containing barium (Ba) at least and strontium (Sr) and / or calcium (Ca) in addition to rare earth metal oxide such as scandium oxide. (62) is contained in an amount of 0.1 to 20% (weight%, the same shall apply hereinafter). Reference numeral (3) is a heater arranged in the substrate (1), and by heating the heater (3), thermoelectrons are emitted from the electron-emitting substance layer (6).

【0003】つぎに、このような構造を有する電子管用
陰極を製造するために基体(1)に電子放射物質層(6)を被
着形成する方法について説明する。
Next, a method for depositing and forming the electron-emitting material layer (6) on the substrate (1) for producing the cathode for an electron tube having such a structure will be described.

【0004】まず、バリウム、ストロンチウム、カルシ
ウムの3元炭酸塩と所定量の酸化スカンジウムとをバイ
ンダーおよび溶剤とともに混合して懸濁液を調製し、こ
の懸濁液を基体(1)上にスプレー法により約80μmの厚
さに塗布し、ブラウン管の真空排気工程中にヒータ(3)
によって加熱する。このとき、アルカリ土類金属の炭酸
塩はアルカリ土類金属酸化物(61)に変化する。そのの
ち、活性化を行なうことにより、アルカリ土類金属酸化
物(61)の一部が還元されて電子放射物質層(6) が半導体
的性質を有するようになり、基体(1) 上にアルカリ土類
金属酸化物(61)と希土類金属酸化物(62)との混合物から
なる電子放射物質層(6) が形成せしめられる。
First, a ternary carbonate of barium, strontium, and calcium and a predetermined amount of scandium oxide are mixed with a binder and a solvent to prepare a suspension, and this suspension is sprayed onto a substrate (1). Applied to a thickness of about 80 μm by the heater (3) during the vacuum evacuation process of the cathode ray tube.
Heating by. At this time, the alkaline earth metal carbonate is changed to the alkaline earth metal oxide (61). After that, by performing activation, a part of the alkaline earth metal oxide (61) is reduced, and the electron-emitting substance layer (6) has a semiconducting property. An electron emissive material layer (6) made of a mixture of an earth metal oxide (61) and a rare earth metal oxide (62) is formed.

【0005】この活性化工程において、アルカリ土類金
属酸化物(61)の一部はつぎのように反応する。すなわ
ち、基体(1)中に含有されるシリコン、マグネシウムな
どの還元性元素は拡散によってアルカリ土類金属酸化物
(61)と基体(1)の界面に移動し、アルカリ土類金属酸化
物(61)と反応する。たとえば、アルカリ土類金属酸化物
(61)として酸化バリウム(BaO) を例にあげると、次式
(I)、(II)のように反応する。
In this activation step, a part of the alkaline earth metal oxide (61) reacts as follows. That is, reducing elements such as silicon and magnesium contained in the substrate (1) are diffused to form an alkaline earth metal oxide.
It moves to the interface between (61) and the substrate (1) and reacts with the alkaline earth metal oxide (61). For example, alkaline earth metal oxides
Taking barium oxide (BaO) as an example of (61),
It reacts like (I) and (II).

【0006】 2BaO+1/2Si → Ba+1/2Ba2SiO4 (I) BaO + Mg → Ba+MgO (II) この反応の結果、基体(1)上に被着形成されているアル
カリ土類金属酸化物 (61)の一部が還元されて、酸素欠
乏型の半導体となり、電子放射が容易となる。電子放射
物質層(6)に希土類金属酸化物(62)が含まれないばあい
は、陰極温度700〜800℃の動作温度で0.5〜0.8A/cm2
電流密度動作が可能で、希土類金属酸化物(62)が含まれ
るばあいは1.32〜2.64A/cm2の電流密度動作が可能であ
る。
2BaO + 1 / 2Si → Ba + 1 / 2Ba 2 SiO 4 (I) BaO + Mg → Ba + MgO (II) As a result of this reaction, the alkaline earth metal oxide deposited on the substrate (1) (61) Is partially reduced to an oxygen-deficient semiconductor, which facilitates electron emission. If the electron emitting material layer (6) does not contain the rare earth metal oxide (62), it can operate at a current density of 0.5 to 0.8 A / cm 2 at an operating temperature of the cathode temperature of 700 to 800 ° C. When the oxide (62) is included, a current density operation of 1.32 to 2.64 A / cm 2 is possible.

【0007】このように希土類金属酸化物(62)が含まれ
ないばあいの動作可能な電流密度が小さいのは、一般に
酸化物陰極のばあい、電子放射能力は酸化物中の過剰Ba
の存在量に依存するので、高電流密度動作に必要な充分
な過剰Baの供給が行なわれないからである。すなわち、
前記反応時に生成される副生成物で中間層と呼ばれるケ
イ酸バリウム(Ba2SiO4)や酸化マグネシウム(MgO)が基体
(1)のニッケルの結晶粒界や基体(1)と電子放射物質層
(6)との界面に集中的に形成されるため、前記式(I)、(I
I)の反応がこの中間層中のマグネシウムおよびシリコン
の拡散速度に律速され、過剰Baの供給が不足するのであ
る。一方、電子放射物質層(6)に希土類金属酸化物(62)
が含まれるばあいは、酸化スカンジウム(Sc2O3)のばあ
いを例にとると、陰極動作時の基体(1)と電子放射物質
層(6)との界面では基体(1)中を拡散してきた還元剤の一
部と酸化スカンジウムとが次式(III)のように反応して
少量の金属状のスカンジウム(Sc)を生成し、金属状のス
カンジウムの一部が基体(1)のニッケル中に固溶し、一
部は前記界面に存在する。
As described above, the operating current density is small when the rare earth metal oxide (62) is not contained. Generally, in the case of an oxide cathode, the electron emission capability is excessive Ba in the oxide.
This is because the supply of sufficient excess Ba required for high current density operation cannot be performed because it depends on the existing amount. That is,
Barium silicate (Ba 2 SiO 4 ) and magnesium oxide (MgO), which are by-products generated during the reaction and are called the intermediate layer, are the base materials.
(1) Nickel grain boundaries and substrate (1) and electron-emitting material layer
Since it is formed intensively at the interface with (6), the above formulas (I) and (I
The reaction of I) is controlled by the diffusion rate of magnesium and silicon in this intermediate layer, and the supply of excess Ba is insufficient. On the other hand, a rare earth metal oxide (62) is formed on the electron emitting material layer (6).
In the case of scandium oxide (Sc 2 O 3 ), the interface between the substrate (1) and the electron emitting material layer (6) during cathode operation is A part of the reducing agent that has diffused and scandium oxide react as shown in the following formula (III) to generate a small amount of metallic scandium (Sc), and a part of the metallic scandium of the substrate (1) It forms a solid solution in nickel, and some of it exists at the interface.

【0008】 1/2Sc2O3 + 3/2Mg → Sc+3/2MgO (III) この金属状のスカンジウムは基体(1)上または基体(1)の
ニッケルの粒界に形成された前記中間層を次式(IV)のよ
うに分解する作用を有するので、過剰Baの供給が改善さ
れ、希土類金属酸化物(62)が含まれないばあいよりも高
電流密度動作が可能になると考えられている。
1 / 2Sc 2 O 3 + 3 / 2Mg → Sc + 3 / 2MgO (III) This metallic scandium is formed on the substrate (1) or at the grain boundary of nickel of the substrate (1) by the following intermediate layer. Since it has a decomposition action as in formula (IV), it is considered that the supply of excess Ba is improved and a higher current density operation becomes possible than when the rare earth metal oxide (62) is not included.

【0009】 1/2Ba2SiO4 + 4/3Sc → Ba+1/2Si + 2/3Sc2O3 (IV)1 / 2Ba 2 SiO 4 + 4 / 3Sc → Ba + 1 / 2Si + 2 / 3Sc 2 O 3 (IV)

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
電子管用陰極においては、希土類金属酸化物が過剰Baの
供給に寄与するものの、過剰Baの供給速度は基体のニッ
ケル中に存在する還元剤の拡散速度に律速され、2A/cm
2 以上の高電流密度動作では電子放射物質中の電子通過
領域の局部的なジュール熱の発生にともなうBaの蒸発消
失もからんで、寿命特性が著しく低下するという問題を
有している。
In the cathode for an electron tube thus constructed, the rare earth metal oxide contributes to the supply of excess Ba, but the supply rate of excess Ba depends on the reducing agent present in the nickel of the substrate. Controlled by the diffusion rate of 2A / cm
In high current density operation of 2 or more, there is a problem that the lifetime characteristic is significantly deteriorated due to the evaporation loss of Ba due to the generation of local Joule heat in the electron passage region in the electron emitting material.

【0011】本発明は前記の問題点を解消するためにな
されたものであり、2A/cm2 以上の高電流密度動作にお
いても良好な寿命特性をうることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a good life characteristic even in a high current density operation of 2 A / cm 2 or more.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、主成分がニッ
ケルであり、少なくとも1種の還元剤を含む基体上に金
属混合層を形成し、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を含有する電子放射物質層を被
着形成した電子管用陰極であって、前記金属混合層が基
体中の還元剤の少なくとも1種よりも還元性が小さいか
または等しく、かつニッケルよりも還元性が大きい金属
(以下、特定の還元性金属という)粉末と、少なくとも
バリウムを含むアルカリ土類金属酸化物と、希土類金属
酸化物とを含有し、該希土類金属酸化物の含有率が 0.0
1〜25%の層である電子管用陰極に関する。
According to the present invention, an alkaline earth metal oxide containing a main component of nickel and a metal mixed layer formed on a substrate containing at least one reducing agent, on which at least barium is contained. A cathode for an electron tube having an electron emitting material layer containing a substance deposited thereon, wherein the metal mixed layer has a reducing property less than or equal to at least one reducing agent in the substrate and a reducing property more than nickel. Containing a powder of a large metal (hereinafter referred to as a specific reducing metal), an alkaline earth metal oxide containing at least barium, and a rare earth metal oxide, and the content rate of the rare earth metal oxide is 0.0
It relates to a cathode for an electron tube, which is a layer of 1 to 25%.

【0013】[0013]

【作用】本発明では、基体中の還元剤に加え、金属混合
層中の特定の還元性金属がBaの供給に寄与するととも
に、中間層の分解効果を有する希土類金属の生成にも寄
与する。また、金属混合層中の特定の還元性金属が導電
性を向上させるのでジュール熱の低減に伴なってBaの蒸
発消失も減少し、とくに2A/cm2 以上の高電流密度動作
での寿命特性が著しく向上する。
In the present invention, in addition to the reducing agent in the substrate, the specific reducing metal in the metal mixed layer contributes to the supply of Ba and also contributes to the production of the rare earth metal having the decomposing effect on the intermediate layer. In addition, the specific reducing metal in the mixed metal layer improves conductivity, so the evaporation loss of Ba also decreases with the decrease of Joule heat, especially the life characteristics in high current density operation of 2 A / cm 2 or more. Is significantly improved.

【0014】[0014]

【実施例】本発明では、主成分がニッケルであり、少な
くとも1種、通常2〜4種の還元剤を含有してなる基体
金属が用いられる。
EXAMPLES In the present invention, a base metal containing nickel as a main component and containing at least one kind, usually 2 to 4 kinds of reducing agents is used.

【0015】前記還元剤としては、たとえばシリコン、
マグネシウム、ジルコニウム、タングステンなどがあげ
られる。
Examples of the reducing agent include silicon,
Examples include magnesium, zirconium, and tungsten.

【0016】基体中の還元剤の割合は、0.01〜3%であ
るのが好ましい。
The proportion of reducing agent in the substrate is preferably 0.01 to 3%.

【0017】前記基体上には、基体中の還元剤の少なく
とも1種よりも還元性が小さいかまたは等しく、かつニ
ッケルよりも還元性が大きい金属(特定の還元性金属)
粉末と、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸
化物と、希土類金属酸化物とを含有し、該希土類金属酸
化物の含有率が0.01〜25%である金属混合層が設けられ
ている。
On the substrate, a metal having a reducing property equal to or less than that of at least one reducing agent in the substrate and having a reducing property greater than that of nickel (a specific reducing metal).
A metal mixed layer containing powder, an alkaline earth metal oxide containing at least barium, and a rare earth metal oxide, the content of the rare earth metal oxide being 0.01 to 25%, is provided.

【0018】前記金属混合層中の特定の還元性金属は前
述のごとくBaの供給、希土類金属の生成および導電性の
向上に寄与する。特定の還元性金属の還元性が基体中の
還元剤の少なくとも1つよりも小さいか等しく、かつニ
ッケルよりも大きいことが必要であるのは、特定の還元
性金属の還元性がニッケルよりも小さいと過剰Baの供給
効果が少なく、また、基体中のすべての還元剤よりも大
きいと過剰Baの主たる供給反応は金属混合層中の特定の
還元性金属とアルカリ土類金属酸化物の界面でおこり、
基体中の還元剤の過剰Ba供給効果が小さくなり、希土類
金属酸化物の中間層分解効果の特性への寄与が小さくな
るからである。
The specific reducing metal in the metal mixed layer contributes to the supply of Ba, the production of rare earth metal and the improvement of conductivity as described above. It is necessary that the reducibility of the particular reducing metal be less than or equal to at least one of the reducing agents in the substrate and greater than nickel that the reducibility of the particular reducing metal be less than nickel. And the effect of supplying excess Ba is small, and when it is larger than all reducing agents in the substrate, the main supply reaction of excess Ba occurs at the interface between the specific reducing metal and the alkaline earth metal oxide in the metal mixed layer. ,
This is because the excessive Ba supply effect of the reducing agent in the substrate becomes small, and the contribution of the rare earth metal oxide to the characteristics of the intermediate layer decomposition effect becomes small.

【0019】前記特定の還元性金属の具体例としては、
基体中の還元剤の構成にもよるが、たとえばW、Mo、T
a、Cr、Si、Mgなどがあげられ、少なくとも1種の金属
を選択すればよい。
Specific examples of the specific reducing metal include:
Depending on the composition of the reducing agent in the substrate, for example, W, Mo, T
Examples include a, Cr, Si, and Mg, and at least one metal may be selected.

【0020】また、特定の還元性金属の粒径は使用する
アルカリ土類金属酸化物の粒径にもよるが10μm以下、
さらには2〜7μmが好ましい。粒径が10μmをこえる
と、添加濃度が同じでも特定の還元性金属の総表面積が
10μm以下のばあいと比べて小さくなり、充分な導電性
向上効果がえられず、しかも還元反応が起こりにくくな
るからである。
The particle size of the specific reducing metal depends on the particle size of the alkaline earth metal oxide used, but is 10 μm or less,
Furthermore, 2-7 micrometers is preferable. If the particle size exceeds 10 μm, the total surface area of the specific reducing metal will increase even if the added concentration is the same.
This is because when it is 10 μm or less, it becomes smaller, a sufficient effect of improving the conductivity cannot be obtained, and the reduction reaction is less likely to occur.

【0021】特定の還元性金属の金属混合層中の割合は
10〜50%、さらには20〜40であるのが好ましい。該割合
が10%未満では前記の充分な効果がえられず、50%をこ
えると電子放射特性が減少する傾向がある。
The ratio of the specific reducing metal in the metal mixed layer is
It is preferably 10 to 50%, more preferably 20 to 40%. If the ratio is less than 10%, the above-described sufficient effect cannot be obtained, and if it exceeds 50%, the electron emission characteristics tend to be reduced.

【0022】前記アルカリ土類金属酸化物としては、バ
リウムの他、ストロンチウム、カルシウムなどの酸化物
があげられ、粒径3〜10μmのものが好ましい。
Examples of the alkaline earth metal oxides include oxides of strontium and calcium in addition to barium, and those having a particle size of 3 to 10 μm are preferable.

【0023】アルカリ土類金属酸化物の金属混合層中の
割合は50〜90%、さらには60〜70%であるのが好まし
い。該割合が50%未満では充分な電子放射特性がえられ
ず、90%をこえると特定の還元性金属および希土類金属
酸化物の濃度が減少し高電流密度動作での寿命特性の改
善効果が現われにくくなる。
The proportion of the alkaline earth metal oxide in the metal mixed layer is preferably 50 to 90%, more preferably 60 to 70%. If the ratio is less than 50%, sufficient electron emission characteristics cannot be obtained, and if it exceeds 90%, the concentration of specific reducing metal and rare earth metal oxides decreases and the improvement effect of life characteristics in high current density operation appears. It gets harder.

【0024】前記希土類金属酸化物としては、たとえば
酸化スカンジウム、酸化イットリウムなどがあげられ
る。
Examples of the rare earth metal oxides include scandium oxide and yttrium oxide.

【0025】希土類金属酸化物の金属混合層中の割合は
0.01〜25%、好ましくは0.1〜10%である。該割合が0.0
1%未満では反応式(IV)で表わされる中間層分解の効果
が小さく、25%をこえると充分な初期電子放射特性がえ
られなくなる。
The ratio of the rare earth metal oxide in the metal mixed layer is
It is 0.01 to 25%, preferably 0.1 to 10%. The ratio is 0.0
If it is less than 1%, the effect of decomposition of the intermediate layer represented by the reaction formula (IV) is small, and if it exceeds 25%, sufficient initial electron emission characteristics cannot be obtained.

【0026】前記金属混合層の厚さは10〜40μmが好ま
しく、20〜30μmであるのがさらに好ましい。厚さが10
μm未満では電子放射物質層の導電性改善向上が不充分
となる傾向があり、40μmをこえると初期および寿命特
性中の充分な電子放射特性がえにくくなるためである。
The thickness of the metal mixed layer is preferably 10 to 40 μm, more preferably 20 to 30 μm. Thickness 10
This is because if the thickness is less than μm, the improvement in the conductivity of the electron emitting material layer tends to be insufficient, and if it exceeds 40 μm, it is difficult to obtain sufficient electron emitting properties in the initial and life characteristics.

【0027】前記金属混合層上には、陰極に充分な電子
放射能力を付与せしめるため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含有する電子放射物質層が
被着形成されている。このように金属混合層上に電子放
射物質層を設け、2層構造にしたのは、金属混合層のみ
のばあい、含有される特定の還元性金属および希土類金
属酸化物によりアルカリ土類金属酸化物の金属混合層上
面における占有率が少なくなり、充分な電子放射がえら
れないからである。
An electron emitting material layer containing an alkaline earth metal oxide containing at least barium is deposited on the metal mixed layer in order to impart sufficient electron emitting ability to the cathode. In the case where only the metal mixed layer is formed by providing the electron emitting material layer on the metal mixed layer as described above, only the metal mixed layer has a specific reducing metal and rare earth metal oxide contained therein, and the alkaline earth metal oxide is oxidized. This is because the occupation ratio on the upper surface of the metal-mixed layer of the product becomes small and sufficient electron emission cannot be obtained.

【0028】前記アルカリ土類金属酸化物としては、バ
リウムの他、ストロンチウム、カルシウムなどの酸化物
があげられる。
Examples of the alkaline earth metal oxide include oxides of strontium, calcium and the like in addition to barium.

【0029】電子放射物質層の厚さは、50〜100μm程
度であるのが好ましい。
The thickness of the electron emitting material layer is preferably about 50 to 100 μm.

【0030】つぎに本発明の電子管陰極の製法の一例を
説明する。
Next, an example of a method for producing the electron tube cathode of the present invention will be described.

【0031】まず基体金属をスリーブに溶接したのち、
洗浄、水素処理などの熱処理を行なって表面の汚れや酸
化層を除去する。
First, after welding the base metal to the sleeve,
Heat treatment such as cleaning and hydrogen treatment is performed to remove surface dirt and oxide layer.

【0032】ついで特定の還元性金属粉末、アルカリ土
類金属の炭酸塩の粉末および希土類金属酸化物粉末をニ
トロセルロースなどのバインダーに酢酸ブチルなどの有
機溶媒とともに混合して懸濁液を調製し、スプレー法な
どの方法により基体上に塗布することにより、金属混合
層を設ける。前記バインダー、有機溶媒の使用割合にと
くに限定はない。
Then, a specific reducing metal powder, an alkaline earth metal carbonate powder and a rare earth metal oxide powder are mixed with a binder such as nitrocellulose together with an organic solvent such as butyl acetate to prepare a suspension. The metal mixed layer is provided by applying it on the substrate by a method such as a spray method. The ratio of the binder and the organic solvent used is not particularly limited.

【0033】つぎに、前記金属混合層上に、アルカリ土
類金属の炭酸塩の粉末をニトロセルロース、酢酸ブチル
などと混合して調製した懸濁液を、スプレー法などによ
り塗布することにより、本発明の電子管用陰極が製造さ
れる。
Next, a suspension prepared by mixing powder of carbonate of an alkaline earth metal with nitrocellulose, butyl acetate or the like is applied onto the metal mixed layer by a spray method or the like to form a suspension. The cathode for an electron tube of the invention is manufactured.

【0034】以上のような本発明の電子管用陰極は、テ
レビ管用ブラウン管や撮像管に適用することができ、と
くに高電流密度動作が可能であるので投射型または大型
テレビの高輝度化が実現できる。
The above-described cathode for an electron tube of the present invention can be applied to a cathode ray tube for a television tube or an image pickup tube, and can operate at a high current density, so that a high brightness of a projection type or a large-sized television can be realized. .

【0035】つぎに本発明の一実施例を図1に基づいて
さらに具体的に説明する。図1において、(1) は基体、
(2) はスリーブ、(3)はヒータ、(4)は金属混合層、(5)
は電子放射物質層である。ヒータ(3)を加熱することに
よって電子放射物質層(5)から熱電子が放出せしめられ
る。 実施例1および比較例1 まず、主成分ニッケルで微量のマグネシウム(0.05%)、
シリコン( 0.05%)からなる基体(1)をスリーブ(2)に溶
接したのち、還元性雰囲気にて熱処理した。つぎに粒径
が5μmのタングステン粉末、粒径が10μmの酸化スカ
ンジウム粉末および粒径が5μmの3元炭酸塩粉末(バ
リウム、ストロンチウム、カルシウムの炭酸塩)をそれ
ぞれ30%、5%、65%の割合になるように計量したもの
100gと、バインダーであるニトロセルロース10gと有
機溶媒である酢酸ブチル200mlとを混合し、懸濁液を調
製した。えられた懸濁液をスプレー方法によって基体
(1)上に塗布し、厚さ25μmの金属混合層(4)を形成し
た。
Next, one embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIG. In FIG. 1, (1) is a substrate,
(2) sleeve, (3) heater, (4) metal mixed layer, (5)
Is an electron emitting material layer. By heating the heater (3), thermoelectrons are emitted from the electron emitting material layer (5). Example 1 and Comparative Example 1 First, a main component of nickel, a trace amount of magnesium (0.05%),
The base (1) made of silicon (0.05%) was welded to the sleeve (2) and then heat-treated in a reducing atmosphere. Next, tungsten powder with a particle size of 5 μm, scandium oxide powder with a particle size of 10 μm, and ternary carbonate powder with a particle size of 5 μm (barium, strontium, calcium carbonate) were added at 30%, 5%, and 65%, respectively. Weighed in proportion
A suspension was prepared by mixing 100 g, 10 g of nitrocellulose as a binder and 200 ml of butyl acetate as an organic solvent. The obtained suspension is sprayed onto a substrate
It was applied onto (1) to form a metal mixed layer (4) having a thickness of 25 μm.

【0036】つぎにバリウム、ストロンチウム、カルシ
ウムの炭酸塩とバインダーであるニトロセルロースおよ
び有機溶剤である酢酸ブチルとを混合し、懸濁液を調製
した。えられた懸濁液をスプレー法によって塗布し、厚
さ60μmの電子放射物質層(5)を形成して、図1に示す
ような陰極を作製した。
Then, barium, strontium, and calcium carbonate, a binder, nitrocellulose, and an organic solvent, butyl acetate, were mixed to prepare a suspension. The obtained suspension was applied by a spray method to form an electron-emitting substance layer (5) having a thickness of 60 μm, and a cathode as shown in FIG. 1 was produced.

【0037】えられた電子管用陰極を通常のテレビジョ
ン装置用CRT に装着し、通常の排気工程をへて完成した
CRTを、電流密度2A/cm2の条件で動作させて寿命試験を
実施した。結果を図2に示す。
The cathode for the electron tube thus obtained was attached to a CRT for an ordinary television device and completed by an ordinary exhaust process.
A life test was carried out by operating the CRT under the condition of a current density of 2 A / cm 2 . The results are shown in Figure 2.

【0038】また比較例として前記電子管用陰極におけ
る金属混合層(4)および電子放射物質層(5)のかわりに、
7%の酸化スカンジウム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を形成した従来の電子管用陰極
を同様に評価した。
As a comparative example, instead of the metal mixed layer (4) and the electron emitting material layer (5) in the cathode for an electron tube,
A conventional cathode for an electron tube having an electron emitting material layer formed of an alkaline earth metal oxide containing 7% scandium oxide was similarly evaluated.

【0039】図2から、本発明の電子管用陰極のエミッ
ション電流の劣化が従来のものと比較して著しく少ない
ことがわかる。
From FIG. 2, it can be seen that the deterioration of the emission current of the cathode for an electron tube of the present invention is significantly less than that of the conventional one.

【0040】このように本発明の電子管用陰極の寿命特
性が良好な要因は、以下のように推測される。
The reason why the life characteristic of the cathode for an electron tube of the present invention is good is presumed as follows.

【0041】すなわち、基体(1)と金属混合層(4)の界面
で式(I) 、(II)に示した反応に基づいて過剰Baの供給が
行われる。さらにそれに加えて、金属混合層中のWも式
(V): 2BaO + 1/3W → Ba + 1/3Ba3W06 (V) のように反応して過剰Baの生成に寄与する。さらに金属
混合層(4)中にWおよびSc2O3 が共存しているため、中
間層分解効果を有するScの生成にも寄与する。また、生
成した過剰Baを消失させる原因となっている高電流密度
動作領域での局所的なジュール熱の発生を、導電材であ
るW粉末が抑えて、過剰Baの濃度向上に寄与する。
That is, excess Ba is supplied at the interface between the substrate (1) and the metal mixed layer (4) based on the reactions shown in the formulas (I) and (II). In addition to that, W in the metal mixed layer also has the formula
(V): It reacts as 2BaO + 1 / 3W → Ba + 1 / 3Ba 3 W0 6 (V) and contributes to the formation of excess Ba. Furthermore, since W and Sc 2 O 3 coexist in the metal mixed layer (4), it also contributes to the production of Sc having an intermediate layer decomposition effect. Further, the W powder as the conductive material suppresses the local generation of Joule heat in the high current density operating region, which causes the generated excess Ba to disappear, and contributes to the improvement of the concentration of excess Ba.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明の電子管用陰極
は、従来の酸化物陰極では困難であった2A/cm2 以上の
高電流密度動作を可能にする。
As described above, the cathode for an electron tube of the present invention enables a high current density operation of 2 A / cm 2 or more, which has been difficult with the conventional oxide cathode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電子管用陰極の一部拡大断面図であ
る。
FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a cathode for an electron tube of the present invention.

【図2】エミッション電流の経時変化を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing changes with time of emission current.

【図3】従来の電子管用陰極の一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a conventional cathode for an electron tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基体 4 金属混合層 5 電子放射物質 1 substrate 4 metal mixed layer 5 electron emitting material

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主成分がニッケルであり、少なくとも1
種の還元剤を含む基体上に金属混合層を形成し、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を
含有する電子放射物質層を被着形成した電子管用陰極で
あって、前記金属混合層が基体中の還元剤の少なくとも
1種よりも還元性が小さいかまたは等しく、かつニッケ
ルよりも還元性が大きい金属粉末と、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属酸化物と、希土類金属酸化物
とを含有し、該希土類金属酸化物の含有率が0.01〜25重
量%の層である電子管用陰極。
1. The main component is nickel, and at least 1.
A cathode for an electron tube, wherein a metal mixed layer is formed on a substrate containing one kind of reducing agent, and an electron emitting material layer containing an alkaline earth metal oxide containing at least barium is formed on the metal mixed layer, the metal being A metal powder whose mixed layer is less than or equal to at least one reducing agent in the substrate and more reducible than nickel, an alkaline earth metal oxide containing at least barium, and a rare earth metal oxide. And a rare earth metal oxide content of 0.01 to 25% by weight in a layer for an electron tube.
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