[发明专利]电子管用阴极

说明书

本发明涉及电子束管等使用的电子管用阴极，尤其是涉及抑制电子束管在长时间运行时截止电压变化的技术。

图17给出了日本特开平3-257735号公报公布的电视机用显象管历来用的阴极例子。图中1是含有微量硅(Si)、镁(Mg)等还原性元素并以镍(Ni)作主要成分、一端封住的帽状基体金属，其侧壁部分被焊接固定在略呈圆筒状的套管4的一端上。2是电子发射物质层，这个电子发射物质层2是由在至少含有钡(Ba)、其次含有锶(Sr)和钙(Ca)的三元碱土金属氧化物21内分散着氧化钪等稀土金属氧化物22而构成的。3是配置在上述套管4内的加热器，依靠这个加热器3的加热，使基体金属1加热，热电子从电子发射物质层放出。5是在基体金属1上形成的、由比基体金属内含有的还原性元素的还原性小而且比作为基体金属1的主要成分镍(Ni)的还原性大的金属构成的金属层。在此金属层5的上面涂覆形成电子发射物质层2。

以下就如此构成的电子管用阴极的制造方法给予说明。首先，在基体金属1的表面形成作为金属层5的钨(W)，厚度为0.2～2微米。其次涂覆形成电子发射物质层2。其涂覆的次序为：首先、把氧化钪与钡、锶、钙三元碳酸盐用硝化纤维粘结剂和醋酸丁酯构成的有机溶剂共同混合制成悬浊液，接着把这种悬浊液用喷涂法等涂布在基体金属1的顶部形成的金属层5上形成。在涂布了电子发射物质层后，把此阴极装入电子枪内，其次，在显象管排气过程中，依靠加热器3加热。在此期间，三元碳酸盐热分解变化为碱土类金属氧化物21。排气工序之后，接着进行高温加热激活。在此期间，由于碱土类金属氧化物21的一部分还原，电子发射物质层2激活，具有半导体性质，在基体金属1上由碱土类金属氧化物21和稀土类金属氧化物22的混合物构成电子发射物质层2。

在此激活工序中，碱土类金属氧化物21的一部分进行如下反应。即：基体金属中含有的硅、镁等还原性元素通过扩散，迁移到金属层5和电子发射物质层2之间的界面上，与碱土类金属氧化物21反应。例如，作为碱土金属氧化物21以氧化钡(BaO)为例，进行下式1、2一类的反应：

                …(1)

                      …(2)

这个反应的结果，在金属层5上涂覆形成的碱土金属氧化物21即氧化钡(BaO)的一部分被还原，形成氧欠缺型半导体，电子发射容易。

同时，碱土金属氧化物21与金属层5的成分钨进行式3所示的反应，同样形成氧欠缺型半导体。

             …(3)

一般，在氧化物阴极的场合，由于上述反应时生成的付生成物中称为中间层的硅酸钡(Ba₂SiO₄)、氧化镁(MgO)以及钨酸钡(Ba₃WO₆)集中在金属层5和电子发射物质层2的界面上形成，因此，由于这个中间层的影响，抑制了镁、硅和钨的扩散速度，其结果，引起过剩钡(Ba)的供给不足，限制了高密度电流的运行。另一方面，在电子发射物质层2内含有稀土类金属氧化物22的场合，以氧化钪的场合为例，阴极工作时在金属层5和电子发射物质层2的界面上，在基体金属1和金属层5内扩散迁移的还原剂的一部分与氧化钪反应，如下式4所示，生成少量金属状钪，这个金属状钪存在于上述界面。

                    …(4)

因为这个金属状钪对于金属层5上形成的中间层，例如Ba₂SiO₄，有分解作用，如下式5所示，因而改善了过剩钡(Ba)的供给，认为与不含稀土类金属氧化物22的场合相比，可能运行在更高电流密度下。这样一来，其优点是：在基体金属1上形成金属层的电子管用阴极，由于游离钡生成丰富，有可能在高电流密度下运行。

          …(5)