專利名稱：電子槍用陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于陰極射線管的電子槍用陰極，特別是關(guān)于確保有助于生成鋇自由基的還原性元素的擴(kuò)散路徑、在高電流密度下可長時間使用的電子槍用陰極。
陰極射線管是將從電子槍放射出的電子用高電壓加速后，使之沉陷(landing)于屏幕的熒光體上，通過該熒光體的激勵發(fā)光顯示圖像的裝置。
圖5所示的是在這樣的陰極射線管中用于電子放射的電子槍用陰極的一般的結(jié)構(gòu)。圖中套管(sleeve)2的內(nèi)部設(shè)有加熱器(heater)4，在其上設(shè)有以鎳(Ni)為主成分的含有微量的硅(Si)和鎂(Mg)那樣的還原性元素的蓋狀基體金屬6，在其上設(shè)有以至少含有鋇的堿土金屬氧化物為主成分的電了放射物質(zhì)層8。
這樣設(shè)置的氧化物陰極以從加熱器發(fā)出的熱量為能源，金屬氧化物和還原性金屬發(fā)生反應(yīng)，利用在此生成的鋇自由基放射熱電子。上述電子槍用陰極的電子放射能力依金屬氧化物中存在的鋇自由基的供給量而定。但是，最近，陰極射線管有高精細(xì)化和大型化的趨勢，因此要求開發(fā)在高電流密度下可長時間提供鋇自由基的陰極。
因此，在本申請人的在先申請中，大韓民國公開特許公報第96-15634號公開了，使在含有堿土金屬氧化物的電子放射物質(zhì)層中同時含有鑭(La)化合物和鎂(Mg)化合物，或者進(jìn)一步使含有La-Mg復(fù)合化合物，以抑制鋇自由基的蒸發(fā)消耗的陰極。
但是，上述陰極如圖6所示，在基體金屬6和電子放射物質(zhì)層8的界面之間生成由反應(yīng)生成物組成的中間層10，在2～3A/cm2的高電流密度下就會招致壽命縮短。
中間層10是通過將有助于電子放射的鋇自由基的金屬氧化物即碳酸鋇熱分解出的氧化鋇和作為還原劑即硅及鎂的反應(yīng)生成的。
(1)(2)通過反應(yīng)式1和反應(yīng)式2生成的鋇自由基有助于電子放射，但隨之產(chǎn)生象MgO和Ba2SiO4那樣的生成物，在基體金屬6和電子放射物質(zhì)層8的界面上形成中間層10。
這樣形成的中間層10成為阻擋層，妨礙基體金屬6中所含還原劑的后期擴(kuò)散，使需要還原劑的鋇自由基的生成反應(yīng)變得困難，因而使陰極的壽命縮短。此外，還存在著由于上述中間層具有高電阻，從而阻礙電子放射電流，限制可放射的電流密度的問題。
另一方面，日本公開特許公報平3-257735號公開了在基體金屬和電子放射物質(zhì)層之間設(shè)置具有與硅、鎂相同或更低、但比鎳高的還原性的金屬層，在上述電子放射物質(zhì)層中含有稀土金屬氧化物，用該稀土金屬氧化物分解反應(yīng)生成物，使上述金屬層的還原性元素有助于鋇自由基的生成的電子槍用陰極。
但是，上述陰極在生成鋇自由基的同時進(jìn)一步形成附加的反應(yīng)生成物，雖然使用初期性能穩(wěn)定，但隨著時間的推移，存在著壽命急劇下降的問題。
本發(fā)明的目的是，通過確?；w金屬中所含還原劑的后期擴(kuò)散路徑，順利實(shí)現(xiàn)鋇自由基的生成，從而實(shí)現(xiàn)在高電流密度負(fù)荷下的長壽命。
作為實(shí)現(xiàn)上述目的的手段，本發(fā)明提供在以鎳為主成分，至少含有一種還原性金屬的基體金屬上面，設(shè)置主成分為鎢、鋯-鎢或鎢-鎳的金屬層，在該金屬層上面設(shè)置含有至少含有鋇的堿土金屬氧化物層的電子放射物質(zhì)層的電子槍用陰極。
在此，本發(fā)明之金屬層是在基體金屬之上涂布鎢、鋯-鎢或鎢-鎳，將此進(jìn)行熱處理得到的，設(shè)置時使它具有比上述基體金屬的平均粒徑小的粒徑。
此外，本發(fā)明還包含在上述電子放射物質(zhì)層之上設(shè)置了在至少含有鋇的堿土金屬氧化物中同時含有鑭化合物和鎂化合物或者含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第二電子放射物質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。
通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中，由比基體金屬粒子小的粒子組成的金屬層分散作為反應(yīng)生成物的中間層，確保還原性金屬的路徑，有助于后期擴(kuò)散，從而持續(xù)地維持對上述還原性金屬所要求的鋇自由基的生成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)2～3A/cm2的高電流密度負(fù)荷下的長壽命。
以下，對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳實(shí)施例用附圖加以說明。作為參考，在本發(fā)明的說明中，對于與用從以往的技術(shù)引用的圖進(jìn)行說明的部分相同的部分，為保持明了性，使用同一符號。
附圖的簡單說明如下

圖1是本發(fā)明實(shí)施例之一的電子槍用陰極的斷面圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例之一的電子槍用陰極的主要部分的放大斷面圖。
圖3是本發(fā)明之另一實(shí)施例的電子槍用陰極的斷面圖。
圖4是本發(fā)明之另一實(shí)施例的電子槍用陰極的壽命特性。
圖5是以往公開的電子槍用陰極的斷面圖。
圖6是以往公開的電子槍用陰極的放大斷面圖。
符號的說明如下
6基體金屬8電子放射物質(zhì)層10 中間層12 金屬層80 第2電子放射物質(zhì)層實(shí)施例1在圖1中，本發(fā)明之第一實(shí)施例的電子槍用陰極設(shè)在在內(nèi)部設(shè)有了加熱器4的套管2的上側(cè)開口部，包括含有以Ni為主成分，和微量的例如Si、Mg的還原性金屬的蓋狀的基體金屬6。
在基體金屬6上設(shè)置由W、Zr-W或W-Ni組成的金屬層12，再在其上部設(shè)置由至少含有鋇的堿土金屬氧化物，三元碳酸鹽(Ba·Sr·Ca)CO3或二元碳酸鹽(Ba·Sr)CO3組成的電子放射物質(zhì)層8。
本實(shí)施例是在生成鋇自由基時，作為分散積累在基體金屬6和電子放射物質(zhì)層8的界面上的BaO和Si有Mg的反應(yīng)生成物的方案，在其界面上設(shè)置由W、Zr-W或W-Ni組成的金屬層12。
本實(shí)施例之金屬層12是在基體金屬6上用濺射(sputtering)法設(shè)置厚度為1000～10000埃的W、Zr-W或W-Ni，將其在惰性氣氛或真空氣氛中在700～1100℃下進(jìn)行熱處理，使之能在基體金屬6和金屬層12之間合金化及擴(kuò)散得到的。W、Zr-W或W-Ni的涂布可通過噴霧(spray)法、印刷法、電解淀積法及金屬鹽溶液法等物理、化學(xué)、機(jī)械的方法實(shí)現(xiàn)。
此時，金屬層12如圖2所放大圖示的那樣，其粒徑小于基體金屬6的平均粒徑。由于上述金屬層12，基體金屬6中所含的還原性元素的擴(kuò)散路徑本身受到分散，BaO和Si及Mg的反應(yīng)在金屬層12的粒子中的多處進(jìn)行，其反應(yīng)生成物之中間層10受到分散，積累得到抑制，作為還原性元素的Si、Mg的擴(kuò)散得以順利進(jìn)行，從而有助于鋇自由基的生成。
在象這樣設(shè)置的金屬層12的上面，用通常的噴霧法設(shè)置厚度為20～80μm的三元碳酸鹽或二元碳酸鹽，這樣本實(shí)施例之陰極的總厚度在200μm以下。
實(shí)施例2本發(fā)明的第二實(shí)施例之電子槍用陰極提供了用第2電子放射物質(zhì)層替代實(shí)施例1之電子放射物質(zhì)層的方案。
即，圖1中，在由W、Zr-W或W-Ni組成的金屬層12之上，作為至少含有鋇的堿土金屬氧化物，設(shè)置在三元碳酸鹽(Ba·Sr·Ca)CO3或二元碳酸鹽(Ba·Sr)CO3中進(jìn)一步同時含有鑭化合物和鎂化合物或進(jìn)一步含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第2電子放射物質(zhì)層80。
上述鑭化合物和鎂化合物或鑭-鎂復(fù)合化合物是抑制鋇自由基的蒸發(fā)，使能持續(xù)地供給鋇自由基的，以占碳酸鹽重量的0.01～1重量％為最佳。
其含量如在0.01重量％以下，驅(qū)動時的抑制鋇自由基的效果甚微，而如達(dá)到1重量％，則會降低驅(qū)動時的電子放射特性。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，與金屬層12對中間層10的有效的分散作用的同時，由BaO和Si及Mg的反應(yīng)生成的鋇自由基的蒸發(fā)受到第2電子放射物質(zhì)層80的抑制，從而防止了金屬氧化物的燒結(jié)。
本實(shí)施例之金屬層12是在基體金屬6之上涂布厚度為1000～10000埃的W、Zr-W或W-Ni，將此在惰性氣氛或真空氣氛中在700～1100℃下進(jìn)行熱處理，使之能在基體金屬6和金屬層12之間合金化及擴(kuò)散得到的。在其上面，用噴霧法涂布厚度為20～80μm的同時含有鑭化合物和鎂化合物或者進(jìn)一步含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第二電子放射物質(zhì)層三元碳酸鹽或二元碳酸鹽，這樣本實(shí)施例之陰極的總厚度不超過200μm。
實(shí)施例3如圖3所示，本發(fā)明第三實(shí)施例之電子槍用陰極是在基體金屬6之上，設(shè)置由W、Zr-W或W-Ni組成的金屬層12，在其上形成由至少含有鋇的三元碳酸鹽或二元碳酸鹽組成的電子放射物質(zhì)層8，在其上再設(shè)置在至少含有鋇的三元碳酸鹽或二元碳酸鹽中同時含有鑭化合物和鎂化合物或含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第2電子放射物質(zhì)層80。
本實(shí)施例是考慮到在上述實(shí)施例2中，由W、Zr-W或W-Ni組成的還原性元素與基體金屬6中所含的還原性元素同時促進(jìn)鋇自由基的還原，鋇自由基的蒸發(fā)會過度進(jìn)行。
本實(shí)施例中，作為分散從在基體金屬6和電子放射物質(zhì)層8的界面上積累的碳酸鹽熱分解出的BaO和Si或Mg的反應(yīng)生成物的方案，在其界面間設(shè)置由W、Zr-W或W-Ni組成的金屬層12。
此外，本實(shí)施例作為抑制電子放射物質(zhì)層8的鋇自由基的蒸發(fā)消耗的方案，設(shè)置在碳酸鹽中同時含有鑭化合物和鎂化合物或含有鑭-鎂復(fù)合化合物0.01～1重量％的第2電子放射物質(zhì)層80。
為此，本實(shí)施例之金屬層12是在基體金屬6之上涂布厚度為1000～10000埃的W、Zr-W或W-Ni，將此在惰性氣氛或真空氣氛中在700～1100℃下進(jìn)行熱處理，使之能在基體金屬6和金屬層12之間合金化及擴(kuò)散得到的。
此外，在金屬層12之上涂布厚度為20～80μm的由三元碳酸鹽或二元碳酸鹽組成的電子放射物質(zhì)層8，在其上再涂布厚度為20～80μm的在三元碳酸鹽或二元碳酸鹽中同時含有鑭化合物和鎂化合物或進(jìn)一步含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第2電子放射物質(zhì)層80，使總厚度不超過200μm，這樣即可制造本實(shí)施例之電子槍用陰極。
將上述本實(shí)施例之電子槍用陰極組裝到陰極射線管，檢查其壽命，結(jié)果如圖4所示。圖中A是設(shè)置了厚度為400～1200埃的金屬層12，在其上設(shè)置電子放射物質(zhì)層8，在其上再設(shè)置了含有鑭-鎂化合物0.5重量％的碳酸鹽的本實(shí)施例之陰極。圖中B是以往的氧化物陰極。
壽命檢查是在連續(xù)6000小時驅(qū)動的狀態(tài)下測定電子放射電流的減少量，對每個陰極以2000～3000μA的電流實(shí)施的。其結(jié)果，本發(fā)明之電子槍用陰極與以往的技術(shù)相比，高電流下的壽命特性顯著改善。具體地說，本發(fā)明在高電流密度的驅(qū)動下，經(jīng)過6000小時后也還保持初期電流值的95％。
還有，本發(fā)明之陰極顯示了從驅(qū)動初期的最大陰極電流(maxi-mum cathode current；在一定條件下從陰極放射出的最大電流)經(jīng)過的時間越長，最大陰極電流增加的傾向。
如以上實(shí)施例所示，本發(fā)明之電子槍用陰極實(shí)質(zhì)上解決了以往技術(shù)的問題。即，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是在含有還原性元素的基體金屬和由碳酸鹽組成的電子放射物質(zhì)層之間設(shè)置由微粒子組成的金屬層，分散生成鋇自由基時發(fā)生的反應(yīng)生成物，確保還原性元素的后期擴(kuò)散路徑，從而可實(shí)現(xiàn)持續(xù)地放射鋇自由基。
此外，本發(fā)明在電子放射物質(zhì)層中同時含有鑭化合物和鎂化合物或含有鑭-鎂復(fù)合化合物，或者設(shè)置了同時含有鑭化合物和鎂化合物或含有鑭-鎂復(fù)合化合物的第2電子放射物質(zhì)層，因而可抑制鋇自由基的蒸發(fā)消耗。
因此，根據(jù)本發(fā)明，通過金屬層和電子放射物質(zhì)層或第2電子放射物質(zhì)層的相互作用，使得鋇自由基的放射得以持續(xù)，蒸發(fā)消耗得到抑制，因而在2～3A/cm2的高電流密度負(fù)荷下也可獲得提高壽命特性的效果。
此外，本發(fā)明之氧化物陰極，雖是在高電流密度下維持長壽命之物，但也具有取代制造方法困難、高價的浸漬式陰極的實(shí)用性。
另一方面，本發(fā)明不局限于上述最佳發(fā)明，在專利權(quán)利要求書所要求的概要的范圍內(nèi)，只要在本發(fā)明所屬領(lǐng)域具有一般知識的人，誰都可以對實(shí)施加以多種多樣的變更。
權(quán)利要求
1．電子槍用陰極，其特征在于，包括以鎳為主成分、至少含有一種還原性金屬的基體金屬和在其上面設(shè)置的主成分為鎢的金屬層，和在該金屬層上面設(shè)置了至少含有鋇的堿土金屬氧化物層的電子放射物質(zhì)層的。
2．權(quán)利要求1所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由鎢、鋯-鎢或鎢-鎳組成。
3．權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是在基體金屬之上涂布鎢、鋯-鎢或鎢-鎳，將此進(jìn)行熱處理而得到的。
4．權(quán)利要求1所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由比基體金屬的平均粒徑小的粒子組成的。
5．權(quán)利要求1所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層厚度是1000～10000埃。
6．權(quán)利要求5所述之電子槍用陰極，其特征在于，基體金屬和金屬層和電子放射物質(zhì)層的總厚度在50～200μm的范圍內(nèi)。
7．權(quán)利要求1所述之電子槍用陰極，其特征在于，電子放射物質(zhì)層同時含有鑭化合物和鎂化合物，或進(jìn)一步含有鑭-鎂復(fù)合化合物。
8．權(quán)利要求7所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由鎢、鋯-鎢、或鎢-鎳組成的。
9．權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是在基體金屬之上涂布鎢、鋯-鎢或鎢-鎳，將其進(jìn)行熱處理得到的。
10．權(quán)利要求7所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由比基體金屬的平均粒徑小的粒子組成的。
11．權(quán)利要求7所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層的厚度是1000～10000埃。
12．權(quán)利要求11所述之電子槍用陰極，其特征在于，基體金屬和金屬層和電子放射物質(zhì)層的總厚度在50～200μm的范圍內(nèi)。
13．權(quán)利要求1所述之電子槍用陰極，其特征在于，在電子放射物質(zhì)層之上設(shè)置由同時含有鑭化合物和鎂化合物，或含有鑭-鎂復(fù)合化合物的至少含有鋇的堿土金屬氧化物組成的第2電子放射物質(zhì)層。
14．權(quán)利要求13所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由鎢、鋯-鎢、或鎢-鎳所組成的。
15．權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是在基體金屬之上涂布鎢、鋯-鎢或鎢-鎳，將此進(jìn)行熱處理得到的。
16．權(quán)利要求13所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層是由比基體金屬的平均粒徑小的粒子組成的。
17．權(quán)利要求13所述之電子槍用陰極，其特征在于，金屬層的厚度是1000～10000埃。
18．權(quán)利要求17所述之電子槍用陰極，其特征在于，基體金屬和金屬層和電子放射物質(zhì)層和第2電子放射物質(zhì)層的總厚度在50～200μm的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明以確?；w金屬中所含還原劑的后期擴(kuò)散路徑,順利實(shí)現(xiàn)鋇自由基的生成,從而實(shí)現(xiàn)在高電流密度負(fù)荷下的長壽命為目的。在以鎳為主成分,至少含有一種還原性金屬的基體金屬6上面,設(shè)置主成分為鎢、鋯－鎢或鎢－鎳的金屬層12,在該金屬層上面設(shè)置含有至少含有鋇的堿土金屬氧化物層的電子放射物質(zhì)層8。上述金屬層是在基體金屬之上涂布鎢、鋯－鎢或鎢－鎳,將此進(jìn)行熱處理得到的,它是由比上述基體金屬的平均粒徑小的粒子組成的。
文檔編號H01J29/02GK1221966SQ98102179
公開日1999年7月7日 申請日期1998年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月27日
發(fā)明者朱圭楠, 崔鐘書, 金潤昶 申請人:三星電管株式會社