[发明专利]电子管阴极

说明书

本发明涉及电子管阴极，它具有在高电流密度下，在较长时间内稳定的电子发射特性。

较高分辨率的彩色显像管、数据显示管和摄像管已经开始需要具有在高电流密度下，较长时间内稳定的电子发射特性的电子管阴极。

作为满足这些要求的方法，如下的一些建议已经达到这样的特性。

例如，日本专利公开61-271732和日本专利公开62-22347披露了在基金属上的碱土金属氧化物中粉末钪氧化物的分布。由钪氧化物和碱土金属氧化物(例如BaO)之间反应生成的合成氧化物Ba_xSc_yO_z被分布和包含入电子发射材料中，而且在阴极工作过程中该合成氧化物进行缓慢的热分解，形成过量Ba和BaO，它们被逸出进入电子发射材料中。因此，在碱土金属氧化物层中的过量Ba和BaO的浓度甚至在阴极工作好久之后仍保持高的程度，从而维持了极好的电子发射特性。

日本专利公开62-90820，开平1-311530和开平1-311531披露了碱土金属氧化物层中钡和钪的合成氧化物的分布。

日本专利公开63-310535和63-310536披露在碱土氧化物层中晶化棱柱形多面体或十二面体的钪氧化物的分布。

日本专利公开62-198029披露在基金属上安置两层电子发射材料，而在基金属面上的一层用来分布钪化合物。

然而，在如上所述的惯用技术中远未给出稳定地批量生产这种阴极的依据。本发明人已进行批量生产测试，以检查在碱土金属氧化物层中采用现有技术制造的分布和浸渍钪氧化物的电子管用阴极产品。本发明人已经发现两个问题：(1)问题之一是，为了稳定电子发射特性的老炼需要一段长的时间，以及(2)另一问题是，在预定比率下，使钪氧化物均匀地在碱土金属氧化物层中扩散是困难的，因此，各个电子管的电子发射特性彼此不同。

人们发现这样的问题：在碱土金属氧化物层中分布的钡和钪的粉末复合氧化物(钪酸钡)不能在碱土金属碳酸盐中均匀地分布(碳酸盐覆在基金属上，并在真空中加热，以生成氧化物)，结果在层中的钪酸钡的含量根据每个阴极而变化，各电子管的电子发射特性从而变得彼此不同。

另外，在阴极中，用钪酸钡层或有分布的钪氧化物的碱土金属氧化物层直接覆盖在金属上，在阴极工作期间覆盖层与基金属之间的粘接强度会降低，并且在极端情况下，覆盖层会脱落。在所说覆盖层中含有较大量的钪复合物时，这些现象就会更加明显。

本发明的目的是解决上述存在的这些问题，并且提供不存在性能偏差的、在高电流密度下能保证长时间有稳定电子发射特性的电子管阴极。

如下所述，就能达到稳定地提供无性能偏差的电子管阴极的目的：在固定于阴极套筒上以覆盖该套筒一端的基金属面上并具有碱土金属氧化物层的电子管阴极中，钪酸钡分布并包含入碱土金属氧化物层内，且其形状被做成与形成碱土金属氧化物的碳酸盐的形状几乎完全相同，同时，钪酸钡粒子的平均尺寸近似于碳酸盐粒子的平均尺寸。

上述粒子的平均尺寸是用公知的Coulter计量器方法测量，该方法是建立在Coulter原理上的。

Coulter计量器方法是按照如下方式测量粒子尺寸的方法：充填了电解液的开孔管被浸入电解液中，而电极安置在开孔管的内部和外部，开孔管的内外都处于电解液中，它们被有孔的管壁隔开。在这个条件下，将电压加到两电极之间，使电流通过电解液在两个电极之间流过。这时，悬浮了细小粒子的电解液通过开孔被吸入，而单个被测粒子也通过开孔。在这种情况下，相当于被测粒子体积的电解液容量由细小的粒子所替换，而且两种电解液之间的电阻改变，测量出该电阻的变化，以获得粒子尺寸的大小。

包含在碱土金属氧化物层中钪酸钡的平均含量按Ba₂Sc₂O₅含量计应该大于0.01wt％(重量百分率)而低于10wt％，假如钪酸钡含量按Ba₂Sc₂O₅含量计低于或等于0.01wt％时，电子发射特性改进的效果不明显，如等于或大于10wt％时，则电子发射材料层显地趋向于从基金属表面脱落，这两种情况都是不利的。

用来形成碱土金属氧化物的碳酸盐类似针状。由该材料形成的氧化物也继承了这种形状。要求钪酸钡具有类似的针状，更具体地说，它应该是杆状的，其长度最好比厚度的1.4倍大。