專利名稱：電子管陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子管陰極，更具體地說，涉及象陰極射線管或攝象管之類的電子管的陰極，其使用壽命得以延長和截止漂移特性有所改進。


圖1是一般電子管陰極的截面示意圖，陰極的金屬底座2呈盤狀，其下部分裝有套筒3，套筒3由金屬底座2的下部分支撐著，里面裝有燈絲4，供加熱陰極用，金屬底座2上涂有電子發(fā)射材料層1。
電子發(fā)射材料層1通常由堿土金屬氧化物制成，這類氧化物以氧化鋇為主要成分，最好是以(Ba，Sr，Ca)O表示的三元金屬氧化物。
電子發(fā)射材料層1在金屬底座2上的形成過程如下首先，將碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣三者混合粉料溶解在象硝化纖維等之類的有機溶劑中制成溶液。接著用噴涂法或電解沉積法將制備好的溶液涂在電子管的陰極上，形成碳酸鹽涂層。電子管中配備有電子槍，采用電子管陰極，且在抽真空過程中用燈絲加熱到1000℃左右。在抽真空的過程中，碳酸鹽被轉(zhuǎn)變成氧化物，例如，碳酸鋇轉(zhuǎn)換成氧化鋇，如下面的反應(yīng)式所示(1)這種陰極叫做“氧化物陰極”，因為碳酸鹽在抽真空過程中通過高溫加熱轉(zhuǎn)變成氧化物。
陰極工作期間，氧化鋇在金屬底座與電子發(fā)射材料層之間的界面與還原劑(包含在金屬底座中的硅或鎂)反應(yīng)，產(chǎn)生游離鋇，如下式所示(2)
(3)游離鋇使電子發(fā)射。這里，MgO、Ba2SiO4等是在電子發(fā)射材料層與金屬底座之間的界面形成的。這些反應(yīng)生成物起阻擋層(中間層)的作用，防止鎂或硅擴散，從而抑制產(chǎn)生的游離鋇發(fā)射電子的作用。這樣，中間層縮短了氧化物陰極的使用壽命。此外還有另一個這樣缺點中間層的電阻高，因而阻止電流發(fā)射電子，從而限制了電流密度。
目前，電視和其它使用陰極射線管的設(shè)備一般的趨勢要求提高清晰度和擴大熒光屏，此外還越來越多地要求提高陰極的電流密度和使用壽命。而一般的氧化物陰極由于在性能和使用壽命方面存在上述缺點，不能滿足這個要求。
大家知道，浸漬式陰極的電流密度高，使用壽命長，但其制造過程復(fù)雜，工作溫度超過1100℃，即比一般氧化物陰極的高300℃至400℃左右。因此，這類陰極由于要用熔點高得多的材料制取，成本極高，使其實際應(yīng)用推遲。
因此，大量的研究工作都投入到延長一般氧化物陰極的使用壽命，使其有良好的實用性。例如，美國專利4,797,593公開了一種方法，將Sc2O3、Y2O3等氧化物分散入一般三元金屬碳酸鹽中來提高陰極的使用壽命。日本公開專利公報64-41137也公開了一種方法，往電子發(fā)射材料層中加入稀土金屬氧化物Eu2O3來提高陰極射線管的使用壽命。這里，稀土金屬的作用上阻止中間層的產(chǎn)生和游離鋇的蒸發(fā)，從而提高陰極的使用壽命。然而，經(jīng)過預(yù)定的工作時間之后，由于稀土金屬在陰極的工作溫度下加速了氧化物的燒結(jié)作用。陰極的電子發(fā)射量必然急劇下降。這樣，氧化物因燒結(jié)而變硬，減小了還原劑反應(yīng)區(qū)的面積，從而降低了發(fā)射出的電子量。因此，上述陰極截止漂移特性不好。此外，這類陰極不能用一般的氧化物陰極制造工藝制造，因而需要修改制造工藝，增加陰極激活工序以確保電子的發(fā)射穩(wěn)定而量大。
本發(fā)明的目的是提供電子管的這樣一種陰極，陰極的使用壽命和截止特性大幅度提高，且其制造方法與一般陰極的完全可以互換。
為達到上述目的，本發(fā)明電子管陰極的金屬底座以鎳為主要成分，金屬底座上形成有電子發(fā)射材料層，電子發(fā)射材料層以氧化鋇為主要成分，且含有鑭鎂錳的氧化物。
所述鑭鎂錳氧化物可以是La氧化物、Mg氧物和Mn氧化物三者的混合物，或者是La-Mg復(fù)合氧化物和Mn氧化物兩者的混合物，也可以是La-Mg-Mn復(fù)合氧化物。
參照附圖詳細說明本發(fā)明最佳實施例可以更清楚地了解本發(fā)明的上述目的的和優(yōu)點。
圖1是一般電子管陰極的示意剖視圖。
圖2是一般電子管陰極電子發(fā)射材料層的放大剖視圖，電子發(fā)射材料層的三元金屬氧物的晶體結(jié)構(gòu)呈毛細管狀。
圖3是本發(fā)明電子管陰極與一般陰極在使用壽命特性方面的對比曲線。
圖4是本發(fā)明的電子管陰極與一般陰極在截止漂移特性方面的對比曲線。
本發(fā)明的電子發(fā)射材料層中所含的鎂(Mg)和錳(Mn)是采用抑止稀土金屬在陰極工作溫度下對氧化燒結(jié)過程的加速作用。電子發(fā)射材料中加入La、Mg和Mn之后，氧化燒結(jié)作用受到抑制，于是電子能長時間地均勻發(fā)射，從而提高了陰極的使用壽命和截止漂移特性。
此外還往La化合物、Mg化合物和Mn化合物中混入(Ba，Sr，Ca)CO3，再加上丁醇、硝化纖維等之類的溶劑，制成懸浮液，用噴涂法、電解沉積法等方法將該懸浮液涂到金屬底座上。因此，本發(fā)明的制造方法完全可與一般制造方法互換，因而有助于本發(fā)明的陰極切實可行。
圖1是上述電子管一般陰極的剖視圖。本發(fā)明陰極金屬底座上形成的電子發(fā)射材料含有(Ba，Sr，Ca)O和鑭鎂錳氮化物。這里，電子發(fā)射材料層中也可以不加入共沉淀三元金屬氧化物(Ba，Sr，Ca)O而加入共沉淀二元金屬氧化物(Ba，Sr)O。
La-Mg-Mn氧化物最好從硝酸鑭、硝酸鎂和硝酸錳的混合物制取，或從La-Mg-Mn復(fù)合硝酸鹽的混合物制取。
通常，為取得共沉淀三元金屬碳酸鹽，是將諸如Ba(NO3)2、Sr(NO3)2和Ca(NO3)2之類的硝酸鹽溶于純水中，再用諸如Na2CO3或(NH4)2CO3之類的沉淀劑在溶液中加以共沉淀制取的。這時，根據(jù)硝酸鹽溶液的濃度或PH值、沉淀過程中的溫度和沉淀的速度可以得出各種形式的碳酸晶體粒子。在制造本發(fā)明的陰極時，控制上述各項條件可以得出呈毛細管結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化物，這是公認的較為理想的結(jié)構(gòu)。
圖2是電子管的一般陰極三元金屬氧化物呈毛細管結(jié)晶結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射材料的放大剖視圖。
本發(fā)明陰極中，鑭鎂錳相對于共沉淀堿土金屬的量最好為0.001重量％至20重量％。這里，這個量若小于0.001重量％，則提高使用壽命的作用不大，若大于20重量％，則初始發(fā)射特性差。
下面更具體地說明本發(fā)明的一些具體實例，在不局限于其發(fā)明范圍下舉例說明本發(fā)明的內(nèi)容。
實例1將表達式為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2和Ca(NO3)2的硝酸鹽溶解在純水中，再用Na2CO3使其共沉淀，制取共沉淀三元金屬碳酸鹽。這之后，以所述三元金屬碳酸鹽為基準往碳酸鹽中分別加入1.5重量％的La(NO3)3.6H2O、Mg(NO3)2.6H2O和Mn(NO3)2.6H2O。將如此得出的混合物涂敷在金屬底座上。將如此制成的陰極插入固定在電子槍中。電子槍密封入電子管殼中之后抽真空，使管殼內(nèi)形成真空。這里，加熱陰極用燈絲使電子發(fā)射物質(zhì)層轉(zhuǎn)變成氧化物，從而制備出本發(fā)明的氧化物陰極。這之后，按一般制造方法制造電子管，并測定出其初始發(fā)射特性和截止漂移電壓。
初始發(fā)射特性是以最大陰極電流(即MIK值)的形式測出的，陰極的使用壽命則以初始MIK值在一段給定時間內(nèi)初始MIK值在一段給定時間的殘留率測出的(見圖3)。截止漂移特性是以一段給定時間內(nèi)初始MIK值的相應(yīng)截止電壓漂移值測出的(見圖4)。這里，圖象質(zhì)量隨著漂移值的增加而變壞。
實例2分別制備La-Mg硝酸鹽和Mn硝酸鹽，然后加入按實例1同樣方式制取的三元金屬碳酸鹽中。這里，La-Mg硝酸鹽和Mg硝酸鹽經(jīng)過均勻混合之后得出Mg3La2(NO3)12.24H2O。接著，以三元金屬碳酸鹽為基準分別往三元金屬碳酸鹽加入1.5重量％的La-Mg硝酸鹽和Mn硝酸鹽，然后進行實例1同樣的各工序，制造本發(fā)明的氧化物陰極，并測定初始發(fā)射特性和截止漂移電壓特性。
實例3將La硝酸鹽、Mg硝酸鹽和Mn硝酸鹽混合均勻，制取La-Mg-Mn硝酸鹽，再將其加入按實例1同樣的方式制取的三元金屬碳酸鹽中。接著，以三元金屬碳酸鹽為基準分別往三元金屬碳酸鹽中加入1.5重量％的La-Mg-Mn硝酸鹽，然后進行實例1同樣各工序，制造本發(fā)明的氧化物陰極，并測定初始發(fā)射特性和截止漂移電壓特性。
對比實例按實例1的方法制備一般的陰極但沒有加入La(NO3)3.6H2O、Mg(NO3)2.6H2O和Mn(NO3)2.6H2O，并測定初始發(fā)射特性和截止漂移電壓特性。
圖3示出了本發(fā)明與一般陰極對比的使用壽命特性曲線，圖4則為相應(yīng)的截止漂移電壓特性的對比曲線。這里，曲線“a”示出了陰極的電子發(fā)射材料層只含一般的三元金屬氧化物的陰極特性曲線，曲線“b”相當于陰極的電子發(fā)射層含一般的三元金屬氧化物和鑭鎂錳氧化物的陰極特性曲線，曲線“C”相當于陰極的電子發(fā)射層含一般的三元金屬氧化物，La-Mg復(fù)合氧化物和Mn氧化物的陰極特性曲線，曲線“d”相當于陰極的電子發(fā)射層含一般的三元金屬氧化物和La-Mg-Mn復(fù)合氧化物的陰極特性曲線。
從圖3和圖4中可以看到，本發(fā)明的陰極，其使用壽命比一般陰極的長15-20％，其截止漂移電壓比一般的陰極小10-25％。特別是，電子發(fā)射材料含La-Mg-Mn復(fù)合氧化物的陰極，其使用壽命和截止漂移特性比那種含La-Mg復(fù)合氧化物和Mn氧化物的陰極都好，而后一種陰極則比那種含La-氧化物、Mg氧化物和Mn氧化物的陰極好。
從上述諸實例和對比實例可以看出，本發(fā)明的陰極是新型的氧化物陰極，不僅在同樣條件下其使用壽命比一般陰極的長、截止漂移特性比一般陰極的好，而且其制造方法完全與一般氧化物陰極相同。因此，本發(fā)明的陰極克服了陰極因使用壽命短、圖象質(zhì)量差而不能用于大熒光屏高清晰度顯象管的缺點，而且無更要改一般的制造方法就可以大批生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電子管陰極，其金屬底座以鎳為主要成分，金屬底座上形成有電子發(fā)射材料層，該電子發(fā)射材料層由以氧化鋇為主要成分的堿土金屬氧化物組成，其特性在于，所述電子發(fā)射材料層還含有鑭錳氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述的電子管陰極，其特征在于，所述鑭鎂錳氧化物為La氧化物、鎂氧化物和錳氧化物的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的電子管陰極，其特征在于，所述鑭鎂錳氧化物為La-Mg復(fù)合氧化物和錳氧化物的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的電子管陰極，其特征在于，所述鑭鎂錳氧化物為La-Mg-Mn復(fù)合氧化物。
5.如權(quán)利要求3所述的電子管陰極，其特征在于，所述鑭鎂錳氧化物的量為以鋇為主要成分的堿土金屬的0.001-20重量％。
全文摘要
一種電子管陰極，其金屬底座以鎳為主要成分，金屬底座上形成有電子發(fā)射材料層，該電子發(fā)射材料層由以氧化鋇為主要成分的堿土金屬氧化物組成，其中所述電子發(fā)射材料層還含有鑭鎂錳氧化物。本發(fā)明的陰極的制造方法與一般陰極的完全可以互換，而且使用壽命和截止漂移特性都有所提高。
文檔編號H01J1/14GK1149753SQ9610221
公開日1997年5月14日 申請日期1996年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月30日
發(fā)明者朱圭楠, 崔鐘書, 崔龜錫, 金根培, 李相沅 申請人:三星電管株式會社