[发明专利]电子管阴极

说明书

本发明涉及用于布老恩管等的电子管阴极。

图3表示在日本特开平3-257735号公报中披露的以往的电子管阴极，图中，1是由主成分为镍且包含微量的硅(Si)、镁(Mg)等还原性元素的材料构成的基体。5是以包含钡、锶或/和钙的碱土类金属氧化物11作为主成分，包含0.1-20wt％的氧化钪等稀土类金属氧化物12的电子发射材料层。2是镍等构成的阴极套筒。3是设置于基体1内的热丝，通过加热从电子发射材料层5发射热电子。

下面，对所述结构的电子管阴极的制造方法及其特性进行说明。首先，用真空蒸镀等方法在基体上面覆盖形成膜厚1μm左右的例如钨等有还原性的金属。接着，将钡、锶、钙三元碳酸盐和预定量的氧化钪与粘合剂及溶剂共同混合，制成悬浊液。然后，用喷射法按约80μm的厚度将该悬浊液涂敷在基体1上。之后，在布老恩管真空排气工艺中通过热丝3对其进行加热，碳酸盐变为氧化物。然后，在称为激活工艺的工艺中，通过气体中的微量还原剂及所述金属层的还原作用，形成还原碱土类金属氧化物一部分来作为电子发射源的自由钡。

在该工艺中，认为碱土类金属氧化物的一部分如下那样发生反应，生成自由钡。即，在基体1中包含的硅、镁等还原剂通过扩散移动到电子发射材料层5与基体1的界面，与碱土类金属氧化物反应。例如，碱土类金属氧化物是氧化钡(BaO)，那么发生下面的式1、2那样的生成自由钡的反应。

    …    (1)

                 …    (2)

此外，在金属层4与电子发射材料层5的界面上，通过钨具有的还原作用使氧化钡还原，同样地生成自由钡。

    …    (3)

在电子发射材料层5中添加氧化锶12，其目的在于可防止起因于所述式(1)-(3)中生成的硅酸钡(2Ba₂SiO₄)、氧化镁(MgO)、钨酸钡(Ba₃O₆)等的中间层的形成。该中间层形成于电子发射材料层与基体的界面上，引起还原剂的扩散障碍。

此外，在以往的电子管阴极中，在基体上形成由钨等构成的金属层是为了如所述式(3)所示那样来生成自由钡。金属层的厚度在2μm以下是由于如果金属层的厚度为2μm以下的厚度，那么将会妨碍气体中的还原元素向电子发射材料中的扩散。

图4表示采用这样获得的电子管阴极的布老恩管电子枪的一例。图中，6是控制电极、7是加速电极、8是聚焦电极、9是高压电极、20是电子管阴极。在通常的电视机或显示器中，施加于控制电极6、加速电极7、聚焦电极8、高压电极9上的电压被固定，从电子管阴极20发射的电子量即阴极电流通过调制施加于电子管阴极20自身上的电压来进行控制。例如，在以控制电极6的电压为基准的情况下，在电子管阴极20上施加从0V至截止电压的电压。此外，在加速电极7上施加正的几百伏的电压，使电子管阴极20的电压接近控制电极6的电压，通过控制电极6的电子通孔，从加速电极7浸透电场，于是电子射向显示屏盘。此外，设置聚焦电极8和高压电极9，用于对从电子管阴极20射出的电子进行聚焦和加速。

那么，布老恩管的特性之一是所述的截止电压。其中截止电压被定义为“在固定阴极以外的电压的状态下，开始从阴极产生电子发射时的阴极电压”，但一般来说，由阴极、控制电极、加速电极这三要素来决定，依照各电极的间隔、电极厚度、电子通孔的形状，根据电子枪的种类将其设定在预定的电压范围。但是，在有所述钨金属的电子管阴极中，工作中钨与作为基体主成分的镍相互扩散，伴随形成合金时的体积膨胀而塑性变形，以及伴随阴极反复加热冷却的基体金属的屈服而发生塑性变形。特别是，在基体整个面上形成金属层的情况下，确认这种变形变大。此外，已知即使是电子发射材料层本身，因长时间工作中的蒸发、烧结等也会产生收缩，由这两个方面导致阴极和控制电极之间的间隔随时间变化，即成为截止电压随时间变化的一个原因。