專利名稱:電子槍陰極及其制造方法
本發(fā)明一般涉及電子槍及其制造方法，便準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)熱電子發(fā)射特性、延長(zhǎng)使用期限的電子槍陰極以及尤適合于制造這種電子槍陰極的方法。
普通的陰級(jí)射線管電子槍陰極如
圖1所示，通常包含圓柱型套筒1，內(nèi)含少量硅、鎂等并蓋在套筒1頂部的鎳母材2，由諸如鋇(表示為Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)的堿土金屬碳酸鹽組成的積淀于母材2上的熱電子發(fā)射物質(zhì)層3以及設(shè)置在套筒1中的加熱元件4。
在上述電子槍陰極中，通常按以下工序制造所述熱電子發(fā)射物質(zhì)層。
首先，通常將諸如鋇、鍶和鈣和堿土金屬碳酸鹽的粉末與粘合劑、諸如乙酸異戊酯、正丁醇、乙酸丁酯等的有機(jī)溶劑相混合來(lái)制備化合物，然后通過(guò)球磨機(jī)粉碎所述化合物來(lái)制備懸膠液。在此處，作為熱電子發(fā)射物質(zhì)的發(fā)射膠體(下文稱為EP)是通過(guò)將所述懸膠液攪拌24小時(shí)得到的。通過(guò)噴涂工序?qū)⒃揈P積淀于上述母材上以形成熱電子發(fā)射物質(zhì)層。
通過(guò)陰極射線管制造工序中的光化步驟將由以上過(guò)程形成的熱電子發(fā)射物質(zhì)層改變?yōu)閺?fù)合氧化物。
在熱電子發(fā)射物質(zhì)由諸如鋇、鍶、鈣的堿土金屬碳酸鹽構(gòu)成的情況下，可由以下化學(xué)式改變?yōu)殇^、鍶及鈣的三元復(fù)合氧化物。
通過(guò)加熱處理再次將上述工序形成的復(fù)合氧化物加熱到大約900-1100℃，借助于諸如包含于母材中的硅、鎂的還原劑通過(guò)以下化學(xué)式使該復(fù)合氧化物反應(yīng)，這樣，復(fù)合氧化物的有些部分將具有半導(dǎo)體特性。
已發(fā)現(xiàn)上述化學(xué)式中，在高溫環(huán)境下，堿土金屬化合物中所含部分BaO被脫氧而產(chǎn)生單體鋇，從而實(shí)現(xiàn)熱發(fā)射。
然而，用上述工序制造的陰極具有如下問(wèn)題。
1)由于在活化處理期間的脫氧化應(yīng)的結(jié)果，在母材和熱電子發(fā)射物質(zhì)層之間的界面上形成由Ba2SiO4或類(lèi)似物組成的中間電阻層，因此該中間電阻層會(huì)中斷電流的流動(dòng)。
2)由于出現(xiàn)中間電阻層并不斷生長(zhǎng)，抑制了堿土金屬的復(fù)合氧化物和可還原元素的一起反應(yīng)，這樣便抑制了單體鋇的產(chǎn)生。
3)熱電子發(fā)射物質(zhì)層和中間電阻層為具有低的導(dǎo)電性的氧化層，這樣，如果迫使它們產(chǎn)生大量的熱電子，那么所述電阻會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱，同時(shí)熱電子發(fā)射物質(zhì)迅速消耗。結(jié)果便會(huì)縮短電子槍的使用期限。
為解決上述問(wèn)題，在日本公開(kāi)特許公報(bào)61-269828和61-271732號(hào)中已公開(kāi)了陰極制造方法。
在所公開(kāi)的制造方法中，將在大氣壓下以800-1100℃溫度加熱處理30分鐘到2小時(shí)后的氧化鈧(表示為Sc2O3)以氧化鈧與EP重量的0.1-20％的比率和熱電子發(fā)射物質(zhì)中的EP相混合。這樣便能制造出具有2A/cm2電流密度和30000小時(shí)使用壽命的陰極。
然而，上述使用添加Sc2O3的陰極制造方法，由于將粉末狀態(tài)的第4種物質(zhì)的Sc2O3添加到EP上而出現(xiàn)以下問(wèn)題。
1)由于氧化鈧不僅以粉末狀態(tài)而且與EP相比量很小地添加到EP，因此即使使用充分彌散的EP也很難將氧化鈧均勻地分布到設(shè)置在母材上的熱電子發(fā)射層上。
2)由于粉末狀態(tài)的氧化鈧局部地集中于設(shè)置于母材上的熱電子發(fā)射物質(zhì)層，這樣便會(huì)有一部分氧化鈧與鋇、鍶和鈣一起形成復(fù)合氧化物。這樣會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)導(dǎo)電性的非均勻分布，從而帶來(lái)熱電子發(fā)射特性的不平衡。
3)因此，為增強(qiáng)氧化鈧的彌散狀態(tài)，就要消耗比實(shí)際使用量更多的氧化鍶，從而增加了生產(chǎn)成本。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種目的在于解決上述問(wèn)題、通過(guò)改進(jìn)熱電子發(fā)射物質(zhì)中所含還原劑彌散狀態(tài)來(lái)有效增強(qiáng)熱電子發(fā)射特性的電子槍的陰極。
本發(fā)明的另一目的是提供一種陰極制造方法，用這種方法可將還原劑均勻地散布到熱電子發(fā)射物質(zhì)中以增強(qiáng)電子槍陰極熱電子發(fā)射特性。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電子槍陰極，該陰極包含由通過(guò)將諸如鋇、鍶、鈣的堿土金屬的三元碳酸鹽進(jìn)行熱分解而形成的三元堿土金屬?gòu)?fù)合氧化物組成的熱電子發(fā)射物質(zhì)層、該層含有第四種物質(zhì)，這種陰極的特征在于所述第四物質(zhì)由硝酸鈧、硝酸鹽或硝酸銦構(gòu)成。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種陰極制造方法，該陰極包含由諸如鋇、鍶、鈣的堿土金屬的三元碳酸鹽組成的熱電子發(fā)射物質(zhì)層，該熱電子發(fā)射物質(zhì)層含有第四物質(zhì)，所述制造方法的特征在于，該方法包含將三元堿土金屬碳酸鹽浸泡在其中包括溶解的第四物質(zhì)的溶液中的浸泡步驟。
在最佳實(shí)施例中，該方法的特征在于，第四物質(zhì)是從硝酸鈧和硝酸銦中至少一種中選出。
本發(fā)明及其進(jìn)一步目的和優(yōu)點(diǎn)，可參考以下描述而很好地理解。
圖1為典型電子槍陰極的示意性的部分剖面的立視圖。
下面，通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明加以描述。實(shí)例1將諸如鋇、鍶、鈣的堿土金屬的三元碳酸鹽粉末導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)型容器并通過(guò)振動(dòng)裝置或類(lèi)似物使之密實(shí)。
另一方面，為制備溶液，將硝酸鈧?cè)芙庥谥T如水、酒精或類(lèi)似物的溶劑中，然后將該溶液以預(yù)定速率滴入溶器，此后，將溶液在減壓狀態(tài)下保留幾小時(shí)。
此時(shí)，根據(jù)所用溶液的種類(lèi)，將該溶液保持在溶液沸點(diǎn)以上直到該溶液達(dá)到所要求的量。
預(yù)定時(shí)間過(guò)去之后，將硝化纖維素和乙酸丁酯混合到前述碳酸鹽中以制備EP，然后將EP積淀在陰極的母材上以形成其上的熱電子發(fā)射物質(zhì)層。將該層干燥后，便獲得熱電子發(fā)射物質(zhì)層。
在以上處理中，鈧的濃度大約為1％，已經(jīng)注意到，鈧的含量越低，分布均勻性的參差越大。
然后在組裝到電子槍上的狀態(tài)下，通過(guò)熱解處理對(duì)上述方法所制出的陰極進(jìn)行高溫老化。既然鈧以硝酸鹽形式覆蓋于三元堿土金屬碳酸鹽上，由于高溫將硝酸鈧變化成氧化鈧，并用一般的排出裝置將上述過(guò)程所產(chǎn)生的一氧化二氮排到系統(tǒng)之外。實(shí)例2用類(lèi)似于實(shí)例1所用工序來(lái)制造該陰極，除了用硝酸銦來(lái)代替硝酸鈧作為第四物質(zhì)。
在用實(shí)例2所制造的陰極中，如實(shí)例1通過(guò)熱解處理將硝酸銦分解以變化為氧化銦，也用一般的排出裝置將一氧化二氮與從碳酸鹽分解出的二氧化碳一起排到系統(tǒng)之外。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，用溶劑溶解用作第四物質(zhì)的硝酸鈧、稀主硝酸鹽或硝酸銦來(lái)制造滴入并均勻彌散到粉末狀態(tài)的三元堿土金屬碳酸鹽中的溶液。
第四物質(zhì)的分布均勻性，例如，用本發(fā)明的方法制造的堿土金屬碳酸鹽中所含氧化鈧，和用常規(guī)方法制造的陰極中所含氧化鈧通過(guò)電子顯微鏡進(jìn)行測(cè)量比較。
從測(cè)量結(jié)果可見(jiàn)，用本發(fā)明方法制造的陰極中第四物質(zhì)的分布比用常規(guī)方法制造的更為均勻。
再，作為將用本發(fā)明方法制造的陰極應(yīng)用于電子槍的結(jié)果，已證實(shí)本發(fā)明陰極的熱電子發(fā)射特性和使用期限和傳統(tǒng)的陰極相比有顯著的改進(jìn)。
可以理解，以上僅通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了本發(fā)明，本發(fā)明可作出各種變型而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求
的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子槍的陰極，該陰極包括由通過(guò)對(duì)諸如鋇、鍶、鈣的三元堿土金屬碳酸鹽進(jìn)行熱分解所形成的三元堿土金屬?gòu)?fù)合氧化物組成的熱電子發(fā)射物質(zhì)層，所述層包含第四物質(zhì)，其特征在于所述第四物質(zhì)是從稀土硝酸鹽、硝酸鈧和硝酸銦中選取的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的陰極，其特征在于所述第四物質(zhì)至少有部分覆蓋在所述三元碳酸鹽上。
3.一種陰極制造方法，其中所述陰極包含由諸如鋇、鍶、鈣的三元堿土金屬碳酸鹽構(gòu)成的熱電子發(fā)射物質(zhì)層，該熱電子發(fā)射層包含第四種物質(zhì)，所述第四物質(zhì)是從硝酸鈧和硝酸銦中選取的，其特征在于該方法包括下列步驟制備包括所說(shuō)鋇、鍶、鈣三元堿土金屬碳酸鹽；通過(guò)將所說(shuō)第四物質(zhì)溶解于一溶劑中以制備一溶液；將所述三元堿土金屬碳酸鹽浸泡在包括所述第四物質(zhì)的溶液之中；通過(guò)除去所說(shuō)溶劑以獲得包括所說(shuō)鋇、鍶、鈣和第四物質(zhì)的四元發(fā)射陰極。
專利摘要
公開(kāi)了電子槍陰極及其制造方法。該陰極包含由通過(guò)將諸如鋇、鍶和鈣三元堿土金屬碳酸鹽熱分解形成的堿土金屬氧化物組成、含有第四物質(zhì)的熱電子發(fā)射物質(zhì)層。第四物質(zhì)由硝酸鈧或硝酸銦構(gòu)成以使第四物質(zhì)均勻分布到熱電子發(fā)射物質(zhì)層中，從而顯著改進(jìn)熱電子發(fā)射特性和陰極使用期限。
文檔編號(hào)H01J9/04GKCN1032778SQ90107612
公開(kāi)日1996年9月11日 申請(qǐng)日期1990年9月7日
發(fā)明者李岸燮, 孫景千 申請(qǐng)人:三星電管株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan