专利名称：氧化物阴极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极，该阴极具有一个主要含镍并涂有一层含有碱土金属氧化物和至少含有钡的电子发射材料的支承体。
一般说来这类阴极是大家所熟悉的，例如在一九六八年第二十五期的《电子学与电子物理学进展》(第211至275页)中就有介绍。这种阴极的电子发射是基于钡从氧化钡中的释放过程进行的。除氧化钡外，电子发射材料通常还含有氧化锶，有时也含有氧化钙。
电子的实际发射过程主要是由一些遍布电子发射材料中电子有效逸出功最低的小区域(所谓“区段”)来保证的。实际上，逸出功稍高的区段几乎不能使阴极产生电子流。
因此为提高电子的发射效率，最好尽量增加可能有的逸出功最小的区段在总区段分布中的数目。
为达到此目的，因此本发明的阴极具有这样的特点，即所采用的电子发射材料含有氧化铕、氧化镱或氧化镥这些氧化物中的至少一种氧化物。
在一个最佳实施例中，电子发射材料中含有上述一种氧化物的重量百分比为0.2～25%，在另一实施例中则最多为5%。
从实验中我们意外地证实了特别当加入氧化铕可以显著改善本说明书开端所述的那种阴极的零时电子发射情况，而加入氧化镱时情况也有所改善。加入了氧化铕的阴极，其饱和电流增加28%，其一系列其它零时电子发射性能也得到改善。
举例说，当加入2%重量百分比的氧化铕和当加入2.5%重量百分比的氧化镱时，在标准状态下测出的受空间电荷限制的电流比不加任何氧化物的阴极高4%左右。
确实加入氧化镥实质上几乎不能对零时电子发射过程有任何改善，但我们发现，要提高阴极使用寿命的有关性能，极其合适的作法是分别或共同加入其它两种氧化物的一种。
在这方面值得一提的是，欧洲专利申请书EP0，210，805提出了加入氧化钐和氧化铥以及一些其它稀土金属来延长使用寿命，其中特别是以加氧化钪或氧化钇为最佳。
但我们发现，该专利申请书所提出的加入氧化物的作法，对改善零时电子发射的作用非常小或没有作用，而且这甚至可能会使电子的初始发射情况在某种程度上变差，采用氧化钪时更为显著(还可参看，例如，EP0，204，477中的图3)。
在寿命试验中可非常明显地看到加入氧化镥的有利作用。我们发现，发射层中共同加入了大约2重量%的氧化铕和大约2.5重量%的氧化镥的阴极要比发射层中加入了大约5重量%的氧化钇的阴极优越。
现参看一个实施例和附图，以举例的方式更详细地说明本发明的内容。
附图中，
图1是本发明的阴极的横向剖视示意图。
在本实施例中，图1的阴极1包括一筒形镍铬合金阴极支架3，支架上有一个帽7。帽7主要由镍组成，还可以包含象硅、镁、锰、铝和钨之类的还原剂(reducingmeans)。阴极支架3装有螺旋形绕制的灯丝4，灯丝4包括绕制成螺旋状的金属芯5和电绝缘氧化铝层6。
帽7上设有大约70微米厚的电子发射材料层2，这可借助于，例如，喷涂法或借助于美国专利USP4，197，152中所述的方法涂敷。层2，举例说，可包括氧化钡和氧化锶的混合物，该混合物可以通过先制备碳酸钡锶或氧化钡、氧化锶和氧化钙的混合物然后将它们分解而成。
根据本发明，层2还可包含大约2重量%的氧化铕(按碳酸钡锶量的百分比计算)，在喷涂时以粉末状添加到喷涂用的悬浮液中。如此可以得到电子发射性能得以改善的阴极。
前面说过，在本发明的这种(含氧化铕的)阴极上测出的饱和电流比不加氧化铕的阴极高28%左右。往喷涂悬浮液中添加氧化铕或氧化钇对电子发射所起的改善效果也可以在阴极制成和激发之后马上进行的试验(即所谓零时试验)的所谓空间电荷区中看出来。在另外的同一调节情况下测定发射电流，该发射电流比同样的阴极但不加氧化铕或氧化钇时的发射电流高4%。
此外，在阴极射线管中的发射电流，在灯丝两端的灯丝电压下降时，相对于该发射电流实质上进一步只藉热能确定时所依据的点(即所谓向上转移点roll-offpoint)低10%所在的那个点要比不加氧化铕或氧化钇的阴极低0.2伏。
因此本发明的阴极可以使其在至少低0.2伏的灯丝电压下工作，而使电子发射情况保持不变。这意味着阴极可选用大约低25℃的温度，这在实际应用中就相当于使使用寿命大约延长一倍。
从寿命试验中意外地发现，加有氧化镥时，无论是否同时加入氧化铕或氧化镱，即使灯丝电压不变，发射性能的变化也比一般阴极小得多。因此这些阴极在负荷相等或更高的情况下使用寿命延长了。
从下面的试验结果可以说明这一点。对发射材料层加有不同添加物的阴极在工作2000小时之后在7伏灯丝电压下测定它们的发射性能，这个试验条件可与大约10，000小时的实际工作时间相比较。
在该寿命试验前后在6.3伏灯丝电压下测定发射情况，这是在2.2安/平方厘米的阴极负荷下通以电流30秒钟之后进行的(即所谓测定△ik值)
加到发射层的添加物的类型发射下降率(△ik)(%)不加(参照)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在采用添加物的情况下所获得的阴极，其长期发射性能提高了1～3倍，同时值得注意的是，同时加有氧化铕和氧化镥的阴极其效果比加有等量(总量)氧化钇阴极的效果要好得多。看来也并不排除由于稍微改变添加物的百分比而获得的进一步改善。
当然，本发明并不局限于上述实施例，而本技术领域的专业人员是可能在本发明范围内作出各种变更的。除氧化镥外，还可往氧化铕或氧化镱中加入氧化铽，同时阴极也可制成各种形状(圆柱形，凹形，凸形等)。
权利要求
1.一种阴极，具有一个主要含镍并涂有一层含有碱土金属氧化物和至少含有钡的电子发射材料的支承体，该阴极的特征在于，所述电子发射材料含有氧化铕、氧化镱或氧化镥这三种氧化物中的至少一种氧化物。
2.如权利要求1所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料含有0.2～25%重量百分比的一种或一种以上的所述氧化物。
3.如权利要求2所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料含有至多5%重量百分比的一种或一种以上的所述氧化物。
4.如权利要求1、2或3中所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料含有氧化铕和氧化镥的组合物。
5.如权利要求1、2或3中所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料含有氧化镱和氧化镥的组合物。
6.如以上任一权利要求中所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料还含有氧化铽。
7.如1至6任一权利要求所述的阴极，其特征在于，所述电子发射材料主要含有氧化钡和氧化锶。
8.如1至7任一权利要求所述的阴极，其特征在于，所述支承体含有还原剂。
9.配备有1至8任一权利要求所述阴极的一种电子束管。
全文摘要
例如含BaO·SrO作为电子发射材料的氧化物阴极的零时电子发射情况的改善。这是通过加入氧化铕或氧化镱的方法来实现的。此外，添加氧化镥以改善阴极的种种使用寿命性能。
文档编号H01J1/20GK1030845SQ88104518
公开日1989年2月1日 申请日期1988年7月20日 优先权日1987年7月23日
发明者皮特勒斯·雅各布斯·安东尼厄斯·马丽亚·德克斯 申请人:菲利浦光灯制造公司