MXPA97009182A - Catodo de tubo electronico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un cátodo de tubo electrónico que comprende una base (1) formada principalmente de níquel, una capa de aleación (4) dispuesta sobre la base (1) y que incluye níquel y tungsteno teniendo un tamaño de grano menor que aquel de la base, y una capa de material emisor de electrón (5) depositada sobre la capa de aleación, y que incluye unóxido (6) de un metal alcalinotérreo que contiene por lo menos bario, y unóxido de metal de tierra rara (7) de 0.01 hasta 25 por ciento por peso y que contiene por lo menos uno deóxido de escandio yóxido de itrio. El cátodo tiene características de vida mejorada, comparadas con la técnica anterior, incluso si se opera con una densidad de corriente de 3 A/cmýo más.

Description

CÁTODO DE TUBO ELECTRÓNICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una mejora de un cátodo de tubo electrónico utilizado para un tubo de rayos catódicos para televisión, o similar, y en particular a un cátodo de tubo electrónico que tiene una capa de material emisor de electrones que contiene un óxido de metal de tierra rara, o un óxido resistente al calor, como un sustituto del óxido de metal de tierra rara. La Figura 9 muestra un cátodo de tubo electrónico utilizado en el tubo de rayos catódicos o en ei tubo de cámara de imagen para televisión, descrito por ejemplo en la Publicación de Patente Japonesa Kokoku No. S64-5417. En el dibujo, el número de referencia 111 denota una base formada principalmente de níquel y que contiene una pequeña cantidad de silicio (Si), magnesio (Mg) o elemento reductor similar. El número de referencia 112 denota un manguito de cátodo formado de nicromo (marca registrada) o similar. El número de referencia 115 denota una capa de material emisor de electrones depositada sobre la superficie superior de la base 111 y que contiene como constituyente principal, un óxido de metal aicalinotérreo 121 que contiene por lo menos bario (Ba), y adicionalmente estroncio (Sr) y/o calcio (Ca), y que contiene un óxido de metal de tierra rara 122 tal como un óxido de escandio de 0.1 hasta 20% en peso. El número de referencia 113 denota un calentador colocado en la base 111. El calentador 113 calienta la capa de material emisor de electrones 115 para emitir termoeiectrones. Con el cátodo de tubo electrónico de la configuración anterior, la manera de depositar la capa de material emisor de electrones 115 sobre la base 111 se describirá a continuación. En primer lugar un carbonato ternario de bario, estroncio y calcio y una cantidad predeterminada de óxido de escandio se mezclan juntas con un aglutinante y un solvente, para formar una suspensión. La suspensión es rociada sobre la base 111 hasta un espesor de aproximadamente 80 µm, y posteriormente es calentada por el calentador 113 durante el proceso de evacuación del tubo de rayos catódicos. El carbonato de metal alcalinotérreo es convertido en óxido metálico alcalinotérreo. Parte del óxido de metal aicalinotérreo se reduce y se activa para tener una propiedad semiconductora, de manera que la capa de material emisor de electrones 115 consta de una mezcla de óxido de metal alcalinotérreo 121 y el óxido de metal de tierra rara 122 se forma sobre la base 111.

En la etapa de activación, parte del óxido de metal alcalinotérreo reacciona de la siguiente manera. Es decir, el silicio, el magnesio y los elementos reductores similares contenidos en la base 111 se mueven hacia la interfase entre el óxido de metal alcalinotérreo 121 y la base 111 mediante difusión, y reaccionan con el óxido de metal alcalinotérreo. Por ejemplo, si el óxido de metal alcalinotérreo es óxido de bario, las siguientes reacciones (1) y (2) tienen lugar: 2BaO + (1/2)Si = Ba + (1/2)Ba2SiO4 . . .(1) BaO + Mg = Ba + MgO . . .(2) Como un resultado de esas reacciones, parte del óxido de metal alcalinotérreo 121 depositado sobre ia base 111 se reduce, para convertirse en un semiconductor deficiente de oxígeno, de manera que se facilita ia emisión de electrones. Si el óxido de metal de tierra rara no está contenido en la capa de material emisor de electrones la operación con una densidad corriente de 0.5 hasta 0.8 A/cm2) a una temperatura de cátodo de 700 a 800°C es posible. Si el óxido de metal de tierra rara está contenido en la capa de material emisor de electrones, la operación con una densidad real de 1.32 hasta 2.64 A/cm^ es posible. Generalmente, el rendimiento de electrones de los cátodos de óxido depende de la cantidad de Ba excesivo en el óxido. Si el óxido de metal de tierra rara no está contenido, el Ba excesivo suficiente para una operación de alta corriente puede no ser suministrado, y la densidad de corriente a la cual el cátodo es operable es pequeña. Es decir, el óxido de magnesio (MgO) o el silicato de bario (Ba2Si?4) que es un subproducto generado en el momento de la reacción anterior, y llamado como una capa intermedia se forma, estando concentrado sobre interfases de grano de níquel en la base 111 o la interfase entre la base 111 y la capa de material emisor de electrones 115, de manera que la velocidad de las reacciones está expresada por las fórmulas (1) y (2) anteriores está controlada por la velocidad de la difusión dei magnesio y ei silicio en la capa intermedia y el suministro de Ba excesivo es insuficiente. Si el óxido de metal de tierra rara está contenido en la capa de material emisor de electrones, la operación es como sigue. La siguiente descripción se hace tomando el óxido de escandio (SC2O3) como un ejemplo. Durante la operación del cátodo, en la ¡nterfase entre la base 111 y la capa de material emisor de electrones 115 parte del agente reductor que se ha movido mediante difusión a través de la base 111 reacciona con el óxido de escandio (SC2O3) de la manera descrita por la siguiente fórmula (3) y una pequeña cantidad de escandio metálico se genera, y parte del escandio metálico forma una solución sólida con el níquel en la base 111 y una parte es retenida en las interfases. (1/2)Sc2O3 + (3/2)Mg = Sc + (3/2)MgO . . .(3) El escandio metálico generado por la reacción de la fórmula (3) descompone la capa intermedia antes mencionada formada sobre la base 111 o en las interfases de grano de níquel en la base 111 de la manera descrita por la siguiente fórmula (4), de manera que ei suministro de Ba excesivo se mejora y el óxido de metal de tierra rara en la capa de material emisor de electrones restringe la evaporación del Ba excesivo, con el resultado de que la operación es posible a un densidad de corriente más alta que si no estuviera contenido el óxido de metal de tierra rara. (1/2)Ba2Si04 + (4/3)Sc = Ba + (1/2)Si + (2/3) Sc203. . .(4) La Publicación de Patente Japonesa Kokai No. S52-91358 describe un cátodo calentado directo que tiene una base formada de una aleación de níquel que contiene un metal de alto punto de fusión tal como W o Mo que incrementa la resistencia metálica, y un agente reductor tal como Mg, Al, Si o Zr, y una capa de aleación de Ni-W, o N¡-Mo recubiertas sobre la superficie de la base donde una capa material emisor de electrones se va a depositar. Con cátodo de tubo electrónico formado en la manera descrita antes, el óxido de metal de tierra rara mejora el suministro de Ba excesivo, aunque ia velocidad de suministro del Ba excesivo es controlada por la velocidad de difusión del agente reductor en el níquel en la base, y las características de vida a una operación de alta densidad de corriente de 2 A/cm2 o más es sustancialmente baja. La última de estas antes mencionadas proporciona una mejora con respecto a la deformación térmica que es problema inherente para el cátodo calentado directamente que emite termoelectrones desde ia capa de material emisor de electrones, utilizando el calor generado por la corriente a través de la base misma, mediante el recubrimiento de la base con una capa de una aleación tal como Ni-W o Ni-Mo. Sin embargo, no permite la operación en una aita densidad de corriente. Con respecto a esos problemas, el cesionario de la presente solicitud ya describió en ia Solicitud de Patente Japonesa No. H2-56855 (Solicitud de Patente Japonesa Kokai No. H3-257735) que es posible mejorar las características de vida con la operación a una alta densidad de corriente de 2 A/cm2 mediante la difusión dentro de la base de una capa metálica provista entre la base y la capa de material emisor de electrones. La Figura 10 muestra la configuración de dicho cátodo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención ha sido hecha en un intento para mejorar adicionalmente las características de vida con la operación a una alta densidad de corriente y proporciona una mejora con respecto a las características de vida con la operación a una alta densidad de corriente de 3 A/cm2 o más, definiendo el estado de distribución de la capa metálica dentro de la base formada principalmente de níquel, o en la superficie de la base. De acuerdo con la invención, se provee un cátodo de tubo electrónico que comprende: una base formada principalmente de níquel y que incluye por lo menos un tipo de agente reductor; una capa de aleación colocada sobre la base o como una capa de superficie de ia base, y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir dei grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio y níquel; y una capa de material emisor de electrones formada sobre la capa de aleación y que incluye un óxido de un metal alcalinotérreo que contiene por lo menos bario y un óxido de metal de tierra rara de 0.01 hasta 25% en peso. Preferiblemente la concentración de por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio en la capa de aleación es mayor hacia la capa de material emisor de electrones. Preferiblemente la capa de aleación está formada de granos, y los granos son más pequeños que los granos que forman la base. Preferiblemente, el espesor de la capa de aleación no es menos de 1 µm. De acuerdo a otro aspecto de la invención, se proporciona un cátodo de tubo electrónico que comprende: una base formada principalmente de níquel y que incluye por lo menos un tipo de agente reductor; una película colocada sobre por lo menos parte de la superficie de la base y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio, y una capa de materia emisor de electrones formada sobre dicha película y que incluye un óxido de un metal alcal?notérreo que contiene por lo menos bario y un óxido de metal de tierra rara de 0.01 hasta 25% en peso. Puede estar dispuesto de esta manera que la película comprende una película de mezcla colocada sobre la base y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio, así como níquel, o una película de capa múltiple que incluye una o más películas de material individual de al menos un metal, y una película de material individual de níquel. Puede colocarse alternativamente que la película comprenda una capa metálica sobre parte de la superficie de la base, y que incluye por lo menos un metal seleccionado del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio. Preferiblemente, la película está formada sustancialmente en el centro de la base y cubre de 12 a 80% del área de la superficie de la base. Puede disponerse que la película comprende una capa metálica dispuesta sobre parte de la superficie de la base y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de molibdeno y tantalio y el espesor de la capa metálica es de 0.1 hasta 1.8 µm. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un cátodo de tubo electrónico que comprende: una base formada principalmente de níquel, y que incluye por lo menos un tipo de agente reductor. una capa de aleación colocada sobre la base o como una capa de superficie de la base, y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo consta de tungsteno, molibdeno y tantalio, así como níquel, la concentración de por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno, y tantalio en la capa de aleación siendo superior hacia la capa de material emisor de electrones, y una capa de material emisor de electrones formada sobre la capa de aleación y que incluye por lo menos un óxido seleccionado a partir del grupo que consta de aquellos de aluminio, titanio, silicio, magnesio, cromo, circonio, hafnio, indio y estaño de 0.01 hasta 20por ciento en peso. Con la disposición anterior, además del agente reductor en la base, la capa de aleación contribuye al suministro de Ba excesivo y la capa de aleación sirve para asegurar el suministro estable del agente reductor en la interfase. Por consiguiente, es posible proporcionar un cátodo de tubo electrónico que puede operar a alta densidad de corriente 3 A/cm2 que fue difícil de lograr con los cátodos de óxido de la técnica anterior, y para realizar un tubo de rayos catódicos con un alto brillo y alta definición. Además, comparado con la técnica anterior, el único incremento es la etapa de formación de la capa metálica, tal como tungsteno, como una capa de aleación y una capa puede formase de tal manera que reduce la tensión residual. Por consiguiente, un tubo de rayos de catódicos con una precisión mejorada puede obtenerse a un bajo costo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección transversal de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la modalidad 1 de la invención; la Figura 2 es un diagrama característico que muestra la relación entra la relación de corriente de emisión después de un cierto tiempo (4,000 horas) de uso y la densidad de corriente de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la modalidad 1 de la invención; la Figura 3 es un diagrama que muestra la relación entre la relación de corriente de emisión después de un cierto tiempo (4,000 horas) de uso y ei espesor de película de tungsteno de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la Modalidad 1 de la invención; la Figura 4 es una vista en sección esquemática que muestra la distribución del tungsteno en un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la Modalidad 1 de la invención; la Figura 5(a) y la Figura 5(b) son vistas en sección esquemáticas de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo a la Modalidad 1 de la invención, que muestra los granos que forman las capas respectivas; la Figura 6(a) y la Figura 6(b) son vistas sección esquemáticas de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la Modalidad 1 de la invención, que muestran los granos que forman las capas respectivas y que muestran los cambios con el avance del tratamiento de calor la Figura 7(a) a la Figura 7(c) son diagramas que muestran patrones de la película de tungsteno formada durante la fabricación de un cátodo de tubo electrónico de acuerdo con la modalidad 3; la Figura 7(d) es una vista en sección esquemática de una base y un manguito; la Figura 8 es un diagrama que muestra la variación de la relación de voltaje cortado con el tiempo que exhibe el efecto de la Modalidad 5 de acuerdo con la invención; la Figura 9 es una vista en sección que muestra la configuración de un cátodo de tubo electrónico en la técnica anterior; y la Figura 10 es una vista en sección que muestra la configuración de otro cátodo de tubo electrónico en la técnica anterior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Modalidad 1 Una modalidad de la invención se describirá ahora con referencia a la Figura 1. En el dibujo, el número de referencia 4 denota una capa de aleación formada sobre la superficie superior de una base 1 y que contiene el níquel y por lo menos un metal que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio. El número de referencia 5 denota una capa de material emisor de electrones depositada sobre la capa de aleación 4 y que contiene un óxido de metal alcalinotérreo 6 como componente principal que contiene por lo menos bario (Ba) y adicionalmente estroncio (Sr) y/o calcio (Ca), y que contiene un óxido de metal de tierra rara 7 tal como óxido de escancio, óxido de itrio u óxido de europio de 0.01 hasta 25% en peso. La base 1, un manguito 2, y un calentador 3 son idénticos para la base 111, el manguito 112 y el calentador 113 mostrados y descritos en relación con la Figura 9. Un ejemplo del método de fabricación de un tubo de cátodo electrónico configurado como se describió antes se describirá ahora. En primer lugar, una base Ni 1 que contiene una pequeña cantidad de Si y Mg se suelda a un manguito de cátodo 2 y la unidad de base de cátodo es colocada entonces en un aparato de evaporación de haz electrónico y tungsteno (W), por ejemplo, se deposita mediante la evaporación de calentamiento del haz electrónico depositado en una atmósfera de vacío de 10~5 hasta 10"**. La unidad de base de cátodo es calentada después, por ejemplo, en una atmósfera de nitrógeno a 800 hasta 1100°C. Esto es para eliminar las impurezas tal como el oxígeno que permanece dentro o sobre la superficie de la capa de metal y para provocar la concreción de la capa metálica o la recristalización de la capa metálica o la difusión de la capa metálica dentro de la base 1. En este método, la capa de material emisor de electrones 5 se forma sobre la unidad de base de cátodo con la capa de aleación 4 formada en la misma, como en el ejemplo de la técnica anterior. La Figura 2 muestra las características de vida del cátodo de tubo electrónico, es decir la relación de corriente de emisión (con respecto al valor inicial), en relación a la densidad de corriente utilizada, de acuerdo con la modalidad, fabricada de la manera antes descrita y montada sobre un tubo de rayos catódicos para una televisión ordinaria, con el tubo de rayos catódicos estando terminado mediante la evacuación norma, con el cátodo de tubo electrónico siendo utilizado en la operación a una densidad de corriente de 2 hasta 4 A/cm2. Las características de vida se muestran en comparación con un ejemplo de la técnica anterior. Una película W de un espesor de 0.7 µm se formó, y se calentó a 1,000°C en una atmósfera de hidrógeno. Ya que la capa de material emisor de electrones 5, un óxido de metal alcalinotérreo 6 que contiene óxido de escandio de 5 por ciento por peso se utilizó tanto para la presente modalidad y para ei ejemplo de la técnica anterior, para el propósito de comparación. Como se verá a partir de la Figura 2, las muestras de conformidad con la presente modalidad exhiben un deterioro de emisión sustancialmente menor durante su vida comparado con el ejemplo de la técnica anterior. La Figura 3 muestra las características de vida, es decir, la relación de corriente de emisor (con respecto al valor inicial), del cátodo de tubo electrónico que se utiliza en la operación a una densidad de 2 A/cm2, para diferentes espesores de la película , el cátodo está montado en un tubo de raíz catódicos. A partir de los resultados mostrados se ve que las características de vida se mejoraron si la película W fue de un espesor de 0.1 a 1.6 µm, y se obtuvo una mejora importante si la película W era de un espesor de 0.3 hasta 1.1 µm. Esto se debe a una composición óptima del níquel y el tungsteno que se lleva a cabo con este espesor y el efecto antes descrito se obtiene de manera estable debido a la reducción de tamaño de los granos de la capa de aleación. La Figura 4 muestra en sección transversal la configuración de un cátodo que tiene una película W de 0.7 µm, después de la operación de 4,000 horas, y la intensidad de los rayos X que corresponde a la concentración de tungsteno con respecto a la profundidad, que representa la profundidad del tungsteno en la base, obtenido por el uso de un microanalizador de rayos X. El espesor d en la capa de aleación indica la profundidad de una parte donde la intensidad no es menor de 5% de la intensidad máxima. En el dibujo, el espesor d de la capa de aleación y la profundidad de la parte donde los granos son pequeños se muestran para ser idénticos, para simplicidad de la ilustración. En muchos casos reales, la capa con granos pequeños dentro de la capa de aleación está solamente en una parte de la capa de aleación más profunda que la profundidad d, y el tamaño de grano se aproxima gradualmente al tamaño de grano en la base de níquel con la profundidad de incremento. Si d no es menor de 1 µm, el incremento sustancial en la vida, comparado con el ejemplo de la técnica anterior, se observó como se muestra en la Figura 3. La región del espesor d es una capa de aleación de níquel y tungsteno, y puede estar en la forma de por lo menos una solución sólida, eutéctica (mezcla eutéctica), y compuesto (compuesto intermetáiico). La Figura 5 muestra en sección transversal la configuración del cátodo inmediatamente después de la formación de la capa metálica, en (a), y después de la etapa de calentamiento, en (b). Ilustra esquemáticamente la configuración como se observa mediante un microscopio. Después del calentamiento, la capa de aleación de níquel-tungsteno se extiende hasta la profundidad d mostrada en la Figura 4, y los granos que forman esta capa son más pequeños en tamaño promedio (los granos son más finos) que los granos que forman la base. La Figura 6 muestra esquemáticamente en sección transversal la configuración del cátodo utilizado para la prueba de vida, que está montado en el tubo de rayos catódicos, como se describe en relación con la Figura 2. En la Figura 6, (a) muestra el cátodo que corresponde a (b) en la Figura 5, es decir, después de la etapa de calentamiento. La Figura 6(b) muestra el cátodo después de la prueba de la Figura 2, es decir, habiendo experimentado ciclos de calentamiento. Debido a los ciclos de calentamiento experimentados, la distribución de tungsteno procede a una parte más profunda, y el espesor de la capa con los granos finos de níquel y tungsteno en aleación se incrementa. Es decir, el espesor d1 antes de los ciclos de calentamiento se incrementa hasta un espesor d2. El espesor de la parte donde el tungsteno está presente alcanza de 10 a 20 µm, y tal distribución se ha encontrado que contribuye sustancialmente a mejorar las características de vida. Cuando d1 fue de menos de 1 µm, no hubo mejora suficiente en las características de vida observadas. La mejora en las características de vida se obtuvieron debido a la distribución de tungsteno o de los granos pequeños de la capa de aleación de níquel-tungsteno, los cuales tienen la siguiente función. Primero, el principio es explicado en detalle. En la modalidad del cátodo de la invención, la capa de aleación con granos finos se forma sobre ia superficie de, o como una capa de superficie de la base de níquel, y Mg o Si, que son agentes reductores se difunden a través de las interfases de grano en la capa de aleación y reaccionan con BaO en la interfase entre la capa de aleación y ia capa de material emisor de electrón para formar el Ba en exceso. Parte de W en la capa de aleación contribuye a la generación de Ba ep exceso de acuerdo con la fórmula (5) establecida a continuación. Por consiguiente, en la etapa de inicial de activación, en la que la difusión de Mg y Si, que son agentes reductores, es insuficiente, la reducción mediante W del lado del material emisor de electrones que contribuye. Después de la activación, Mg y Si, que tienen un mayor rendimiento reductor y que se han movido lo suficiente hacia la ¡nterfase entre la capa de aleación y la capa emisora de electrones, juegan un rol importante en la generación del Ba en exceso. Por consiguiente, la capa intermedia es generada en la cercanía de la superficie externa de los granos finos de la capa de aleación, aunque como los granos de la capa de aleación son finos, la escala de difusión de Mg y Si no es controlada por la capa intermedia. Parte de ia capa intermedia es descompuesta por la acción del óxido de metal de tierra rara, tal como óxido de escandio, como en la técnica anterior. Sin embargo, si el óxido de metal de tierra rara que es simplemente mezclado por dispersión en la capa de material emisor de electrones como en el ejemplo de la técnica anterior, ei efecto de descomponer la capa intermedia, se origina a partir de la reacción entre el óxido de escandio y el agente reductor, y es por lo tanto restringida por el límite de reacción de fase sólida, y la densidad actual de operación está limitada dentro de 2 A/cm2. De acuerdo con la invención, el suministro suficiente de Ba en exceso, está asegurado y la reducción del consumo de la capa de material emisor de electrones según una alta densidad de corriente debida a la mejora en la conductividad, y el efecto de restringir la evaporación del Ba en exceso mediante el óxido de metal de tierra rara, tal como óxido de escandio, en la capa de material emisora de electrón, también se obtienen. Como un resultado de la combinación de esos efectos, una alta densidad de corriente de operación de 3 A/cm2 puede lograrse. 2BaO + (1/3)W = Ba + (1/3)Ba WO3 ...(5) Además, W tiene una propiedad de reducción más pequeña que Si y Mg que son agentes reductores de la base 1, aunque se distribuye sobre granos de Ni o dentro de los granos, de manera que la reacción con el óxido de escandio en la emisión de electrón ocurre de manera relativamente fácil y contribuye a la generación de Sc que tiene el efecto de descomponer la capa intermedia. En la modalidad anterior, W se utiliza para la capa metálica. Es deseable que la capa metálica 4 tenga una propiedad reductora que no es mayor de por lo menos uno de los agentes reductores en la base 1, y tiene una propiedad reductora mayor que Ni. La razón es que si la propiedad reductora de la capa metálica es menor que Ni, el efecto de suministrar Ba en exceso es pequeño, en tanto que si es mayor que la propiedad reductora del agente reductor en la base 1, la reacción para suministrar Ba en exceso, tiene lugar principalmente en la interfase entre la capa metálica y la capa de metal emisor de electrones 5, el efecto de suministrar Ba en exceso mediante el agente reductor en la base 1 se vuelve más pequeño, y la contribución mediante el óxido de escandio a la descomposición de la capa intermedia se vuelve más pequeña. El material para la capa metálica depende del agente reductor en la base 1, aunque en por lo menos uno de W, Mo, Ta y similares puede seleccionarse. El material para la capa metálica puede formarse alternativamente de una aleación que consta de un metal, tal como W, Mo o Ta, que tiene una propiedad reductora de no más de por lo menos uno de los agentes reductores en la base 1 y más de Ni, y un metal, tal como Ni, que tiene una propiedad reductora no mayor que Ni. En este caso, también si el espesor de la película es igual a lo que se explicó en relación con W, una capa de aleación que tiene granos finos puede formarse, y pueden obtenerse efectos similares. La base 1 que tiene una capa metálica de W, por ejemplo, está sujeta al tratamiento con calor en una temperatura máxima de 800 hasta 1100°C, en vacío o en una atmósfera reductora. Mediante este tratamiento con calor, es posible controlar la capa metálica para que se distribuya principalmente sobre el grano Ni en la base 1 o dentro de los granos, y la difusión de los agentes reductores en la base 1 dentro de la capa de material emisor de electrón 6 puede mantenerse apropiadamente. Distribuyendo la capa coexistente de níquel y tungsteno sobre la superficie de ¡a base, es decir, distribuyendo ei tungsteno hasta un espesor de 1 µm o más, y haciendo el tamaño de grano de la capa coexistente menor que en la base, la operación a un alta densidad de corriente de 3 A/cm2 o más y la mejora en las características de vida se han logrado.

Modalidad 2 En la Modalidad 1, la deposición por evaporación de haz electrónico, se utiliza para depositar el tungsteno que constituye ia capa metálica. Cualquier otro método, tal como chisporroteo, evaporación-deposición de haz iónico CVD (deposición de vapor químico), electrodeposición, implantación iónica, o similares pueden utilizarse, en tanto que una capa metálica de por lo menos uno de tungsteno, molibdeno y tantalio pueda formarse.

Modalidad 3 En el método descrito con relación a las modalidades anteriores, una capa metálica se forma sobre la base. Una película de mezcla que contiene por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consiste de tungsteno, molibdeno y tantalio, así como de níquel, o una película de capa múltiple que contiene una o más películas de material individual de las antes mencionadas en por lo menos un metal y una película de material individual de níquel pude formarse utilizarse los métodos descritos en relación con las Modalidades 1 y 2. En tal caso, la tensión residual puede ser aliviada. La generación de tensión durante ia fabricación dei cátodo puede reducirse, y puede mejorarse la precisión.

Modalidad 4 En las modalidades anteriores, el tungsteno constituye la capa metálica es simplemente depositado por evaporación. No es necesario que el tungsteno sea formado uniformemente. Si la distribución del tungsteno definida antes puede realizarse mediante tratamiento con calor, la distribución inmediatamente después de la deposición puede ser tan que el tungsteno se forma solamente en parte de la superficie de base. Para este propósito, la deposición por evaporación o similar descrita en relación con las Modalidades 1 y 2 puede utilizarse. Si una máscara o similar se utiliza en el momento de la deposición de la capa metálica, las capas modeladas como se muestra en la Figura 7(a) a la Figura 7(c) pueden obtenerse.

La Figura 7(a) muestra un caso donde la capa está en forma de disco que ocupa solamente la parte central de la superficie de ia base. La Figura 7(b) muestra un caso donde la capa está formada de una matriz de segmentos cuadrados provistos a una separación de 400 µm, la longitud de cada sección es de 200 µm. La Figura 7(c) muestra un caso donde la capa está formada de una matriz de pequeños segmentos en forma de disco provisto a una separación de 400 µm, el diámetro de cada segmento en forma de disco pequeño es de 200 µm. En este caso, la tensión residual en la capa de tungsteno puede reducirse, comparado con el caso de una capa uniforme, y un cátodo con una tensión menor y mayor precisión puede formarse. En particular, si el diámetro de la abertura circular (o la longitud de un lado más corto de una abertura rectangular) de una primera rejilla (la cual está colocada arriba, como se ve en la Figura 1, está separada desde el cátodo, tiene una función de limitar el área de emisión de electrones del cátodo, y está usualmente en la forma de una placa metálica que tiene una abertura circular, o una abertura rectangular) no es mayor de 0.5 mm, la variación dei voltaje cortado mencionado anteriormente, resulta a partir de la tensión residual, conduciendo al deterioro en las propiedades de vidrio y equilibrio de color. La Figura 8 muestra el efecto de capas modeladas. En el dibujo, "CON ENCIONAL" significa el cátodo convencional que tiene óxido de escandio dispersado en la capa de material emisora de electrones en una concentración de 5%. "SUPERFICIE COMPLETA" significa el cátodo con una película que tiene un espesor de 0.7 µm, y formados a través de la superficie de la base. "SEGMENTO" significa el cátodo con una capa W que tiene un espesor de 0.5 µm, y un patrón mostrado en la Figura 7(b), la capa está formada de una matriz de segmentos cuadrados provistos a una distancia de 400 µm, la longitud de cada lado es 200 µm. El efecto de reducción en la tensión residual es importante. En particular, si la capa modelada cubre de 12 a 80% de la parte central de la parte de superficie de la base (con el diámetro indicado como "DIÁMETRO DE BASE" en la Figura 7(d), la reducción de la tensión residual puede llevarse a cabo. Si el espesor de la capa es de 0.1 hasta 1.8 µm, puede aliviarse la tensión. Si el espesor de la capa es de 0.3 a 0.9 µm, la mejora en el alivio de tensión y en las características de vida son ambas importantes. En ia modalidad anterior, W se forma sobre una parte de la superficie de base. Una capa de por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio puede utilizarse. Además, como se ejemplificó en relación con ia Modalidad 3, una película de mezcla que contiene por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consiste de tungsteno, molibdeno y tantalio, así como níquel, o una película de capa múltiple que contiene una o más películas de material individual de las antes mencionadas por lo menos un metal y una película de material individual de níquel pueden formarse sobre parte de la superficie de base.

Modalidad 5 En la modalidad anterior, el óxido de metal de tierra rara es dispersado en la capa de material emisor de electrones. En vez de un óxido de metal de tierra rara, la capa de material emisor de electrones puede formarse de un óxido de metal alcalinotérreo que contiene por lo menos bario, y por lo menos un óxido seleccionado a partir del grupo que consta de aquellos de (A1), titanio (Ti), silicio (Si), magnesio (Mg), cromo (Cr), circonio (Zr), hafnio (Hf), indio (In), y estaño (Sn) de 0.01 a 20 por ciento por peso, y aun una alta densidad de corriente puede lograrse debido a los efectos de la capa de aleación antes mencionada, aunque el efecto es más pequeño que si se utilizara el óxido de metal de tierra rara. En este caso, no hay ventaja en los términos de costo. Un cátodo de tubo electrónico que modaliza la invención puede utilizarse en un tubo de rayos catódicos de televisión, o un tubo de toma vistas de imagen de televisión. Utilizándolo en un tubo de rayos catódicos para una televisión de proyección o sobre ia televisión dimensionada grande, y que tiene su operación a una alta corriente, puede lograrse un alto brillo. En particular, es útil lograr un alto brillo en un tubo de rayos catódicos para televisión de alta definición. Así mismo, utilizando el tubo de rayo catódico en un monitor de exhibición y operándolo en una alta densidad de corriente, el área desde la cual la corriente extraída se reduce, y la definición del tubo de rayos catódicos puede mejorarse.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un cátodo de tubo electrónico, caracterizado porque comprende: una base formada principalmente de níquel, y que incluye por lo menos un tipo de agente reductor; una capa de aleación colocada sobre la base o como una capa de superficie de la base y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consta de tungsteno, molibdeno y tantalio y níquel; y una capa de material emisor de electrones formada sobre la capa de aleación, y que incluye un óxido de un metal alcalinotérreo que contiene por lo menos bario, y un óxido de metal de tierra rara de 0.01 hasta 25 por ciento por peso.

2. El cátodo de tubo electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consiste de tungsteno, moiibdeno y tantalio en tal capa de aleación es mayor hacia ia capa de material emisor de electrones.

3. El cátodo de tubo electrónico de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la capa de aleación está formada de granos, y los granos son más pequeños que los granos que forman la base.

4. El cátodo de tubo electrónico, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el espesor de la capa de aleación no es menor de 1 µm.

5. Un cátodo de tubo electrónico, caracterizado porque comprende: una base formada principalmente de níquel, y que incluye por lo menos un tipo de agente de reducción; una película dispuesta sobre por lo menos parte de la superficie de la base, y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir de un grupo que consiste de tungsteno, molibdeno y tantalio; y una capa de material emisor de electrones formada sobre la película y que incluye un óxido de metal alcalinotérreo que contiene por lo menos bario, y un óxido de metal de tierra rara de 0.01 hasta 25 por ciento por peso.

6. Ei cátodo de tubo electrónico de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la película comprende una película de mezcla colocada sobre la base y ) que incluye por io menos un metal seleccionado a partir del grupo que consiste de tungsteno, el molibdeno y el tantalio, así como el níquel, o una película de capa múltiple que incluye una o más películas de material individual de tal o por lo menos un metal, y una película de material individual de níquel.

7. El cátodo de tubo electrónico de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la película está formada sustancialmente en el centro de la base y cubre de 12 hasta 80% del área de superficie de la base.

8. El cátodo de tubo electrónico de conformidad con las reivindicaciones 5 ó 7, caracterizado porque la película comprende una capa metálica; y el espesor de la capa metálica es de 0.1 hasta 1.8 µm.

9. El cátodo de tubo electrónico, caracterizado porque comprende: una base formada principalmente de níquel, y que incluye por lo menos un tipo de agente reductor; una capa de aleación colocada sobre la base o como una capa de superficie de la base y que incluye por lo menos un metal seleccionado a partir de un grupo que consiste de tungsteno, molibdeno y tantalio, así como níquel; la concentración de tal por lo menos un metal seleccionado a partir del grupo que consiste de tungsteno, molibdeno y tantalio en tal capa de aleación, es mayor hacia la capa de material emisor de electrón; y una capa de material emisor de electrones formada sobre la capa de aleación y que incluye por lo menos un óxido seleccionado a partir de un grupo que consta de aquellos de aluminio, titanio, silicio, magnesio, cromo, circonio, hafnio, indio, y estaño de 0.01 hasta 20 por ciento por peso.