JP2003115263A - Method for manufacturing thermoelectron cathode member, thermoelectron cathode member, and thermoelectron cathode including thermoelectron cathode member - Google Patents
Method for manufacturing thermoelectron cathode member, thermoelectron cathode member, and thermoelectron cathode including thermoelectron cathode memberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で熱電子を
発生する熱電子陰極部材の製造方法と、この製造方法で
製造された熱電子陰極部材、及びこの陰極部材を含む熱
電子陰極、特に陰極線管用熱電子陰極に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thermionic cathode member that generates thermoelectrons in a vacuum, a thermionic cathode member manufactured by this manufacturing method, and a thermionic cathode including the cathode member. In particular, it relates to a thermionic cathode for a cathode ray tube.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の陰極線管用熱電子陰極には酸化物
陰極が多く用いられて来た。図５に酸化物陰極の１例を
部分断面図で示してある。図５において、酸化物陰極５
０は、Ba，Sr及びCaの３元炭酸塩（Ba，Sr，Ca）CO3か
らなる電子放出活性物質５１、MgやSiなどを含むNi基体
５２、Ni-Cr合金製のスリーブ５３、ヒーター５４から
構成されている。2. Description of the Related Art Oxide cathodes have been widely used as conventional thermionic cathodes for cathode ray tubes. FIG. 5 shows a partial cross-sectional view of an example of the oxide cathode. In FIG. 5, the oxide cathode 5
Reference numeral 0 indicates an electron emission active substance 51 composed of a ternary carbonate (Ba, Sr, Ca) CO 3 of Ba, Sr and Ca, a Ni substrate 52 containing Mg, Si, etc., a sleeve 53 made of a Ni-Cr alloy, a heater. It is composed of 54.
【０００３】電子放射活性物質５１は３元炭酸塩（Ba，
Sr，Ca）CO3の粉末を有機溶媒に分散させ、0.1ｍｍ程度
の厚さにNi基体５２の表面にスプレイしたものである。
酸化物陰極５０を陰極線管に組み込み排気用ガラス管を
通して真空に排気する。その途中にヒーター５４により
Ni基体５２の温度を約1000℃に加熱すると次の熱分解反
応が起こって３元炭酸塩は３元酸化物に変換される。The electron-active substance 51 is a ternary carbonate (Ba,
The powder of Sr, Ca) CO 3 is dispersed in an organic solvent and sprayed on the surface of the Ni substrate 52 to a thickness of about 0.1 mm.
The oxide cathode 50 is installed in a cathode ray tube and evacuated to a vacuum through an evacuation glass tube. By the heater 54 in the middle
When the temperature of the Ni substrate 52 is heated to about 1000 ° C., the following thermal decomposition reaction occurs and the ternary carbonate is converted into a ternary oxide.
【０００４】
（Ba，Sr，Ca）CO3 →（Ba，Sr，Ca）O + CO2↑
陰極線管の排気用ガラス管を溶融して排気系から陰極線
管を切り離し、陰極を約1000℃に加熱するとNi基体５２
に含まれているMgやSiなどの還元性金属がNi基体５２表
面に拡散して（Ba，Sr，Ca）Oと接触し、これを還元し
て遊離Baを生じ、活性化された酸化物陰極５０が完成す
る。活性化された酸化物陰極５０は輝度温度720℃から7
60℃で使用され、0.5A/cm2から1.5 A/cm2の電流密度で
電子を供給することができる。酸化物陰極５０は安価に
供給されるのであるが、このように、とり得る電流負荷
が小さいのは酸化物層の電気抵抗が大きく、高電流密度
で使用すると過大のジュール加熱が起こり、酸化物層が
破壊されるためである。(Ba, Sr, Ca) CO 3 → (Ba, Sr, Ca) O + CO 2 ↑ The cathode glass tube is separated from the exhaust system by melting the glass tube for exhausting the cathode ray tube and separating the cathode tube to about 1000 ° C. Ni base 52 when heated
Reducible metals such as Mg and Si contained in Ni diffuse into the surface of the Ni substrate 52 and come into contact with (Ba, Sr, Ca) O, which is reduced to produce free Ba, which is an activated oxide. The cathode 50 is completed. The activated oxide cathode 50 has a brightness temperature of 720 ° C to 7 ° C.
Used at 60 ° C, it can supply electrons at a current density of 0.5 A / cm 2 to 1.5 A / cm 2 . Although the oxide cathode 50 is supplied at a low cost, the current load that can be taken is small, as described above, because the electric resistance of the oxide layer is large and excessive Joule heating occurs when used at a high current density. This is because the layers are destroyed.
【０００５】最近の陰極線管は大型化、高精細度化の方
向に進んでおり、いずれの方向も陰極に対する高電流負
荷を要求し、5 A/cm2程度の電流密度で動作できる陰極
が要請されている。これに応えて含浸型陰極が開発され
た。図６に含浸型陰極の一例を示す。図６において含浸
型陰極６０は、含浸型陰極ペレット６１、Ta製カップ６
２、Ta製スリーブ６３、ヒーター６４から構成されてい
る。陰極ペレット６１は、W粉末を必要形状にプレス成
型し、水素中あるいは真空中で1800℃程度の温度で燒結
し、この燒結体に電子放出活性物質を溶融含浸させ、表
面にIr，Ru，Osなどのスパッター膜を形成したものであ
る。電子放出活性物質としてはBaO，CaO及びAl2O3を所
定の比率で含む溶融混合物が用いられ、これがWと反応
して生じた遊離Baが前記スパッター膜上に供給されて仕
事関数を低下させることを動作原理としている。Recently, cathode ray tubes have become larger and have higher definition. In each of these directions, a high current load is required for the cathode, and a cathode capable of operating at a current density of about 5 A / cm 2 is required. Has been done. In response to this, an impregnated cathode has been developed. FIG. 6 shows an example of the impregnated cathode. In FIG. 6, the impregnated cathode 60 is an impregnated cathode pellet 61, a Ta cup 6
2, a Ta sleeve 63 and a heater 64. The cathode pellet 61 is formed by pressing W powder into a required shape and sintering it in hydrogen or vacuum at a temperature of about 1800 ° C., and melting and impregnating this sintered body with an electron-emitting active substance, and Ir, Ru, Os on the surface. And a sputtered film is formed. As the electron emission active substance, a molten mixture containing BaO, CaO and Al 2 O 3 in a predetermined ratio is used, and free Ba generated by the reaction with W is supplied onto the sputtered film to lower the work function. That is the principle of operation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この含
浸型陰極６０は5 A/cm2程度の電流密度で電子を供給で
きるが、その活性化温度は輝度温度1150℃程度、また動
作温度は輝度温度1000℃程度であって酸化物陰極５０よ
りもかなり高い。このため、Taなどの高耐熱性の高価な
材料の使用を余儀なくして全体として陰極価格が高価と
なる。また電子放出活性物質から遊離したBaの蒸発量が
多く、これが電子銃の制御電極に付着してその制御特性
を時間とともに変化させる、などの問題を生じている。However, this impregnated cathode 60 can supply electrons at a current density of about 5 A / cm 2, but its activation temperature is about 1150 ° C. and the operating temperature is about 1150 ° C. It is about 1000 ° C, which is considerably higher than that of the oxide cathode 50. For this reason, the use of expensive materials with high heat resistance such as Ta is unavoidable, resulting in an expensive cathode as a whole. Further, there is a problem that the amount of Ba released from the electron-emitting active substance is large and adheres to the control electrode of the electron gun to change its control characteristics with time.
【０００７】本発明は最近の陰極線管の大型化、高精細
度化の方向に対応して、酸化物陰極なみの活性化温度と
動作温度で、含浸型陰極なみの高電流密度負荷に耐える
ことのできる熱電子陰極を比較的に安価に提供すること
を目的としてなされたものである。The present invention is capable of withstanding the high current density load of an impregnated type cathode at an activation temperature and an operating temperature of an oxide cathode in response to the recent trend toward larger size and higher definition of a cathode ray tube. The purpose of the invention is to provide a thermoelectron cathode that can be manufactured at a relatively low cost.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明の熱電子陰極及びその製造方法は基本的には
酸化物陰極の酸化物層の電気抵抗を小さくして高電流密
度負荷に耐えられるようにしたもので，以下の特徴を有
する。In order to achieve the above-mentioned object, the thermionic cathode and the manufacturing method thereof according to the present invention are basically designed to reduce the electric resistance of the oxide layer of the oxide cathode to obtain a high current density load. It has the following features.
【０００９】本発明の請求項１に係る発明は、焼結によ
る熱電子陰極部材の製造方法であって、Ni粉末と、還元
作用を持つ金属の粉末と、電子放出活性物質の粉末と、
バインダーとを混合する混合工程と、この混合物を造粒
し、造粒品とする造粒工程と、この造粒品をを型に入れ
プレスし、1次成形体とする１次成形工程と、この1次成
形体に対して冷間等方圧プレスを行い、陰極部材グリー
ン体を形成する冷間等方圧プレス工程と、この陰極部材
グリーン体を焼結する焼結工程と、を含む熱電子陰極部
材の製造方法である。The invention according to claim 1 of the present invention is a method of manufacturing a thermionic cathode member by sintering, comprising: Ni powder, metal powder having a reducing action, and electron emission active substance powder.
A mixing step of mixing with a binder, a granulation step of granulating this mixture to form a granulated product, and a primary molding step of putting the granulated product into a mold and pressing to form a primary molded body, A cold isostatic pressing is performed on this primary compact to form a cathode member green body, and a cold isostatic pressing step, and a sintering step of sintering the cathode member green body are performed. It is a manufacturing method of an electron cathode member.
【００１０】本発明の請求項２に係る発明は、請求項１
に記載された熱電子陰極部材の製造方法であって、前記
還元作用を持つ金属が、合金であることを特徴とする熱
電子陰極部材の製造方法である。The invention according to claim 2 of the present invention is claim 1
The method of manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the metal having a reducing action is an alloy.
【００１１】本発明の請求項３に係る発明は、請求項１
に記載された熱電子陰極部材の製造方法であって、前記
還元作用を持つ金属が、Mg，Al，Si，Zr，Ta, W の少な
くとも１つを含むことを特徴とする熱電子陰極部材の製
造方法である。The invention according to claim 3 of the present invention is claim 1
The method of manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the metal having a reducing action contains at least one of Mg, Al, Si, Zr, Ta, W. It is a manufacturing method.
【００１２】本発明の請求項４に係る発明は、請求項１
ないし３のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、前記電子放出活性物質がBa，Sr，及びCa
の３元炭酸塩であることを特徴とする熱電子陰極部材の
製造方法である。The invention according to claim 4 of the present invention is claim 1
5. The method of manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 3, wherein the electron emission active material is Ba, Sr, and Ca.
The method for producing a thermionic cathode member is characterized in that it is a ternary carbonate.
【００１３】本発明の請求項５に係る発明は、請求項１
ないし３のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、前記電子放出活性物質がBa，Sr，及びCa
の３元炭酸塩と、Sc2O3の混合物であることを特徴とす
る熱電子陰極部材の製造方法である。The invention according to claim 5 of the present invention is claim 1
5. The method of manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 3, wherein the electron emission active material is Ba, Sr, and Ca.
Is a mixture of the ternary carbonate and Sc 2 O 3 .
【００１４】本発明の請求項６に係る発明は、請求項１
ないし５のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、前記１次成形工程は、スライド型の内面
に沿って滑動可能な２個のパンチの間に、所定量の造粒
品を挟み込んだ一体物を冷間等方圧プレスして行われる
ことを特徴とする熱電子陰極部材の製造方法である。The invention according to claim 6 of the present invention is claim 1
6. The method for manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 5, wherein the primary molding step comprises granulating a predetermined amount between two punches slidable along the inner surface of the slide die. It is a method of manufacturing a thermionic cathode member, characterized in that the integrated product sandwiching the product is cold isostatically pressed.
【００１５】本発明の請求項７に係る発明は、請求項１
ないし６のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、冷間等方圧プレス工程において、冷間等
方圧プレスを行い得られたプレス体が、陰極部材グリー
ン体を形成するために必要な厚みを持つことを特徴とす
る熱電子陰極部材の製造方法である。The invention according to claim 7 of the present invention is claim 1
In the method for manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 6, the pressed body obtained by performing cold isostatic pressing in the cold isostatic pressing step forms a cathode member green body. A method of manufacturing a thermionic cathode member is characterized by having a thickness necessary for
【００１６】本発明の請求項８に係る発明は、請求項１
ないし７のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、冷間等方圧プレス工程において、冷間等
方圧プレスを行い得られたプレス体を、所定の形状の刃
を有するカッターを用いて切り出すことにより、所定の
形状の陰極部材グリーン体を形成することを特徴とする
熱電子陰極部材の製造方法である。The invention according to claim 8 of the present invention is claim 1
In the method for manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 7, in a cold isostatic pressing step, a cold pressed isotropic pressing is performed to obtain a pressed body with a blade having a predetermined shape. A method for manufacturing a thermionic cathode member, which comprises forming a cathode member green body having a predetermined shape by cutting out using a cutter that has the above structure.
【００１７】本発明の請求項９に係る発明は、請求項１
ないし７のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製造
方法であって、冷間等方圧プレス工程において、冷間等
方圧プレスを行い得られたプレス体を、打ち抜き加工す
ることにより、所望の形状の陰極部材グリーン体を形成
することを特徴とする熱電子陰極部材の製造方法であ
る。The invention according to claim 9 of the present invention is claim 1
In the method for manufacturing a thermionic cathode member according to any one of 1 to 7, in the cold isostatic pressing step, a press body obtained by performing cold isostatic pressing is punched. A method of manufacturing a thermionic cathode member, which comprises forming a cathode member green body having a desired shape.
【００１８】本発明の請求項１０に係る発明は、請求項
１ないし９のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製
造方法により製造された熱電子陰極部材である。A tenth aspect of the present invention is a thermionic cathode member produced by the method for producing a thermionic cathode member according to any one of the first to ninth aspects.
【００１９】本発明の請求項１１に係る発明は、請求項
１ないし９のいずれかに記載された熱電子陰極部材の製
造方法により製造された熱電子陰極部材を含む熱電子陰
極である。The invention according to claim 11 of the present invention is a thermionic cathode including the thermionic cathode member manufactured by the method for manufacturing a thermionic cathode member according to any one of claims 1 to 9.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下に図を参照して、本発明の実
施形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】実施形態１．図１は、本実施形態の陰極ペ
レットを用いて作成した熱電子陰極１０の部分断面図で
ある。図１において、本実施形態の熱電子陰極１０は、
陰極ペレット１１、Ni製カップ１２、Ni-Cr合金製スリ
ーブ１３、ヒーター１４から構成されている。また、本
実施形態における熱電子陰極１０の製作工程を図２に示
してある。 Embodiment 1. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a thermionic cathode 10 produced using the cathode pellet of this embodiment. In FIG. 1, the thermionic cathode 10 of the present embodiment is
The cathode pellet 11, Ni cup 12, Ni—Cr alloy sleeve 13, and heater 14 are included. The manufacturing process of the thermionic cathode 10 in this embodiment is shown in FIG.
【００２２】まず３μｍから７μｍの粒径のNi粉末、W
粉末、３元炭酸塩（Ba，Sr，Ca）CO3粉末及びSc2O3粉末
に有機溶媒に溶かしたバインダーを加えボールミルでよ
く混合する。ここで、W粉末は平均粒径5μｍで、重量は
Ni粉末の重量に対して10％の割合（重量比10：1）であ
る。また、３元炭酸塩の重量はNi粉末の重量に対して44
％の割合（重量比100：44、体積比1：1）である。ま
た、Sc2O3粉末の重量は３元炭酸塩の重量に対して3％の
割合（重量比100：3）とした。また、ここで用いた３元
炭酸塩の組成は重量比でBaCO3：SrCO3：CaCO3＝57.0：3
9.0：4.0である。First, Ni powder having a particle size of 3 μm to 7 μm, W
Add a binder dissolved in an organic solvent to the powder, ternary carbonate (Ba, Sr, Ca) CO 3 powder and Sc 2 O 3 powder, and mix well with a ball mill. Here, the W powder has an average particle size of 5 μm, and the weight is
The ratio was 10% with respect to the weight of the Ni powder (weight ratio 10: 1). The weight of ternary carbonate is 44 with respect to the weight of Ni powder.
% (Weight ratio 100: 44, volume ratio 1: 1). The weight of the Sc 2 O 3 powder was 3% with respect to the weight of the ternary carbonate (weight ratio 100: 3). In addition, the composition of the ternary carbonate used here is BaCO 3 : SrCO 3 : CaCO 3 = 57.0: 3 by weight ratio.
It is 9.0: 4.0.
【００２３】混合物をメノウ乳鉢に移しメノウ乳棒で混
練すると有機溶媒が次第に蒸発し、混合粉末が粒状に造
粒される。造粒された混合粉末を用い、型と上下パンチ
を使用して、プレス機械等により一方のパンチだけをプ
レスする通常の１軸１方向プレスによって室温下で150
MPaの圧力で2分間加圧しφ2ｍｍ、厚さ0.45ｍｍの１次
成形体を得た。この１次成形体をゴム袋（ラテックス
製）に入れ、空気を抜いて封入した。このゴム袋を水を
圧力媒体とする冷間等方圧加圧装置によって室温下で20
0MPaの圧力で2分間加圧し、電子放出面として十分に平
滑な平板プレス体を得た。実施形態１においては、図２
のプレス体加工の工程は行わない。したがって、このプ
レス体が即ち図２の陰極ペレットグリーン体であって、
これを真空炉に入れ、900℃で10分間の燒結を行って陰
極ペレット１１を作成した。尚、焼結は水素中で行なっ
てもよい。When the mixture is transferred to an agate mortar and kneaded with an agate pestle, the organic solvent is gradually evaporated, and the mixed powder is granulated. Using the granulated mixed powder, using a die and upper and lower punches, press only one punch with a press machine etc.
It was pressed with a pressure of MPa for 2 minutes to obtain a primary molded body having a diameter of 2 mm and a thickness of 0.45 mm. This primary molded body was placed in a rubber bag (made of latex), air was removed, and the bag was sealed. This rubber bag is cooled at room temperature by a cold isotropic pressurizer using water as the pressure medium.
The plate was pressed at a pressure of 0 MPa for 2 minutes to obtain a flat plate pressed body having a sufficiently smooth electron emission surface. In the first embodiment, FIG.
The process of press body processing is not performed. Therefore, this pressed body is the cathode pellet green body of FIG.
This was placed in a vacuum furnace and sintered at 900 ° C. for 10 minutes to prepare cathode pellets 11. The sintering may be performed in hydrogen.
【００２４】完成した陰極ペレット１１を用いて熱電子
陰極１０を作り、電子放出特性測定用２極管に組み込
み、陰極−陽極間距離を0.3mmに設定して電子放出特性
を測定した。陰極の活性化処理は、陰極温度を徐々に上
げていき、最後に輝度温度950℃において1分間キープす
ることで行われた。また、続いて電子放出電流を取り出
しつつ輝度温度850℃で60分間のエミッションエージン
グを行った。特性測定は陰極の温度を輝度温度850℃、8
20℃、790℃および760℃において陽極電圧（パルス）を
変化させつつ電子放出電流を測定して行う。測定された
電子放出特性を図７のリチャードソン線図７０で表して
おり、図中の直線７１が実施形態１の陰極の電子放出特
性直線である。図７には後で述べる実施形態２の陰極の
電子放出特性直線72も示してある。また、１軸１方向プ
レスによって作成された陰極ペレットグリーン体を焼結
して得た陰極ペレットを使った陰極の電子放出特性直線
７３を参考例として示す。尚、図７のリチャードソン線
図において、JSはショットキー線図（図示せず）を描い
て得られた零電界電子放出電流を陰極面積で割り算して
得られる零電界電子放出密度である。また、TBは陰極温
度を絶対温度（輝度）で表している。リチャードソン線
図が直線をなしていることから、JS特性がリチャードソ
ン―ダッシュマン式にしたがっており、正当に測定され
たことがわかる。図８に示す表１は各陰極温度における
JSを実施形態１、２及び参考例について示してある。測
定された電子放出密度から、本実施形態になる熱電子陰
極１０は最近の陰極線管の大型化、高精細度化の方向か
ら必要とされている5 A/cm2程度の電流密度を含浸型陰
極の動作温度よりも100℃以上低い温度で達成している
ことがわかる。A thermionic cathode 10 was prepared using the completed cathode pellet 11 and incorporated in a cathode for measuring electron emission characteristics, and the electron emission characteristics were measured with the cathode-anode distance set to 0.3 mm. The activation treatment of the cathode was performed by gradually raising the cathode temperature and finally keeping it at a brightness temperature of 950 ° C. for 1 minute. In addition, subsequently, while taking out the electron emission current, emission aging was performed at a brightness temperature of 850 ° C. for 60 minutes. The characteristics are measured by changing the cathode temperature to a brightness temperature of 850 ° C, 8
The electron emission current is measured at 20 ° C, 790 ° C and 760 ° C while changing the anode voltage (pulse). The measured electron emission characteristic is represented by the Richardson diagram 70 of FIG. 7, and the straight line 71 in the figure is the electron emission characteristic line of the cathode of the first embodiment. FIG. 7 also shows the electron emission characteristic line 72 of the cathode of the second embodiment described later. In addition, an electron emission characteristic straight line 73 of a cathode using a cathode pellet obtained by sintering a cathode pellet green body produced by uniaxial unidirectional pressing is shown as a reference example. In the Richardson diagram of FIG. 7, J S is the zero field electron emission density obtained by dividing the zero field electron emission current obtained by drawing the Schottky diagram (not shown) by the cathode area. . In addition, T B represents the cathode temperature as an absolute temperature (luminance). Since the Richardson diagram is a straight line, it can be seen that the J S characteristics follow the Richardson-Dashman equation and are measured properly. Table 1 shown in FIG. 8 shows each cathode temperature.
JS is shown for Embodiments 1 and 2 and a reference example. From the measured electron emission density, the thermionic cathode 10 according to the present embodiment is impregnated with a current density of about 5 A / cm 2 which is required from the recent trend toward larger cathode ray tubes and higher definition. It can be seen that this is achieved at a temperature 100 ° C or more lower than the operating temperature of the cathode.
【００２５】実施形態２．実施形態２においても実施形
態１と同じ組成の造粒品を用いた。製造工程は図２に示
す実施形態１の工程とほぼ同じであるが、以下に説明す
る点で異なる。図３（1）に、本実施形態における１次
成形に用いたプレス型３０を示す。プレス型３０は金属
性であり、円筒形状の上パンチ３１、下パンチ３２、内
面が円筒形状のスライド型ダイ３５から構成されてい
る。上パンチ３１及び下パンチ３２はスライド型ダイ３
５の内面に沿って滑動可能であり、造粒品３３は上下パ
ンチ３１，３２に挟み込まれている。このプレス型３０
をゴム袋（ラテックス製）に入れ、空気を抜いて封入
し、水を圧力媒体とする冷間等方圧加圧装置によって室
温下で150 MPaの圧力で2分間加圧した。このプレス方法
により、１軸２方向プレスが一度に行われる。この結
果、強度と均一性に優れたφ12ｍｍ、厚さ0.45ｍｍの１
次成形体３４（図３（２））を得た。この１次成形体を
ゴム袋（ラテックス製）に入れ、空気を抜いて封入し
た。このゴム袋を水を圧力媒体とする冷間等方圧加圧装
置によって室温下で200MPaの圧力で2分間加圧し、電子
放出面として十分に平滑な平板プレス体を得た。このプ
レス体からφ1.1ｍｍ×0.45ｍｍの陰極ペレットグリー
ン体を切り出すには図４（１）に示す円筒状カッター４
０を用いた。図４において、円筒状カッター４０の中心
線の右側は側面図であり、左側は断面図となっている。
円筒状カッター４０は、ステンレス円筒４１の先端にNi
とともに電着して形成したダイヤモンド砥粒層４２が備
えられている。円筒状カッター４０の先端が円筒形状の
刃となっており、円筒状カッター４０をその軸を中心に
回転させつつ平板プレス体に押し付けることにより、図
４（２）に示すように、１枚のプレス体４３から多数個
の所望の円筒形状の陰極ペレットグリーン体４４を切り
出した。得られた陰極ペレットグリーン体４４を真空炉
に入れ、900℃で10分間の燒結を行って陰極ペレットを
作成した。 Embodiment 2. Also in the second embodiment, a granulated product having the same composition as in the first embodiment was used. The manufacturing process is almost the same as the process of the first embodiment shown in FIG. 2, but is different in the points described below. FIG. 3 (1) shows the press die 30 used for the primary molding in this embodiment. The press die 30 is made of metal and includes a cylindrical upper punch 31, a lower punch 32, and a slide die 35 having an inner cylindrical surface. The upper punch 31 and the lower punch 32 are slide dies 3.
5, the granulated product 33 is sandwiched between the upper and lower punches 31, 32. This press die 30
Was placed in a rubber bag (made of latex), air was removed and sealed, and it was pressurized at a pressure of 150 MPa for 2 minutes at room temperature by a cold isostatic pressurizing apparatus using water as a pressure medium. By this pressing method, uniaxial bidirectional pressing is performed at one time. As a result, it has a strength of 12 mm and a thickness of 0.45 mm.
The next molded body 34 (FIG. 3 (2)) was obtained. This primary molded body was placed in a rubber bag (made of latex), air was removed, and the bag was sealed. This rubber bag was pressed at a pressure of 200 MPa for 2 minutes at room temperature with a cold isostatic press using water as a pressure medium to obtain a flat plate press body having a sufficiently smooth electron emission surface. A cylindrical cutter 4 shown in FIG. 4 (1) is used to cut out a cathode pellet green body of φ1.1 mm × 0.45 mm from this press body.
0 was used. In FIG. 4, the right side of the center line of the cylindrical cutter 40 is a side view and the left side is a sectional view.
The cylindrical cutter 40 has a stainless steel cylinder 41 with a Ni tip.
A diamond abrasive grain layer 42 formed by electrodeposition is also provided. The tip of the cylindrical cutter 40 is a cylindrical blade, and by pressing the cylindrical cutter 40 against the flat plate press body while rotating it about its axis, as shown in FIG. A large number of desired cylindrical cathode pellet green bodies 44 were cut out from the pressed body 43. The obtained cathode pellet green body 44 was put in a vacuum furnace and sintered at 900 ° C. for 10 minutes to prepare cathode pellets.
【００２６】完成した陰極ペレットを用いて熱電子陰極
を作り、電子放出特性測定用２極管に組み込み、陰極−
陽極間距離を0.3mmに設定して電子放出特性を測定し
た。陰極の活性化処理は、陰極温度を徐々に上げてい
き、最後に輝度温度950℃において1分間キープすること
で行われた。また、続いて電子放出電流を取り出しつつ
輝度温度850℃で60分間のエミッションエージングを行
った。特性測定は陰極の温度を輝度温度850℃、820℃、
790℃および760℃において陽極電圧（パルス）を変化さ
せつつ電子放出電流を測定して行う。図７のリチャード
ソン線図に得られた電子放出特性の直線７２を示す。ま
た表１に各陰極温度において測定された電子放出密度を
示してある。ここに示された値から、本実施形態の熱電
子陰極は最近の陰極線管の大型化、高精細度化の方向か
ら必要とされている5 A/cm2程度の電流密度を含浸型陰
極の動作温度よりも150℃以上低い温度で達成している
ことがわかる。A thermionic cathode is prepared using the completed cathode pellet and is incorporated in a cathode for measuring electron emission characteristics.
Electron emission characteristics were measured with the distance between the anodes set to 0.3 mm. The activation treatment of the cathode was performed by gradually raising the cathode temperature and finally keeping it at a brightness temperature of 950 ° C. for 1 minute. In addition, subsequently, while taking out the electron emission current, emission aging was performed at a brightness temperature of 850 ° C. for 60 minutes. The characteristics are measured by changing the temperature of the cathode to a brightness temperature of 850 ℃, 820 ℃,
The electron emission current is measured while changing the anode voltage (pulse) at 790 ° C and 760 ° C. A straight line 72 of the obtained electron emission characteristic is shown in the Richardson diagram of FIG. Table 1 shows the electron emission density measured at each cathode temperature. From the values shown here, the thermionic cathode of the present embodiment has a current density of about 5 A / cm 2 which is required from the recent trend of increasing the size of cathode ray tubes and increasing the definition of impregnated cathodes. It can be seen that it is achieved at a temperature lower than the operating temperature by 150 ° C or more.
【００２７】参考例
本実施形態の効果を判然とさせるために、１軸１方向プ
レスのみによって陰極ペレットグリーン体を作成した場
合を参考例として述べる。実施形態１と同じ組成の造粒
された混合粉末を用い、型と上下パンチによる通常の１
軸１方向プレスによって室温下で200 MPaの圧力で2分間
加圧しφ2ｍｍ、厚さ0.45ｍｍの陰極ペレットグリーン
体を得た。これを真空炉に入れ、900℃で10分間の燒結
を行って陰極ペレットを作成した。 Reference Example In order to clarify the effect of the present embodiment, a case where a cathode pellet green body is produced only by uniaxial unidirectional pressing will be described as a reference example. Using the granulated mixed powder having the same composition as in Embodiment 1, the usual 1
The cathode pellet green body having a diameter of 2 mm and a thickness of 0.45 mm was obtained by pressurizing at 200 MPa for 2 minutes at room temperature using a one-axis axial press. This was placed in a vacuum furnace and sintered at 900 ° C. for 10 minutes to prepare cathode pellets.
【００２８】完成した陰極ペレットを用いて熱電子陰極
を作り、電子放出特性測定用２極管に組み込み、陰極−
陽極間距離を0.3mmに設定して電子放出特性を測定し
た。陰極の活性化処理は、陰極温度を徐々に上げてい
き、最後に輝度温度950℃において1分間キープすること
で行われた。また、続いて電子放出電流を取り出しつつ
輝度温度850℃で60分間のエミッションエージングを行
った。特性測定は陰極の温度を輝度温度850℃、820℃、
790℃および760℃において陽極電圧（パルス）を変化さ
せつつ電子放出電流を測定して行う。図７の73に得られ
た電子放出特性をリチャードソン線図で示す。測定され
た電子放出密度(表1)から、本参考例の熱電子陰極で
は、最近の陰極線管の大型化、高精細度化の方向から必
要とされている電流密度を含浸型陰極の動作温度よりも
十分に低い温度で達成することは困難と考えられる。A thermionic cathode is produced using the completed cathode pellet, and the thermionic cathode is incorporated into a cathode for measuring electron emission characteristics.
Electron emission characteristics were measured with the distance between the anodes set to 0.3 mm. The activation treatment of the cathode was performed by gradually raising the cathode temperature and finally keeping it at a brightness temperature of 950 ° C. for 1 minute. In addition, subsequently, while taking out the electron emission current, emission aging was performed at a brightness temperature of 850 ° C. for 60 minutes. The characteristics are measured by changing the temperature of the cathode to a brightness temperature of 850 ℃, 820 ℃,
The electron emission current is measured while changing the anode voltage (pulse) at 790 ° C and 760 ° C. The electron emission characteristic obtained at 73 in FIG. 7 is shown by a Richardson diagram. From the measured electron emission density (Table 1), in the thermionic cathode of this reference example, the current density required from the direction of recent enlargement of the cathode ray tube and high definition, the operating temperature of the impregnated cathode It is considered difficult to achieve at temperatures well below.
【００２９】尚、上述の実施形態１及び２では、熱電子
陰極ペレットの形状が円筒状の場合について説明した
が、形状は円筒状に限らず他の形状でも良い。In the above-described first and second embodiments, the case where the thermionic cathode pellet has a cylindrical shape has been described, but the shape is not limited to the cylindrical shape and may be another shape.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による熱
電子陰極は最近の陰極線管の大型化、高精細度化の方向
から必要とされている高い電流密度を低い動作温度で達
成できる。したがって、本発明は従来の酸化物陰極と同
様の安価な材料を用いて構成することができ、かつ従来
の陰極線管製造プロセスにおけると同様に取り扱い得る
導入の容易な熱電子陰極を提供することができる。As described above, the thermionic cathode according to the present invention can achieve the high current density required from the recent trend toward large-sized cathode ray tubes and high definition at a low operating temperature. Therefore, the present invention can provide an easy-to-introduce thermionic cathode that can be constructed using the same inexpensive material as the conventional oxide cathode and can be handled in the same manner as in the conventional cathode ray tube manufacturing process. it can.
【図１】 実施形態１に係る陰極ペレットを用いて作成
した熱電子陰極の部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a thermionic cathode prepared by using a cathode pellet according to a first embodiment.
【図２】 実施形態１に係る陰極ペレットと熱電子陰極
製作工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cathode pellet and a thermionic cathode manufacturing process according to the first embodiment.
【図３】 実施形態２に係る冷間等方圧プレスを行う１
次成形体を得るためのプレス型の断面図である。FIG. 3 is a diagram showing a cold isostatic pressing according to a second embodiment.
It is a sectional view of a press die for obtaining the next compact.
【図４】 実施形態２に係る冷間等方圧プレスで得たプ
レス体から陰極ペレットグリーン体を切り出すための円
筒状カッターの部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a cylindrical cutter for cutting a cathode pellet green body from a pressed body obtained by a cold isostatic press according to a second embodiment.
【図５】 従来行われてきた酸化物陰極の部分断面図で
ある。FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a conventional oxide cathode.
【図６】 従来行われてきた含浸型陰極の部分断面図で
ある。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a conventional impregnated cathode.
【図７】 実施形態１及び２と参考例に記された熱陰極
の電子放出特性を示すリチャードソン線図である。FIG. 7 is a Richardson diagram showing electron emission characteristics of the hot cathodes described in the first and second embodiments and the reference example.
【図８】 実施形態１及び２と参考例に記された熱陰極
の各温度における零電界放出電子密度を記した表であ
る。FIG. 8 is a table showing the zero field emission electron densities of the hot cathodes described in Embodiments 1 and 2 and Reference Example at various temperatures.
１０ 熱電子陰極、１１ 陰極ペレット、１２ Ni製カ
ップ、１３ Ni-Cr合金製スリーブ、１４ ヒーター、
３０ プレス型、３４ 1次成形体、４０ 円筒状カッ
ター、４３ プレス体、４４ 陰極ペレットグリーン
体、５０ 酸化物陰極、６０ 含浸型陰極、７０ リチ
ャードソン線図。10 thermionic cathode, 11 cathode pellet, 12 Ni cup, 13 Ni-Cr alloy sleeve, 14 heater,
30 press type, 34 primary forming object, 40 cylindrical cutter, 43 press object, 44 cathode pellet green object, 50 oxide cathode, 60 impregnation type cathode, 70 Richardson diagram.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井嶋 賢治 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式会 社東京カソード研究所内 (72)発明者 李 成律 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式会 社東京カソード研究所内 (72)発明者 斎藤 恒成 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式会 社東京カソード研究所内 (72)発明者 多和 靖展 東京都板橋区板橋１丁目10番14号 株式会 社東京カソード研究所内 Ｆターム(参考） 5C027 CC11 CC14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kenji Ijima 1-10-14 Itabashi, Itabashi-ku, Tokyo Stock market Company Tokyo Cathode Institute (72) Inventor Lee Seung-li 1-10-14 Itabashi, Itabashi-ku, Tokyo Stock market Company Tokyo Cathode Institute (72) Inventor Tsuneari Saito 1-10-14 Itabashi, Itabashi-ku, Tokyo Stock market Company Tokyo Cathode Institute (72) Inventor Yasushi Tawa Exhibition 1-10-14 Itabashi, Itabashi-ku, Tokyo Stock market Company Tokyo Cathode Institute F-term (reference) 5C027 CC11 CC14
Claims (11)
あって、 Ni粉末と、還元作用を持つ金属の粉末と、電子放出活性
物質の粉末と、バインダーとを混合する混合工程と、 この混合物を造粒し、造粒品とする造粒工程と、 この造粒品をを型に入れプレスし、1次成形体とする１
次成形工程と、 この1次成形体に対して冷間等方圧プレスを行い、陰極
部材グリーン体を形成する冷間等方圧プレス工程と、 この陰極部材グリーン体を焼結する焼結工程と、を含む
熱電子陰極部材の製造方法。1. A method of manufacturing a thermionic cathode member by sintering, which comprises a step of mixing Ni powder, a metal powder having a reducing action, an electron emission active substance powder, and a binder. Granulation step of granulating the mixture to form a granulated product, and putting the granulated product into a mold and pressing to form a primary molded body 1
Next forming step, cold isostatic pressing of the primary formed body to form a cathode member green body, and sintering step of sintering the cathode member green body And a method for manufacturing a thermionic cathode member including:
製造方法であって、前記還元作用を持つ金属が、合金で
あることを特徴とする熱電子陰極部材の製造方法。2. The method of manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the metal having the reducing action is an alloy.
製造方法であって、前記還元作用を持つ金属が、Mg，A
l，Si，Zr，Ta, W の少なくとも１つを含むことを特徴
とする熱電子陰極部材の製造方法。3. The method of manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the metal having a reducing action is Mg, A.
1. A method for manufacturing a thermionic cathode member, which comprises at least one of l, Si, Zr, Ta and W.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、前記電子放出活
性物質がBa，Sr，及びCaの３元炭酸塩であることを特徴
とする熱電子陰極部材の製造方法。4. The method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the electron emission active substance is a ternary carbonate of Ba, Sr, and Ca. And a method for manufacturing a thermionic cathode member.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、前記電子放出活
性物質がBa，Sr，及びCaの３元炭酸塩と、Sc 2O3の混合
物であることを特徴とする熱電子陰極部材の製造方法。5. The method according to any one of claims 1 to 3.
A method for manufacturing a thermionic cathode member, comprising:
Ternary carbonates of Ba, Sr, and Ca, and Sc 2O3A mixture of
1. A method for manufacturing a thermionic cathode member, which is a product.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、 前記１次成形工程は、スライド型の内面に沿って滑動可
能な２個のパンチの間に、所定量の造粒品を挟み込んだ
一体物を冷間等方圧プレスして行われることを特徴とす
る熱電子陰極部材の製造方法。6. The method of manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the primary forming step includes the steps of forming two punches slidable along an inner surface of a slide die. A method of manufacturing a thermionic cathode member, characterized in that an integrated product in which a predetermined amount of a granulated product is sandwiched is cold isostatically pressed.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、 冷間等方圧プレス工程において、冷間等方圧プレスを行
い得られたプレス体が、陰極部材グリーン体を形成する
ために必要な厚みを持つことを特徴とする熱電子陰極部
材の製造方法。7. The method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the cold isostatic pressing step is performed by cold isostatic pressing. Which has a thickness required to form a cathode member green body.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、 冷間等方圧プレス工程において、冷間等方圧プレスを行
い得られたプレス体を、所定の形状の刃を有するカッタ
ーを用いて切り出すことにより、前記所定の形状の陰極
部材グリーン体を形成することを特徴とする熱電子陰極
部材の製造方法。8. A method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the cold isostatic pressing step is performed by cold isostatic pressing. Is cut out by using a cutter having a blade of a predetermined shape to form a cathode member green body having the predetermined shape.
た熱電子陰極部材の製造方法であって、 冷間等方圧プレス工程において、冷間等方圧プレスを行
い得られたプレス体を、打ち抜き加工することにより、
所望の形状の陰極部材グリーン体を形成することを特徴
とする熱電子陰極部材の製造方法。9. The method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1, wherein the cold isostatic pressing step is performed by cold isostatic pressing. By punching,
A method for manufacturing a thermionic cathode member, which comprises forming a cathode member green body having a desired shape.
れた熱電子陰極部材の製造方法により製造された熱電子
陰極部材。10. A thermionic cathode member manufactured by the method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1. Description:
れた熱電子陰極部材の製造方法により製造された熱電子
陰極部材を含む熱電子陰極。11. A thermionic cathode comprising the thermionic cathode member manufactured by the method for manufacturing a thermionic cathode member according to claim 1. Description:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001308007A JP2003115263A (en) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | Method for manufacturing thermoelectron cathode member, thermoelectron cathode member, and thermoelectron cathode including thermoelectron cathode member |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017037769A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 日本電気硝子株式会社 | Solid electrolyte sheet and method for producing the same, and sodium ion all-solid-state secondary battery |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001308007A patent/JP2003115263A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2017037769A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 日本電気硝子株式会社 | Solid electrolyte sheet and method for producing the same, and sodium ion all-solid-state secondary battery |
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