專(zhuān)利名稱(chēng)：電子槍用陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種電子槍用陰極，用于陰極射線(xiàn)管，特別是涉及通過(guò)確保有助于游離鋇原子生成的還原性元素的擴(kuò)散路徑，并防止游離鋇原子的損失，而能實(shí)現(xiàn)在高電流密度下長(zhǎng)壽命的電子槍用陰極的。
陰極射線(xiàn)管是一種裝置，它是使電子槍射出的電子經(jīng)高電壓加速，使其落在屏幕的熒光體上，通過(guò)激勵(lì)熒光體發(fā)光來(lái)具體實(shí)現(xiàn)圖象。
這種用于陰極射線(xiàn)管射出電子的電子槍用陰極的一般構(gòu)造，如圖5所示。在圖中套管2的內(nèi)部設(shè)置了電熱絲4，它的上部設(shè)置了以鎳(Ni)為主成分并含有微量硅(Si)和鎂(Mg)等還原性元素的帽狀基底金屬6，在其表面形成了以至少含有鋇的堿土金屬氧化物為主成分的電子發(fā)射物質(zhì)層8。
這樣形成的氧化物陰極，將電熱絲發(fā)出的熱作為能源使金屬氧化物和還原性元素進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)利用生成的游離鋇原子，使其射出熱電子。上述電子槍用陰極的電子發(fā)射能力是由存在于金屬氧化物中的游離鋇原子的供給量來(lái)決定的。
但是最近，陰極射線(xiàn)管呈高輝度化和長(zhǎng)壽命化趨勢(shì)，從而有必要開(kāi)發(fā)能夠在高電流密度下長(zhǎng)期提供游離鋇原子的陰極。
在韓國(guó)公開(kāi)公報(bào)第96-15634號(hào)中展示了一種陰極，在含有堿土金屬氧化物的電子發(fā)射物質(zhì)層里同時(shí)含有La化合物和Mg化合物，或進(jìn)一步含有La-Mg復(fù)合化合物來(lái)抑制游離鋇原子的蒸發(fā)消耗。
但是，上述從前的陰極，如圖6詳細(xì)所示，在基底金屬6和電子發(fā)射物質(zhì)層8的界面生成了反應(yīng)生成物的中間層10，對(duì)于2～3A/cm2的高電流密度，導(dǎo)致壽命的縮短。中間層10是通過(guò)從碳酸鋇熱分解出的氧化鋇和作為還原劑的Si與Mg之間的反應(yīng)而生成的。上述碳酸鋇是一種為了有助于電子發(fā)射的游離鋇原子的生成而使用的金屬氧化物?！黐反應(yīng)式2]↑通過(guò)反應(yīng)式1和反應(yīng)式2生成的游離鋇原子，有助于電子發(fā)射，同時(shí)生成了MgO和BA2SiO4等反應(yīng)物生成，在基底金屬6和電子發(fā)射物質(zhì)層的界面形成中間層10。
這樣形成的中間層10成為阻擋層，妨礙了基底金屬6中所含還原劑的擴(kuò)散，給需要還原劑的游離鋇原子的生成反應(yīng)造成困難，使陰極壽命縮短。而且，上述中間層10具有高電阻，妨礙電子發(fā)射電流的流動(dòng)，可能射出的電流密度受到限制，還會(huì)發(fā)生電流截止等問(wèn)題。
另外，日本公開(kāi)特許公報(bào)平3-257735號(hào)中展示了一種電子槍用陰極，它也是在基底金屬與電子發(fā)射物質(zhì)層之間形成金屬層，該金屬層的主要成分同于硅和鎂，或者是具有低還原性的鎢，上述電子發(fā)射物質(zhì)層中含有稀土金屬氧化物，通過(guò)該稀土金屬氧化物來(lái)分解反應(yīng)生成物，使上述金屬層的還原性元素有助于游離鋇原子的生成。
但是，上述陰極在生成游離鋇原子的同時(shí)又形成了附加反應(yīng)生成物，在使用初期顯示出穩(wěn)定的特性，而隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)壽命急劇下降的問(wèn)題。
為了解決已有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電子槍用陰極，其目的在于確?；捉饘僦兴械倪€原劑的持續(xù)擴(kuò)散路徑，分散中間層的形成，順利地實(shí)現(xiàn)游離鋇原子的生成，以在高電流密度下實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)壽命。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種電子槍用陰極，其特征在于包括以鎳(Ni)為主成分，至少含有一種還原性元素的基底金屬；對(duì)上述基底金屬的上部表面進(jìn)行再結(jié)晶處理，由微粒子形成的上部金屬層；和在該金屬層上部形成的包含至少含有鋇的堿土金屬氧化物的電子發(fā)射物質(zhì)層。
所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述上部金屬層是通過(guò)對(duì)電子發(fā)射物質(zhì)層的金屬氧化物粉末進(jìn)行加速，使其撞擊基底金屬的上部表面，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而得到的。
所記載的電子槍用陰極，其特征在于上部金屬層是使Ni原子在基底金屬上部表面移動(dòng)，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的。
所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述上部金屬層是在研磨基底金屬上部表面后，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的。
所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述熱處理是在各自不同的溫度和氣體介質(zhì)下進(jìn)行一次以上。
所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述電子發(fā)射物質(zhì)層中還同時(shí)含有La化合物和Mg化合物，或含有La-Mg復(fù)合化合物。
作為實(shí)現(xiàn)上述目的的手段，本發(fā)明的電子槍用陰極是以鎳為主成分，形成至少含有一種還原性元素的基底金屬，對(duì)其上部表面進(jìn)行微?；幚砗蜔崽幚硇纬缮喜拷饘賹樱谏喜拷饘賹由喜啃纬珊袎A土金屬氧化物的電子發(fā)射物質(zhì)層，該堿土金屬氧化物中至少含有鋇。
前記上部金屬層是通過(guò)以下方式獲得，對(duì)構(gòu)成電子發(fā)射物質(zhì)層的金屬氧化物的粉末進(jìn)行加速使其撞擊基底金屬的上部表面，或使Ni原子轉(zhuǎn)移，或者在研磨其表面后在氫氣介質(zhì)中進(jìn)行熱處理，并且是由比基底金屬的平均粒子直徑更小的微粒形成的。
進(jìn)一步，本發(fā)明能夠形成電子發(fā)射物質(zhì)層，該電子發(fā)射物質(zhì)層在至少含有鋇的堿土金屬氧化物中同時(shí)含有La化合物和Mg化合物或者含有La-Mg復(fù)合化合物。
具有以上構(gòu)成的本發(fā)明，以比基底金屬的平均粒子直徑更小的微粒形成上部金屬層能夠有效地分散反應(yīng)生成物的中間層，由于確保還原性元素的擴(kuò)散路徑而防止具有高電阻的中間層的形成，持續(xù)地維持需要還原性元素的游離鋇原子生成反應(yīng)，能夠在2～3A/cm2的高電流密度負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。
本發(fā)明的效果在于實(shí)質(zhì)性地解決了已有技術(shù)中的問(wèn)題。
即，本發(fā)明通過(guò)在含有還原性元素的基底金屬和由碳酸鹽構(gòu)成的電子發(fā)射物質(zhì)層之間形成由微粒子構(gòu)成的上部金屬層，將生成游離鋇原子時(shí)生成的反應(yīng)生成物分散，確保還原性元素的擴(kuò)散路徑，從而能夠?qū)崿F(xiàn)游離鋇原子的持續(xù)發(fā)射。
并且，本發(fā)明在電子發(fā)射物質(zhì)層里同時(shí)含有La化合物和Mg化合物，或進(jìn)一步含有La-Mg復(fù)合化合物，所以能夠抑制游離鋇原子的蒸發(fā)消耗。
進(jìn)一步，通過(guò)本發(fā)明上部金屬層及電子發(fā)射物質(zhì)層的相互作用，使游離鋇原子持續(xù)射出，使蒸發(fā)消耗被抑制，所以即使在2～3A/cm2的高電流密度下，也能夠得到提高壽命特性，降低電流截止率的效果。
而且，本發(fā)明的氧化物陰極在高電流密度下能夠維持長(zhǎng)壽命，并且具有取代制造困難價(jià)格高的浸漬型陰極的實(shí)用性。
以下參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明電子槍用陰極的斷面圖。
圖2是本發(fā)明電子槍用陰極主要部分的擴(kuò)大斷面圖。
圖3是本發(fā)明電子槍用陰極的壽命特性示意圖。
圖4是本發(fā)明電流截止的示意圖。
圖5是已有公知的電子槍用陰極的斷面圖。
圖6是已有公知的電子槍用陰極主要部分的擴(kuò)大斷面圖。
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1.
圖1中本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電子槍用陰極設(shè)置在套管2的上側(cè)開(kāi)口部，該套管2內(nèi)部設(shè)有電熱絲4，它包括以Ni為主成分并含有微量的Si、Mg的還原性元素的帽狀基底金屬60。
本實(shí)施例中的電子槍用陰極，其結(jié)構(gòu)是還包括上部金屬層62和在其上部形成的電子發(fā)射物質(zhì)層80。上述電子發(fā)射物質(zhì)層是至少含有鋇的堿土金屬氧化物的三元碳酸鹽(Ba·Sr·Ca)CO3或者二元碳酸鹽(Ba·Sr)CO3的。
特別是，本實(shí)施例中的電子槍用陰極，分散了在游離鋇原子生成時(shí)，累積在基底金屬60和電子發(fā)射物質(zhì)層80間的界面上的BaO和Si及Mg等反應(yīng)生成物，作為確?；捉饘?0中含有的還原性元素的擴(kuò)散路徑的方案，在基底金屬60的上部表面形成了由微粒子構(gòu)成上部金屬層62。
如圖2中的擴(kuò)大圖解所示，通過(guò)以上方式形成上部金屬層62是在基底金屬60的上部表面形成的，具有比基底金屬60的平均粒子直徑更小的粒子直徑。由于基底金屬60中所含的還原性元素?cái)U(kuò)散路徑本身被分散，BaO和Si、Mg的反應(yīng)在微粒子中的許多地方發(fā)生，該反應(yīng)生成物的中間層10被分散，抑制了累積，所以能夠使還原性元素Si、Mg的擴(kuò)散順利地進(jìn)行，有助于游離鋇原子的生成。
本實(shí)施例中的上部金屬層62，是在存在殘留應(yīng)力的狀態(tài)下對(duì)基底金屬60的上部表面進(jìn)行處理后，通過(guò)熱處理再結(jié)晶而形成的。
作為更具體的方法，上部金屬層62是以以下方式形成的。對(duì)構(gòu)成電子發(fā)射物質(zhì)層80的金屬氧化物三元碳酸鹽或二元碳酸鹽的粉末進(jìn)行加速，使其撞擊基底金屬60的上部表面，并在其表面與殘留應(yīng)力的結(jié)合，將其放入氫氣介質(zhì)中，在700～1200℃的范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，通過(guò)再結(jié)晶形成微粒子。
另一方面，上部金屬層62可以通過(guò)轉(zhuǎn)移基底金屬60的表層主成分Ni原子的方法，或者通過(guò)研磨基底金屬60的上部表面的方法來(lái)生成殘留應(yīng)力。
這時(shí)，表面層即上部金屬層62的熱處理方法，如果在互不相同的溫度下分兩個(gè)階段進(jìn)行，能夠得到更好的微粒子化效果。這時(shí)，第一階段的溫度比第二階段的溫度要低。
在以上述方法形成的上部金屬層62的上部，通過(guò)通常的噴霧法(スプレ-〕來(lái)形成厚度為20～100μm的三元碳酸鹽或二元碳酸鹽層。本實(shí)施例的陰極整體厚度不超過(guò)300μm。
實(shí)施例2.
下面按照?qǐng)D1說(shuō)明在本實(shí)施例中，對(duì)實(shí)施例1的電子槍用陰極里含有La化合物和Mg化合物的電子發(fā)射物質(zhì)層進(jìn)行應(yīng)用的構(gòu)造。
如圖所示，本實(shí)施例的電子槍用陰極設(shè)置在套管2的上側(cè)開(kāi)口部，該套管2內(nèi)部設(shè)有電熱絲4，它包括以Ni為主成分并含有微量的Si和Mg等還原性元素的帽形基底金屬60和構(gòu)成其表面層的上部金屬層62。并且在其上部形成電子發(fā)射物質(zhì)層80。上述電子發(fā)射物質(zhì)層是由至少含有鋇的堿土金屬氧化物三元碳酸鹽(Ba·Sr·Ca)CO3或者二元碳酸鹽(Ba·Sr)CO3中，同時(shí)含有La化合物和Mg化合物或者含有La-Mg復(fù)合化合物。
這里，La化合物和Mg化合物或者含有La-Mg復(fù)合化合能夠持續(xù)地提供游離鋇原子，并抑制其蒸發(fā)，以占碳酸鹽重量的0.01～1％為最佳。如果含量在0.01％以下，驅(qū)動(dòng)時(shí)的游離鋇原子蒸發(fā)抑制效果很微弱；如果含量在1％以上，會(huì)降低初期驅(qū)動(dòng)時(shí)的電子發(fā)射特性。
因此，本實(shí)施例在通過(guò)上部金屬層62對(duì)中間層10的有效分解的同時(shí)，通過(guò)電子發(fā)射物質(zhì)層80抑制了BaO和Si及Mg的反應(yīng)所產(chǎn)生的游離鋇原子的蒸發(fā)，所以能夠防止金屬氧化物的燒結(jié)。
用以上說(shuō)明的本實(shí)施例1和實(shí)施例2中的電子槍用陰極來(lái)組成陰極射線(xiàn)管，對(duì)壽命特性進(jìn)行檢查的結(jié)果如圖3所示。圖中的A是形成上部金屬層62和電子發(fā)射物質(zhì)層80的實(shí)施例2的陰極，該電子發(fā)射物質(zhì)層80是在碳酸鹽中含有0.5％重量的La-Mg化合物的；圖中的B是形成上部金屬層62和由碳酸鹽構(gòu)成的電子發(fā)射物質(zhì)層80的實(shí)施例1的陰極。并且圖中的C是僅使用了由碳酸鹽構(gòu)成的電子發(fā)射物質(zhì)層80的過(guò)去的氧化物陰極。
壽命檢查是用于測(cè)定在10000小時(shí)連續(xù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)電子發(fā)射電流的減少量的，其是陰極在2000～3000μA的電流下實(shí)施的，其結(jié)果可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例1和實(shí)施例2的電子槍用陰極與過(guò)去的氧化物陰極C相比，高電流下的壽命特性得到飛躍性的改善。具體地說(shuō)可以看出本發(fā)明在高電流密度的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)10000小時(shí)后仍保持初始電流值的80～85％。
圖4所示是本發(fā)明電子槍用陰極的電流截止特性。圖中的D是形成上部金屬層62和在碳酸鹽中含有0.5％重量的La-Mg化合物的電子發(fā)射物質(zhì)層80的實(shí)施例2的陰極，圖中的E是形成上部金屬層62和由碳酸鹽構(gòu)成的電子發(fā)射物質(zhì)層80的實(shí)施例1的陰極；圖中的C是僅使用由碳酸鹽構(gòu)成的電子發(fā)射物質(zhì)層80的過(guò)去的氧化物陰極。
特性檢查是在10000小時(shí)連續(xù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下測(cè)定電流截止的變化量，從結(jié)果可以看出，本發(fā)明的電子槍用陰極與過(guò)去的陰極C相比減少了25％。
權(quán)利要求
1.一種電子槍用陰極，其特征在于包括以鎳(Ni)為主成分，至少含有一種還原性元素的基底金屬；對(duì)上述基底金屬的上部表面進(jìn)行再結(jié)晶處理，由微粒子形成的上部金屬層；和在該金屬層上部形成的包含至少含有鋇的堿土金屬氧化物的電子發(fā)射物質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述上部金屬層是通過(guò)對(duì)電子發(fā)射物質(zhì)層的金屬氧化物粉末進(jìn)行加速，使其撞擊基底金屬的上部表面，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而得到的。
3.如權(quán)利要求1所記載的電子槍用陰極，其特征在于上部金屬層是使Ni原子在基底金屬上部表面移動(dòng)，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的。
4.如權(quán)利要求1所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述上部金屬層是在研磨基底金屬上部表面后，在氫氣介質(zhì)里，700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的。
5.如權(quán)利要求2或3或4所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述熱處理是在各自不同的溫度和氣體介質(zhì)下進(jìn)行一次以上。
6.如權(quán)利要求1所記載的電子槍用陰極，其特征在于上述電子發(fā)射物質(zhì)層中還同時(shí)含有La化合物和Mg化合物，或含有La—Mg復(fù)合化合物。
全文摘要
本發(fā)明是一種電子槍用陰極,其包括:以鎳為主成分,至少含有一種還原性元素的基底金屬;上述基底金屬的上部表面進(jìn)行再結(jié)晶處理,由微粒子形成的上部金屬層;和其上部形成的包括至少含有鋇的堿土金屬氧化物的電子發(fā)射物質(zhì)層,電子發(fā)射物質(zhì)層中還含有La化合物和Mg化合物,或含有La－Mg復(fù)合化合物。它確保有助于游離鋇原子生成的還原性元素的擴(kuò)散路徑,并防止游離鋇原子的損失,能夠在高電流密度下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。
文檔編號(hào)H01J9/04GK1256504SQ9911966
公開(kāi)日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月8日
發(fā)明者金潤(rùn)昶, 崔鐘書(shū), 朱圭楠 申請(qǐng)人:三星電管株式會(huì)社