專利名稱：氧化物陰極的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陰極，該陰極具有一個主要含鎳并涂有一層含有堿土金屬氧化物和至少含有鋇的電子發(fā)射材料的支承體。
一般說來這類陰極是大家所熟悉的，例如在一九六八年第二十五期的《電子學與電子物理學進展》(第211至275頁)中就有介紹。這種陰極的電子發(fā)射是基于鋇從氧化鋇中的釋放過程進行的。除氧化鋇外，電子發(fā)射材料通常還含有氧化鍶，有時也含有氧化鈣。
電子的實際發(fā)射過程主要是由一些遍布電子發(fā)射材料中電子有效逸出功最低的小區(qū)域(所謂“區(qū)段”)來保證的。實際上，逸出功稍高的區(qū)段幾乎不能使陰極產生電子流。
因此為提高電子的發(fā)射效率，最好盡量增加可能有的逸出功最小的區(qū)段在總區(qū)段分布中的數目。
為達到此目的，因此本發(fā)明的陰極具有這樣的特點，即所采用的電子發(fā)射材料含有氧化銪、氧化鐿或氧化镥這些氧化物中的至少一種氧化物。
在一個最佳實施例中，電子發(fā)射材料中含有上述一種氧化物的重量百分比為0.2～25%，在另一實施例中則最多為5%。
從實驗中我們意外地證實了特別當加入氧化銪可以顯著改善本說明書開端所述的那種陰極的零時電子發(fā)射情況，而加入氧化鐿時情況也有所改善。加入了氧化銪的陰極，其飽和電流增加28%，其一系列其它零時電子發(fā)射性能也得到改善。
舉例說，當加入2%重量百分比的氧化銪和當加入2.5%重量百分比的氧化鐿時，在標準狀態(tài)下測出的受空間電荷限制的電流比不加任何氧化物的陰極高4%左右。
確實加入氧化镥實質上幾乎不能對零時電子發(fā)射過程有任何改善，但我們發(fā)現，要提高陰極使用壽命的有關性能，極其合適的作法是分別或共同加入其它兩種氧化物的一種。
在這方面值得一提的是，歐洲專利申請書EP0，210，805提出了加入氧化釤和氧化銩以及一些其它稀土金屬來延長使用壽命，其中特別是以加氧化鈧或氧化釔為最佳。
但我們發(fā)現，該專利申請書所提出的加入氧化物的作法，對改善零時電子發(fā)射的作用非常小或沒有作用，而且這甚至可能會使電子的初始發(fā)射情況在某種程度上變差，采用氧化鈧時更為顯著(還可參看，例如，EP0，204，477中的圖3)。
在壽命試驗中可非常明顯地看到加入氧化镥的有利作用。我們發(fā)現，發(fā)射層中共同加入了大約2重量%的氧化銪和大約2.5重量%的氧化镥的陰極要比發(fā)射層中加入了大約5重量%的氧化釔的陰極優(yōu)越。
現參看一個實施例和附圖，以舉例的方式更詳細地說明本發(fā)明的內容。
附圖中，

圖1是本發(fā)明的陰極的橫向剖視示意圖。
在本實施例中，圖1的陰極1包括一筒形鎳鉻合金陰極支架3，支架上有一個帽7。帽7主要由鎳組成，還可以包含象硅、鎂、錳、鋁和鎢之類的還原劑(reducingmeans)。陰極支架3裝有螺旋形繞制的燈絲4，燈絲4包括繞制成螺旋狀的金屬芯5和電絕緣氧化鋁層6。
帽7上設有大約70微米厚的電子發(fā)射材料層2，這可借助于，例如，噴涂法或借助于美國專利USP4，197，152中所述的方法涂敷。層2，舉例說，可包括氧化鋇和氧化鍶的混合物，該混合物可以通過先制備碳酸鋇鍶或氧化鋇、氧化鍶和氧化鈣的混合物然后將它們分解而成。
根據本發(fā)明，層2還可包含大約2重量%的氧化銪(按碳酸鋇鍶量的百分比計算)，在噴涂時以粉末狀添加到噴涂用的懸浮液中。如此可以得到電子發(fā)射性能得以改善的陰極。
前面說過，在本發(fā)明的這種(含氧化銪的)陰極上測出的飽和電流比不加氧化銪的陰極高28%左右。往噴涂懸浮液中添加氧化銪或氧化釔對電子發(fā)射所起的改善效果也可以在陰極制成和激發(fā)之后馬上進行的試驗(即所謂零時試驗)的所謂空間電荷區(qū)中看出來。在另外的同一調節(jié)情況下測定發(fā)射電流，該發(fā)射電流比同樣的陰極但不加氧化銪或氧化釔時的發(fā)射電流高4%。
此外，在陰極射線管中的發(fā)射電流，在燈絲兩端的燈絲電壓下降時，相對于該發(fā)射電流實質上進一步只藉熱能確定時所依據的點(即所謂向上轉移點roll-offpoint)低10%所在的那個點要比不加氧化銪或氧化釔的陰極低0.2伏。
因此本發(fā)明的陰極可以使其在至少低0.2伏的燈絲電壓下工作，而使電子發(fā)射情況保持不變。這意味著陰極可選用大約低25℃的溫度，這在實際應用中就相當于使使用壽命大約延長一倍。
從壽命試驗中意外地發(fā)現，加有氧化镥時，無論是否同時加入氧化銪或氧化鐿，即使燈絲電壓不變，發(fā)射性能的變化也比一般陰極小得多。因此這些陰極在負荷相等或更高的情況下使用壽命延長了。
從下面的試驗結果可以說明這一點。對發(fā)射材料層加有不同添加物的陰極在工作2000小時之后在7伏燈絲電壓下測定它們的發(fā)射性能，這個試驗條件可與大約10，000小時的實際工作時間相比較。
在該壽命試驗前后在6.3伏燈絲電壓下測定發(fā)射情況，這是在2.2安/平方厘米的陰極負荷下通以電流30秒鐘之后進行的(即所謂測定△ik值)
加到發(fā)射層的添加物的類型發(fā)射下降率(△ik)(%)不加(參照)412.5重量%的Lu2O318.52.5重量%的Yb2O392重量%的Eu2O3+ 102.5重量%的Lu2O35重量%的Y2O318在采用添加物的情況下所獲得的陰極，其長期發(fā)射性能提高了1～3倍，同時值得注意的是，同時加有氧化銪和氧化镥的陰極其效果比加有等量(總量)氧化釔陰極的效果要好得多?？磥硪膊⒉慌懦捎谏晕⒏淖兲砑游锏陌俜直榷@得的進一步改善。
當然，本發(fā)明并不局限于上述實施例，而本技術領域的專業(yè)人員是可能在本發(fā)明范圍內作出各種變更的。除氧化镥外，還可往氧化銪或氧化鐿中加入氧化鋱，同時陰極也可制成各種形狀(圓柱形，凹形，凸形等)。
權利要求
1.一種陰極，具有一個主要含鎳并涂有一層含有堿土金屬氧化物和至少含有鋇的電子發(fā)射材料的支承體，該陰極的特征在于，所述電子發(fā)射材料含有氧化銪、氧化鐿或氧化镥這三種氧化物中的至少一種氧化物。
2.如權利要求1所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料含有0.2～25%重量百分比的一種或一種以上的所述氧化物。
3.如權利要求2所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料含有至多5%重量百分比的一種或一種以上的所述氧化物。
4.如權利要求1、2或3中所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料含有氧化銪和氧化镥的組合物。
5.如權利要求1、2或3中所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料含有氧化鐿和氧化镥的組合物。
6.如以上任一權利要求中所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料還含有氧化鋱。
7.如1至6任一權利要求所述的陰極，其特征在于，所述電子發(fā)射材料主要含有氧化鋇和氧化鍶。
8.如1至7任一權利要求所述的陰極，其特征在于，所述支承體含有還原劑。
9.配備有1至8任一權利要求所述陰極的一種電子束管。
全文摘要
例如含BaO·SrO作為電子發(fā)射材料的氧化物陰極的零時電子發(fā)射情況的改善。這是通過加入氧化銪或氧化鐿的方法來實現的。此外，添加氧化镥以改善陰極的種種使用壽命性能。
文檔編號H01J1/20GK1030845SQ88104518
公開日1989年2月1日 申請日期1988年7月20日 優(yōu)先權日1987年7月23日
發(fā)明者皮特勒斯·雅各布斯·安東尼厄斯·馬麗亞·德克斯 申請人:菲利浦光燈制造公司