JP2005510011A - 減圧下で作動するシステムの内部におけるカルシウムの蒸着方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、減圧下で作動するシステムの内部におけるカルシウムの蒸着方法に関する。該方法は、空気に安定なカルシウム化合物を含む少なくとも１個の蒸着可能なゲッターデバイスを前記システム内に導入する工程、該システムの減圧を開始して圧力値P₁が達成されるまで減圧する工程、前記安定化合物からカルシウムを蒸発させる温度まで該ゲッターデバイスを加熱する工程（R）、P₁より低い圧力値P₂が達成されるまで該システムの減圧を続ける工程、および該システムを密封する工程（S）を含む。

Description

本発明は、減圧下で作動するシステム、特に陰極管の内部でカルシウムを蒸着するための方法に関する。

多くの工業的な応用において、数年間もの間密封された空間で維持されるべき妥当な減圧度が必要とされている。例えばこれは、テレビジョンまたはコンピュータのスクリーンとして使用されるCRTとしてもその分野で知られている陰極線管の場合である。CRTでは、陰極で発散された電子の軌道がガス粒子との衝突で曲げられるのを防ぐために、減圧が要求される。それを防ぐために、CRTは、製造工程中に機械的ポンプによって減圧にされ、密閉して封じられる。

しかしながら、とりわけ管自体の内部構成部材からのガス放出のために、管内の減圧度は時間と共に減少する傾向にあることが知られている。それ故、そのガス分子を結合して、陰極線管の機能のために必要な減圧度を保持することができるようなゲッター材料を管内に使用することが必要である。この目的のために、バリウムが通常使用される。最近、出願人は、バリウムに比較して、低毒性であり（そのために陰極線管の製造工程と廃棄工程における問題を減少させる）、電子ビームで打たれた時に健康に害を及ぼすX−線の発生量を低減させると言う二重の利点を有するカルシウムの使用も提案している。

全ての製造操作をも困難なものにするこれらの金属の高い反応性のために、空気に安定ないくつかの化合物が使用され、それらは減圧操作の前に陰極線管に導入される。バリウムの場合の安定な化合物はＢａＡｌ₄である。カルシウムの場合には、ＣａＡｌ₂または、５３重量％−５６．８重量％のアルミニウム、３６重量％−４１．７重量％のカルシウム、および１．５重量％−１１重量％のバリウムを含むＣａ−Ｂａ−Ａｌの三元系合金を使用することが可能である。これらの化合物は、通常ニッケルとの混合物で使用され、カルシウム化合物の場合には任意にチタンとも混合されて使用される。

これらの混合物を陰極線管に導入するために、上部で開口した金属製の容器でできており、望ましい混合物の粉末を含む、蒸着可能なゲッターとして既知のデバイスが通常使用される。バリウムを含む蒸着可能なゲッターデバイスは、例えば米国特許第４，３２３，８１８号、第４，５５３，０６５号、第４，６４２，５１６号、第４，９６１，０４０号および第５，１１８，９８８号明細書に記載されている。引用され得るカルシウム化合物を含む蒸着可能なゲッターデバイスの例は、同一出願人名による国際特許出願の国際公開第０１／０１４３６号明細書およびイタリア出願第MI２００A００２２７３号明細書に記載されるものである。

蒸着可能なゲッターデバイスがいったん陰極線管に導入されれば、陰極線管が真空ポンプに連結され、一般的には１０^−５ヘクトパスカル（hPa）未満の望まれる最終の内圧に減圧される。最後に、その減圧された陰極線管は、密封され、バリウムまたはカルシウムの化合物から金属の蒸発を生じさせるために高周波によって外側から加熱される。それから、蒸発した金属が、減圧された管の内壁上に凝縮し、かくしてガスを収着するのに活性なフィルムが形成される。

しかしながら、陰極線管内面の特定の領域における金属の堆積（metal deposit）が、その管自体の好適な作動に対して有害になり得ること、または全体として妥協してそれを解決し得ることが知られている。特にスクリーン上および燐光物質上での金属堆積の形成は、できるだけ少なくしなければならない。実際上、異なる電荷の２点間におけるイオン化可能な粒子の存在がそのシステムの短絡を引き起こすことが知られているように、いかなる場合にも金属堆積のない状態にしておかねばならないもう一つの領域は、電子銃（可能性のある陰極で）と所謂「陽極ボタン」（anode button）の間の領域である。

そのような欠点を防ぐために、蒸発した金属の噴流を陰極線管の内側表面のある領域に搬送するように妥当に形成された非常に高い横壁を備えた蒸着可能なゲッターデバイスのような、特別な対策を用いることが可能である。この種のゲッターデバイスは、米国特許第４，３２３，８１８号明細書に記載されている。しかしながら、この方法は、金属蒸気を導く効果が限定されており、完全に満足できるものではない。

一方、バリウムまたはカルシウムの先駆物質の粉末混合物上に位置されたそらせ板を含むゲッターデバイスを使用することが可能である。この種のゲッターデバイスは、米国特許第３，７１９，４３３号明細書に記載されている。しかしながら、この解決は、前記デバイスの製造に要する時間および結果的にはコストの増加を含んでいる。

それ故、本発明の目的は、前記のような欠点を有さない、減圧下で作動するシステム内でカルシウムを蒸着させるための方法を提供することである。

かかる目的は、主たる特徴が第１請求項で特定され、他の特徴がそれに続く請求項で特定される方法によって達成される。

本発明による方法の利点は、蒸発された金属を搬送するために上記の対策を採用する必要もなく、陰極線管の内側表面のある領域に選択的にカルシウムを堆積し得ることが可能になることである。

本発明による方法のさらなる利点および特徴は、図面を伴う実施態様に関する後記の詳細な記載から当業者に理解されるだろう。

本発明による方法は、減圧下で作動するシステム、特に陰極線管の内部でカルシウム蒸着を遂行するために応用され得る。バリウムをベースとする蒸着可能なゲッターデバイスが使用される既知の方法では、蒸着が最後の工程であり、システムを密封した後に実施される。それと反対に、本発明の方法は、カルシウム蒸着が、システムを密封する前であって、減圧中に、または２つの異なる減圧工程の間に実施されることを特徴としている。

本発明は、空気に対して安定なカルシウム化合物を含む少なくとも１個の蒸着可能なゲッターデバイスがそのシステム内部に導入される、最初の既知の工程を含む。ゲッター素子としてカルシウムを用いるいかなる既知のデバイスも、本発明による方法で使用され得る。例えば、先に引用した国際特許出願の国際公開第０１／０１４３６号明細書およびイタリア出願第MI２００A００２２７３号明細書に記載された蒸着可能なゲッターデバイスが使用され得る。次の記載からより明確になるように、蒸着可能なゲッターデバイスは、カルシウムの堆積がなされるべき領域のほぼ中心に位置されねばならない。陰極線管の場合に、有利には蒸着可能なゲッターデバイスがアンテナまたは陽極ボタンの領域に位置され得る。

図１に示されるように、その方法は、次いで、ポンプまたはより一般的にはポンプ群（異なるタイプのより多いポンプの設備）によるシステムの減圧工程を含む。減圧によって到達されるべき最終圧力より高い、図中にP₁と表示される圧力に達するとすぐに、カルシウム蒸発を生じさせるためにゲッターデバイスの加熱操作（図中にRと表示）が実施される。この操作は、通常そのデバイス自体の位置に対応した位置でシステムの外側に配置されたコイルの手段による誘導によって実施される。当業者に良く知られているように、この工程は、あらかじめ定められた時間、一般には約３０−４５分の間継続される。この工程中に、デバイスに捕獲されていたガスが放出されて、図に示されるように圧力の若干の増加を生じる。驚くべきことに、蒸発された金属を搬送するための既知のいかなる方策も適用されないにもかかわらず、そのシステムの全ての内部空間におけるカルシウム原子の拡散が、前記蒸発の間には生じない。事実、蒸発されたカルシウム原子がそのシステム内で拡散を始めるが、雰囲気ガスの分子、または蒸発の間にゲッターデバイス自体によって放出された分子との衝突によって、それらの原子が「はね返されて」（reflected）戻される。このように、システム内のガスの存在が、スクリーンの領域、または陰極線管の場合における電極間の領域のような望ましくない領域で、カルシウム原子の堆積を阻止する効果を有する。それどころか、これらの条件下では、蒸着可能なゲッターデバイスが最初に配置された場所に隣接した領域、例えば陰極線管の場合におけるアンテナまたは陽極ボタンに近い領域に、カルシウム原子がほとんど独占的に堆積される。

圧力P₁は、システムが作動する内部圧力P₂よりも高い値を持たねばならないが、その次の加熱工程中に蒸発されるべきカルシウムの不活性化を生じさせるのに十分な空気圧よりも低くなければならない。実際には、システム内に残った大気ガスの粒子が形成されたばかりのゲッター堆積を完全に飽和して、システムの正規の作動中にガス収着に利用できなくなるかもしれないようなことは、避けなければならない。有利には、圧力P₁が約１０^−４−１０^−５hPaであることが、実験的に確かめられている。

それから、圧力が値P₂、一般には１０^−５−１０^−６hPaに到達するまで、減圧が継続され、その圧力に到達した時点で密封される（図中にSで表示）。

本発明による方法の好ましい実施態様では、工程Rの間、妥当な弁でシステムをポンプ群から隔てることによって、蒸発が中断される。図２に関して、この場合の方法は、主たる３工程（ゲッターデバイスのシステムへの導入および最後の密封の他に）を含む。すなわち、第１減圧工程E₁では、圧力が値P₁にまで下げられる。カルシウム蒸発を生じさせるためのゲッターデバイス加熱工程Rの間、そのシステムが妥当な弁手段によってポンプ群から隔てられる。さらにその弁手段を再び開くことによって実施される第２減圧工程E₂では、システム内の圧力が、密封Sが実施される圧力値P₂にまで低下される。この最後の工程で、工程R中のガス抜きによって放出されたガスの大部分が除去される。この実施態様は、工程R中にポンプによる排気を中断することによって、管の内部構成部材の脱ガスによる圧力上昇があり、それが蒸発されたカルシウム原子の「後方散乱」（back scattering）効果に寄与していることから、好ましいものである。

陰極線管のようなシステムの適正な作動のために必要な、約１０^−７hPaの最終圧力値まで残留圧力を低下させることは、得られたカルシウムフィルムによってなされるべきである。

本発明の方法は、バリウムゲッターデバイスの場合に適用できない。なぜならば、その素子がカルシウムの場合よりもずっと大きなかさ（３倍よりも大きい）を有し、かつガス分子によるバリウムの「後方散乱」が約１０^−２hPaより高い圧力でのみ可能であり、これらの条件下では、形成したばかりのバリウムフィルムが大量のガスの収着ですぐに費やされて、陰極線管の寿命まで減圧を維持するのには不十分なものになるだろう。

本発明の範囲内にあって、可能な変更および/または付加が、記載されまた図で示された実施態様に対して当業者によってなされ得る。例えば、システム自体の内側の定められた位置に配置され得るいかなる開口容器手段によっても、蒸着可能なゲッターデバイスがシステムに導入され得る。

本発明の方法のある工程の間における陰極線管の内部圧力の変化を時間の相関関係として模式的に示したものである。 図１と同様に、本発明の好ましい実施態様における圧力の経時変化を示すものである。

Claims (5)

1. 減圧下で作動するシステムの内部におけるカルシウムの蒸着方法であって、
   −空気に安定なカルシウム化合物を含む少なくとも１個の蒸着可能なゲッターデバイスを前記システム内に導入する工程；
   −該システムの減圧を開始して圧力値P₁が達成されるまで減圧する工程；
   −前記安定化合物からカルシウムを蒸発させる温度まで該ゲッターデバイスを加熱する工程（R）；
   −P₁より低い圧力値P₂が達成されるまで該システムの減圧を続ける工程；および
   −該システムを密封する工程（S）
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記減圧工程が、圧力P₁が達成されるまでの第１工程（E₁）および圧力P₂が達成されるまでの第２工程（E₂）なる２つの工程で構成され、前記２つの減圧工程が前記加熱工程（R)によって分離され、加熱工程（R)の間該減圧が中断されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記圧力値P₁が、約１０^−４−１０^−５hPaであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記カルシウム化合物が、ＣａＡｌ₂または５３重量％−５６．８重量％のアルミニウム、３６重量％−４１．７重量％のカルシウム、および１．５重量％−１１重量％のバリウムを含むＣａ−Ｂａ−Ａｌの三元系合金であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
5. 該カルシウム化合物が、ニッケルまたはチタンと混合されていることを特徴とする、請求項４に記載の方法。

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