专利名称：浸渍式阴极装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种浸渍式阴极装置及其制造方法，应用该装置可以显著地减小电子束的直径。
公知的浸渍式阴极是把由钨粉形成的多孔钨基料用电子发射材料进行浸渍形成的。该阴极被放入高熔点金属制成的贮存槽中，并在其电子发射面上涂镀铂系金属元素。众所周知，与用碳酸盐制成的惯用氧化物阴极材料的阴极相比，这种阴极具有寿命长和质量高的优点。
为了获得这种所需的阴极装置，通过进行冲压或压结制成多孔钨基料，然后用具有钡作为主要成分的电子发射材料对其进行浸渍，以使该电子发射材料渗入到多孔的空间中形成电子发射材料。在钨基料中形成电子发射面的一侧部分被去掉，被浸渍的部分保留，接着在钨基料放入钼制贮筒中后，通过具有铂系金属元素的镀液对外露面进行涂镀。
如上所述形成的阴极装置是这样发射电子的，即当通过组合的热子把多孔钨加热到1000℃至1200℃时，浸渍在钨中的钡类电子发射材料-氧化钡(BaO)被释出，钡Ba被还原成自由钡，分布在阴极的表面上。
通过半导体理论可以解释由浸渍式阴极产生的电子发射现象，即在导带和满带之间的多余的Ba作为一种杂质形成施主级，以使满带中的电子容易地被吸引到导带中，从而发射电子;或者通过另一种理论解释上述现象，即在BaO状态通过O的低电势发射具有较高能量的Ba6S的电子。然而无论哪种理论其结果都是一样的，电子发射表面的Ba的密度对电子发射效率具有很大的影响。
同时，彩色阴极射线管，特别是具有高分辨率的阴极射线管通过使荧光屏上形成的电子束光点的直径缩小到最小值而改善了荧光屏的清晰度。
一般地说，为了减小电子束光点的直径，在浸渍式阴极中采用具有较高电流密度的材料。并且把控制电极(第一栅极)的孔直径从φ0.6毫米缩小到φ0.3毫米。然而，当控制电极的孔直径变小，加到阴极上的电荷就应增加。这时，从阴极上发射的电子就会迅速增加，超出所需要的量，以致显著地缩短该阴极的使用寿命。
本发明的一个目的是提供一种浸渍式阴极装置，当高电荷加到该阴极装置上时，该阴极装置能把电子发射的量抑制到一个预定的范围。并且本发明提供以下述方式形成高精度显像管中所需小直径电子束的浸渍式阴极装置，即通过控制电极恰当地导向从阴极表面发射的电子。
另一个目的是提供一种最适于制造上述浸渍式阴极装置的方法。
根据上述目的，本发明包括具有截锥形顶部的套管，在该顶部上有一个预定直径的，并在套管中心线上形成的开口;锥形氧化物类阴极材料被放入该套管中，并且通过开口形成外露的细颈部分;把套管内部分隔开的支撑塞，以便形成隔开的空间，在这两个空间中贮筒空间能容纳氧化物阴极材料，而另一个空间能容纳热子。
在上述阴极装置中，可以用一个具有截锥形上端部分的壳体构成套管，或者通过把锥形盖帽熔焊成截锥形盖帽构成套管。通过套管的开口外露的一点上涂镀铂系金属元素。作为制造上述阴极装置的方法有以下工艺步骤冲压并形成阴极以及分隔空间。把在其中心有开口的截锥形套管放入一个冲模中，其开口由顶杆的锥形凹槽支撑。把适量的多孔钨粉放入套管的里面，通过冲头进行压缩。多孔钨与套管一起进行压结和拔出。在拔出的套管里面放入电子发射材料，使其接触多孔钨。在还原的气氛中，电子发射材料被加热并熔化，以使其浸渍到氧化物阴极材料中。把支撑塞安装到氧化物阴极材料的底面上，并将其焊接到套管上，以便把空间分隔成贮放氧化物阴极材料的贮筒空间和安装热子的空间。
附图的简要说明
图1是浸渍式阴极装置的套管之剖视图。
图2是表示按照本发明形成浸渍式阴极装置的制造方法的相应剖视图。
附图中主要部件的说明2套管、4开口、6支撑塞、8多孔钨、10贮筒、12电子发射材料、14氧化物阴极材料、16涂层、18空间、20热子、24凹槽、26顶杆、28冲头。
如图1所示，根据本发明的阴极装置具有锥形顶部11。套管2由具有高熔点的金属，例如钼制成，形成截锥形，并在顶部11的中心处有一个预定直径R的开口4。套管2的里面被支撑塞6分隔开，它是在浸渍式阴极已经形成后的后续程序中安装进去的。套管2中两个被划分开的部分的上部是贮筒10，用于贮放多孔钨8，多孔钨是在安装支撑塞6之前放入套管2里面的，并在放入后被冲压，以便使其锥形顶点通过开口4露出来。用电子发射材料12对固化成锥形的多孔钨8进行浸渍，以便形成氧化物阴极材料14。在安装支撑塞6之前，把电子发射材料12放入套管2中。在外露的氧化物阴极材料14的表面处涂镀铂系金属元素，例如锇(OS)、钌(Ru)、铱(Ir)等形成的涂镀层16。然后支撑塞6把套管2分离成上部和下部。在下部空间18中安装惯用的热子20，从而完成该阴极装置。
得到的浸渍式阴极装置能够把电子发射的量限制到一个预定的范围。制造阴极装置的本领域的技术人员可以理解在不偏离本发明的情况下就能够对上述的阴极装置进行改型。上述说明并不是试图限制本发明所覆盖的保护范围，该保护范围将由同时提交的权利要求及与其中列举实例相符的等同物进行确定。
根据本发明构成的阴极装置借助热子20进行电子发射，而尽管使用氧化物阴极材料14甚至在这种材料处于高荷电状态，电子发射也被抑制在某一没有多余发射的范围，这是因为具有由开口限制的直径所限制的截面积。因为限制超电子发射的物理抑制，浸渍在多孔钨8中的电子发射材料12的发射期限比现有技术阴极装置长得多了，因此即使处于高荷电状态也能够生产出具有较长寿命的阴极。
此外，因为氧化物阴极材料14被制成锥形，本发明阴极装置的截面积在极靠近点11之处逐渐变得比较小，由此，除了点11这一部分之外，所有外表面都被截锥形的套管2罩住，因此从多孔钨8释出和还原出来的自由Ba被集结在接近通过开口4的外露点11处。从而使氧化物阴极材料14的θ该点区域成为自由Ba密度最高的区域，尽管这一区域只有最小体积的材料。由于接近点11处自由Ba的密度最高，虽然Ba电子仅有最小的发射直径7但是仍能保持最大的电流密度，从而得到高精度阴极射线管中所需的最小电子束光点。
如上所述的阴极装置通过下述的工序进行制造。图2表示为形成本发明浸渍式阴极装置的最佳制造方法的相应剖视图。
(冲压工序)如图2中所示，套管2被放入相应的冲模22中。形状为截锥形部件的开口4的顶部由具有锥形凹槽24的顶杆26成形。把粉状的多孔钨8放入套管2的里面。如图2所示，冲头28以500～600kg/cm2的冲压强度下，压缩粉状的钨8，以使多孔钨压结。
在冲压工序之后，多孔钨8被固化成锥形，同时通过套管2的开口外露出钨的顶点11。
(形成阴极的工序)由铝酸钡或铝酸钙形成的电子发射材料12被涂覆在固化的多孔钨8上，然后在真空或还原气氛中以1500℃-1800℃进行加热。这样就通过熔化使电子发射材料12浸渍到多孔钨8中，形成氧化物阴极材料。浸渍多孔钨氧化物的工序可以在真空气氛中或在具有氢的还原气氛中进行。
在浸渍工序之后，如图2所示把涂镀层16涂镀到通过开口4外露的阴极表面上。
(分隔贮筒空间的工序)如图2所示，把支撑塞6放入套管2的里面，使其与氧化物阴极材料14的底面接触，并在那时把它焊接到套管2上。这样在阴极装置2的上部10形成的贮筒能够贮放和防护氧化物阴极材料14。在阴极装置2的下部18插入热子20，以完成该阴极装置。
权利要求
1.浸渍式阴极装置包括具有在其中心有一个带有预定直径截锥形开口的顶部的套管；在所述套管内形成与所述套管形状一致的氧化物阴极材料，具有通过所述开口外露的一个点；构成所述套管一部分的贮筒，用于贮放所述氧化物阴极材料；分隔套管内部空间的支撑塞，以便形成用于所述贮筒的空间；和安装在所述套管中支撑塞之下的热子。
2.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，通过把圆筒形体焊接到截锥形盖帽上形成所述套管。
3.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，用铂系金属元素涂镀通过套管外露的氧化物阴极材料的那个点，以便形成涂镀层。
4.根据权利要求3所述的阴极装置，其特征在于，铂系金属元素是从锇、铱和钌中选择出来的。
5.制造浸渍式阴极装置的方法，包括以下步骤把具有位于其中心有一个开口的截锥形部分的套管放入冲模中，该冲模具有锥形凹槽用于安放所述锥形部分，并且包括一个顶杆;把预定量的多孔钨粉装入所述套管里面;用所述冲模冲压所述钨粉，通过所述开口形成所述多孔钨的外露部分;从所述冲模中拔出所述套管;用电子发射材料浸渍所述多孔钨，以便形成氧化物阴极材料;然后把支撑塞固定到所述氧化物阴极材料的底面上，以便把所述套管分隔成贮放所述氧化物阴极材料的空间和与其隔离的空间。
全文摘要
浸渍式阴极装置包括具有在其中心有一个带有预定直径截锥形开口的顶部的套管；在套管内形成与套管形状一致的氧化物阴极材料，以便形成通过开口外露的一个点；构成套管一部分的贮筒，用于贮放氧化物阴极材料；分隔套管内部空间的支撑塞，以便形成用于贮筒的空间；和安装在套管中支撑塞之下的热子。
文档编号H01J9/04GK1071786SQ9210564
公开日1993年5月5日 申请日期1992年6月12日 优先权日1991年6月13日
发明者卢焕哲 申请人:三星电管株式会社