专利名称:电子枪阴极及其制造方法
本发明一般涉及电子枪及其制造方法，便准确地说，本发明涉及一种增强热电子发射特性、延长使用期限的电子枪阴极以及尤适合于制造这种电子枪阴极的方法。
普通的阴级射线管电子枪阴极如
图1所示，通常包含圆柱型套筒1，内含少量硅、镁等并盖在套筒1顶部的镍母材2，由诸如钡(表示为Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)的碱土金属碳酸盐组成的积淀于母材2上的热电子发射物质层3以及设置在套筒1中的加热元件4。
在上述电子枪阴极中，通常按以下工序制造所述热电子发射物质层。
首先，通常将诸如钡、锶和钙和碱土金属碳酸盐的粉末与粘合剂、诸如乙酸异戊酯、正丁醇、乙酸丁酯等的有机溶剂相混合来制备化合物，然后通过球磨机粉碎所述化合物来制备悬胶液。在此处，作为热电子发射物质的发射胶体(下文称为EP)是通过将所述悬胶液搅拌24小时得到的。通过喷涂工序将该EP积淀于上述母材上以形成热电子发射物质层。
通过阴极射线管制造工序中的光化步骤将由以上过程形成的热电子发射物质层改变为复合氧化物。
在热电子发射物质由诸如钡、锶、钙的碱土金属碳酸盐构成的情况下，可由以下化学式改变为钡、锶及钙的三元复合氧化物。
通过加热处理再次将上述工序形成的复合氧化物加热到大约900-1100℃，借助于诸如包含于母材中的硅、镁的还原剂通过以下化学式使该复合氧化物反应，这样，复合氧化物的有些部分将具有半导体特性。
已发现上述化学式中，在高温环境下，碱土金属化合物中所含部分BaO被脱氧而产生单体钡，从而实现热发射。
然而，用上述工序制造的阴极具有如下问题。
1)由于在活化处理期间的脱氧化应的结果，在母材和热电子发射物质层之间的界面上形成由Ba2SiO4或类似物组成的中间电阻层，因此该中间电阻层会中断电流的流动。
2)由于出现中间电阻层并不断生长，抑制了碱土金属的复合氧化物和可还原元素的一起反应，这样便抑制了单体钡的产生。
3)热电子发射物质层和中间电阻层为具有低的导电性的氧化层，这样，如果迫使它们产生大量的热电子，那么所述电阻会产生大量焦耳热，同时热电子发射物质迅速消耗。结果便会缩短电子枪的使用期限。
为解决上述问题，在日本公开特许公报61-269828和61-271732号中已公开了阴极制造方法。
在所公开的制造方法中，将在大气压下以800-1100℃温度加热处理30分钟到2小时后的氧化钪(表示为Sc2O3)以氧化钪与EP重量的0.1-20％的比率和热电子发射物质中的EP相混合。这样便能制造出具有2A/cm2电流密度和30000小时使用寿命的阴极。
然而，上述使用添加Sc2O3的阴极制造方法，由于将粉末状态的第4种物质的Sc2O3添加到EP上而出现以下问题。
1)由于氧化钪不仅以粉末状态而且与EP相比量很小地添加到EP，因此即使使用充分弥散的EP也很难将氧化钪均匀地分布到设置在母材上的热电子发射层上。
2)由于粉末状态的氧化钪局部地集中于设置于母材上的热电子发射物质层，这样便会有一部分氧化钪与钡、锶和钙一起形成复合氧化物。这样会导致出现导电性的非均匀分布，从而带来热电子发射特性的不平衡。
3)因此，为增强氧化钪的弥散状态，就要消耗比实际使用量更多的氧化锶，从而增加了生产成本。
因此，本发明的目的是提供一种目的在于解决上述问题、通过改进热电子发射物质中所含还原剂弥散状态来有效增强热电子发射特性的电子枪的阴极。
本发明的另一目的是提供一种阴极制造方法，用这种方法可将还原剂均匀地散布到热电子发射物质中以增强电子枪阴极热电子发射特性。
为实现以上目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电子枪阴极，该阴极包含由通过将诸如钡、锶、钙的碱土金属的三元碳酸盐进行热分解而形成的三元碱土金属复合氧化物组成的热电子发射物质层、该层含有第四种物质，这种阴极的特征在于所述第四物质由硝酸钪、硝酸盐或硝酸铟构成。
按照本发明的另一方面，提供一种阴极制造方法，该阴极包含由诸如钡、锶、钙的碱土金属的三元碳酸盐组成的热电子发射物质层，该热电子发射物质层含有第四物质，所述制造方法的特征在于，该方法包含将三元碱土金属碳酸盐浸泡在其中包括溶解的第四物质的溶液中的浸泡步骤。
在最佳实施例中，该方法的特征在于，第四物质是从硝酸钪和硝酸铟中至少一种中选出。
本发明及其进一步目的和优点，可参考以下描述而很好地理解。
图1为典型电子枪阴极的示意性的部分剖面的立视图。
下面，通过具体实例对本发明加以描述。实例1将诸如钡、锶、钙的碱土金属的三元碳酸盐粉末导入标准型容器并通过振动装置或类似物使之密实。
另一方面，为制备溶液，将硝酸钪溶解于诸如水、酒精或类似物的溶剂中，然后将该溶液以预定速率滴入溶器，此后，将溶液在减压状态下保留几小时。
此时，根据所用溶液的种类，将该溶液保持在溶液沸点以上直到该溶液达到所要求的量。
预定时间过去之后，将硝化纤维素和乙酸丁酯混合到前述碳酸盐中以制备EP，然后将EP积淀在阴极的母材上以形成其上的热电子发射物质层。将该层干燥后，便获得热电子发射物质层。
在以上处理中，钪的浓度大约为1％，已经注意到，钪的含量越低，分布均匀性的参差越大。
然后在组装到电子枪上的状态下，通过热解处理对上述方法所制出的阴极进行高温老化。既然钪以硝酸盐形式覆盖于三元碱土金属碳酸盐上，由于高温将硝酸钪变化成氧化钪，并用一般的排出装置将上述过程所产生的一氧化二氮排到系统之外。实例2用类似于实例1所用工序来制造该阴极，除了用硝酸铟来代替硝酸钪作为第四物质。
在用实例2所制造的阴极中，如实例1通过热解处理将硝酸铟分解以变化为氧化铟，也用一般的排出装置将一氧化二氮与从碳酸盐分解出的二氧化碳一起排到系统之外。
根据如上所述的本发明，用溶剂溶解用作第四物质的硝酸钪、稀主硝酸盐或硝酸铟来制造滴入并均匀弥散到粉末状态的三元碱土金属碳酸盐中的溶液。
第四物质的分布均匀性，例如，用本发明的方法制造的碱土金属碳酸盐中所含氧化钪，和用常规方法制造的阴极中所含氧化钪通过电子显微镜进行测量比较。
从测量结果可见，用本发明方法制造的阴极中第四物质的分布比用常规方法制造的更为均匀。
再，作为将用本发明方法制造的阴极应用于电子枪的结果，已证实本发明阴极的热电子发射特性和使用期限和传统的阴极相比有显著的改进。
可以理解，以上仅通过实例说明了本发明，本发明可作出各种变型而不会偏离本发明的精神和所附权利要求
的范围。
权利要求
1.一种电子枪的阴极，该阴极包括由通过对诸如钡、锶、钙的三元碱土金属碳酸盐进行热分解所形成的三元碱土金属复合氧化物组成的热电子发射物质层，所述层包含第四物质，其特征在于所述第四物质是从稀土硝酸盐、硝酸钪和硝酸铟中选取的。
2.根据权利要求
1所述的阴极，其特征在于所述第四物质至少有部分覆盖在所述三元碳酸盐上。
3.一种阴极制造方法，其中所述阴极包含由诸如钡、锶、钙的三元碱土金属碳酸盐构成的热电子发射物质层，该热电子发射层包含第四种物质，所述第四物质是从硝酸钪和硝酸铟中选取的，其特征在于该方法包括下列步骤制备包括所说钡、锶、钙三元碱土金属碳酸盐；通过将所说第四物质溶解于一溶剂中以制备一溶液；将所述三元碱土金属碳酸盐浸泡在包括所述第四物质的溶液之中；通过除去所说溶剂以获得包括所说钡、锶、钙和第四物质的四元发射阴极。
专利摘要
公开了电子枪阴极及其制造方法。该阴极包含由通过将诸如钡、锶和钙三元碱土金属碳酸盐热分解形成的碱土金属氧化物组成、含有第四物质的热电子发射物质层。第四物质由硝酸钪或硝酸铟构成以使第四物质均匀分布到热电子发射物质层中，从而显著改进热电子发射特性和阴极使用期限。
文档编号H01J9/04GKCN1032778SQ90107612
公开日1996年9月11日 申请日期1990年9月7日
发明者李岸燮, 孙景千 申请人:三星电管株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan