專利名稱：含有陰極氧化物涂層的陰極射線電子管的制作方法
技術領域：
此發(fā)明涉及具有至少一個氧化物陰極的陰極射線電子管，它包括具有陰極金屬制陰極基底的陰極載體和具有放電物質的陰極涂層，放電物質含有從鈣、鍶、鋇和稀土金屬氧化物形成的群體中選取的堿土氧化物。
背景技術：
陰極射線電子管包括4個功能組在電子槍中電子束生成，利用電子或磁性透鏡進行束聚焦，束偏轉以生成光柵，以及發(fā)光屏或顯示屏。
涉及電子束產生的功能組包括放電陰極，它在陰極射線管中生成電子電流并由控制柵格封閉住，例如在前邊有一個有孔徑光闌的維納爾圓柱電極。
用于陰極射線管的放電陰極通常是點狀的，帶有放電的包含氧化物陰極敷層的可加熱的氧化物陰極。如果氧化物陰極被加熱，電子會從放電涂層散失到周圍的真空中。如果維納爾圓柱電極對陰極有偏壓，那么自然產生的電子數量和由此而生的陰極射線電子管的束電流就能夠被控制。
能夠由陰極涂層發(fā)射的電子的數量依賴于放電物質的工作效能。通常用于陰極基底的鎳，其本身就具有較高的工作效能。因此，陰極基底的金屬通常涂有另一物質，主要用于提高陰極基底的放電性能。在陰極射線電子管中氧化物陰極放電涂層物質的一個特性是它們包括以堿土金屬氧化物的形式存在的堿土金屬。
為了制作氧化物陰極，形狀適宜的鎳合金板被涂上例如堿土金屬碳酸鹽的粘合劑配制品。在抽空和燒制陰極射線電子管時，碳酸鹽在溫度約1000攝氏度時轉化為氧化物。陰極經過這樣的燒制后，所述陰極已經提供了顯著的但仍不穩(wěn)定的發(fā)射電流。接下來，執(zhí)行一個活化過程。此活化過程使得堿土金屬氧化物原來絕緣的離子晶格被轉化成電子半導體，其中原料物質類的雜質被并入了氧化物晶格。這些雜質實質上是由堿土金屬元素組成，例如鈣、鍶或鋇等。氧化物陰極的放電基于雜質的機構。上述活化過程用于提供足夠大量的過剩的堿土金屬元素，使得放電涂層中的氧化物在規(guī)定的加熱量下提供最大量的放電電流。催化過程的實質作用是在陰極基底的合金成分(“催化劑”)鎳的作用下，通過鋇氧化物還原為鋇金屬元素實現的。
對于氧化物陰極的功效和使用壽命來說，關鍵在于堿土金屬元素的不斷擴散。其原因是在陰極的使用壽命中，陰極涂層不斷的消耗堿土金屬。陰極由于高溫，部分陰極物質慢慢的散失掉，并部分地在陰極射線電子管中以離子流的方式濺射出去。
然而，通過在陰極金屬或者催化劑金屬上的堿土氧化物的還原作用，單體的堿土金屬最初連續(xù)地釋放出去。而在此期間，當一層薄而高阻抗的堿土硅或堿土鋁界面在陰極基底和放射的氧化物之間形成時，上述散失便停止了。使用壽命還受到此期間陰極基底鎳合金中催化劑金屬量耗盡的影響。
EP0482704A公開了一種氧化物陰極，其載體本質是由鎳組成并涂有一層由堿土金屬氧化物、鋇和一種稀土金屬構成的放電物質。上述放電物質中稀土金屬原子的數量與堿土金屬原子的數量的比例為10到500ppm，上述稀土金屬原子充分均勻地分布于放電物質層的上部。

發(fā)明內容
此發(fā)明的目的是提供陰極射線電子管，其束電流穩(wěn)定而且能持續(xù)保持長的時間，同時上述的陰極射線電子管可以被再生加工。
根據發(fā)明，此目的由一個具有至少一個氧化物陰極的陰極射線電子管實現，氧化物陰極含有一個帶有陰極金屬制陰極基底和一個氧化物顆粒放電物質陰極涂層，上述氧化物顆粒包括一種從鈣、鍶和鋇氧化物形成的群體中選取的堿土氧化物，摻有數量范圍從120到最大50ppm的由鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、珥、銩、鐿和镥的氧化物中選取的氧化物添加劑，同時放電物質具有3×10-3Ω-1cm-1到12.5×10-3Ω-1cm-1的電導系數。
此發(fā)明根據的原理是，在含有一個氧化物陰極的陰極射線電子管中，如果陰極涂層的電導系數適合陰極加載的平均直流電的工作點，上述氧化物陰極的使用壽命就會延長。
含有這樣一個氧化物陰極的陰極射線電子管長時間擁有一個平穩(wěn)的束電流，是因為上述受控的陰極涂層電導系數在陰極射線電子管工作期間能防止氧化物陰極過熱和過冷。由于它的優(yōu)點，氧化物陰極中的工作溫度是最佳的。結果是元素鋇形成的地方的反應速度也是最佳的。
由于鋇不斷釋放，根據現有技術的氧化物陰極可知，避免了放電消耗?？沙浞肢@得比較高的束電流密度而不會對陰極使用壽命有負面影響。這也能用于從更小的陰極區(qū)域上獲取必需的電子束電流。熱點的尺寸決定了在顯示屏上的束聚焦的質量。整個顯示屏的圖像清晰度提高。另外，由于陰極衰老更為緩慢，所以在電子管的整個使用壽命期間能保持高水準的圖像亮度和圖像清晰度。分辨率和CRT的亮度被提高，或在亮度和分辨率保持不變的情況下，陰極的工作溫度能夠降低。
就本發(fā)明而言，添加氧化物的數量最好為240ppm。
與現有技術比較，如果氧化物添加劑由Y2O3組成，本發(fā)明會取得明顯有益的效果。因此，鋇在局部且及時地更為平穩(wěn)地放射。得到的氧化物陰極具有更高的直流電加載能力和更長的使用壽命。
可優(yōu)選地氧化物添加劑包含從鑭、釹、釤、鈰、鐠、釓、鋱、鏑和鈥的三氧化二某化合物中選取的三氧化二某化合物。
特別優(yōu)選地，氧化物添加劑包含從鑭、鈰、鐠和釹的三氧化二某化合物中選取的三氧化二某化合物。在此類陰極中，關鍵在于對毒性的鈍性，特別是對于氧中毒。此類陰極放射穩(wěn)定并能再生加工。
此發(fā)明還涉及氧化物陰極，包括一個具有陰極金屬制陰極基底和具有氧化物顆粒放電物質陰極涂層的陰極載體，上述氧化物顆粒包括一種從鈣、鍶和鋇氧化物形成的群體中選取的堿土氧化物，摻有數量范圍從120到最大500ppm的由鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、珥、銩、鐿和镥的氧化物中選取的氧化物添加劑，同時放電物質具有3×10-3Ω-1cm-1到12.5×10-3Ω-1cm-1的電導系數。


此發(fā)明的這些和其它方面可參照下文描述的實施例被說明。
如圖圖1是按照本發(fā)明的陰極的實施例的一圖示的剖視圖。
陰極射線電子管含有電子束生成系統(tǒng)，通常包括裝配一個或更多的氧化物陰極。
據此發(fā)明，氧化物陰極包含帶有陰極基底和陰極涂層的氧化物載體。陰極載體包括加熱器和用于陰極體的基底。對于用到的陰極載體可由現有技術所知的結構和材料實現。
在圖1所示發(fā)明的實施例中，氧化物陰極包含陰極載體，也就是圓柱管3，其中插入了加熱絲4，形成陰極基底的頂蓋2，而陰極涂層1代表實際的陰極體。
通常，用于陰極基底的材料是鎳合金。鎳合金可以包含如有還原作用的催化劑元素成分合金的鎳，其催化劑從硅、鎂、鋁、鎢、鉬、錳和碳形成的群體中選取。
陰極涂層包含添加的氧化物顆粒。放電物質的主要成分是堿土氧化物，最好是鋇氧化物，連同鈣氧化物和/或鍶氧化物。它們作為一種堿土氧化物的物理混合物或堿土金屬氧化物的二元或三元混合晶體使用。最好是使用鋇氧化物、鍶氧化物和鈣氧化物組成的三元堿土混合晶體氧化物或鋇氧化物和鈣氧化物的二元混合物。
堿土氧化物進一步包含一個從鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、珥、銩、鐿和镥的氧化物選取的氧化物添加劑，數量范圍從120到500ppm。上述稀土金屬的離子在堿土金屬氧化物的晶格中占據晶格點或間隙晶格點。
更好地，使用摻有三價離子的鋇氧化物，它從三價鑭離子、三價釹離子和三價釤離子形成的群體中選取，由于它們的離子半徑＞93pm，比得上擁有離子半徑135pm的二價鋇。這些三價離子可占據鋇的晶格點，并且鋇氧化物的添加劑晶格產生不需實際晶格的形變。
按照本發(fā)明的氧化物陰極的放電涂層的特點在于它的導電率，它在相當于陰極射線管中的通常情況的溫度范圍中，范圍從3×10-3Ω-1cm-1到12.5×10-3Ω-1cm-1之間變動。由于所述被控制的陰極電導率的優(yōu)點，避免了負面影響使用壽命的過熱或過冷。
為了加工用于陰極涂層的天然混合物，以堿土金屬鈣、鍶和鋇的碳酸鹽為基礎并與稀土金屬鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、珥、銩、鐿和镥的氧化物的初始混合物以適當的比重混合。作為稀土金屬氧化物的初始混合物使用，最好由稀土金屬的硝酸鹽或稀土金屬的氫氧化物組成。
碳酸鈣∶碳酸鍶∶碳酸鋇的典型比重為1∶1.25∶6或1∶12∶22或1∶1.5∶2.5或1∶4∶6。
天然混合物可另外與粘合劑配制品混合。上述粘合劑配制品由水，乙醇，乙炔，乙胺或二乙基化合物組成溶劑。
上述用于陰極涂層的天然混合物隨后通過刷涂，浸泡涂層，電鍍或噴涂提供給載體。這樣噴涂的陰極放入陰極射線電子管中。當陰極射線電子管被抽空時，陰極形成。通過加熱到大約650至1100攝氏度溫度范圍，堿土碳酸鹽轉化成堿土氧化物而釋放一氧化碳和二氧化碳，此后上述堿土氧化物形成帶孔的燒結體。此轉化過程的一個重要因素是混合晶體結構引起結晶形狀的變化，它是優(yōu)質氧化物陰極的先決條件。在陰極“燒制”后，執(zhí)行一個活化過程，其提供過量的包含在氧化物中的堿土金屬元素。上述過量的堿土金屬通過堿土金屬氧化物的還原而形成。在實際的還原活化過程中，堿土氧化物通過釋放一氧化碳或陰極基底的催化劑金屬而還原。另外，產生一個電流激化過程，在升高的溫度下，通過電解過程生成必需的自由堿土金屬。
例1如圖1所示，根據發(fā)明的第一實施例，用于陰極射線電子管的陰極包括一個蓋狀陰極基底，它由比重0.03％的鎂，比重0.02％的鋁和比重1.0％的鎢組成的鎳合金構成。陰極基底位于圓柱陰極載體(軸襯)的上底部，在那里裝有加熱器。
在陰極基底的上邊，陰極具有陰極涂層。為形成陰極涂層，陰極基底要首先清潔干凈。接著，氧化物不同初始混合物的粉末懸浮于乙醇，丁基化合物和硝化纖維的溶劑中。
氧化物初始混合物粉末的組成為例如，比重1∶1.25∶6的鋇—鍶—鈣的碳酸鹽和240ppm的釔氧化物。
此懸浮液噴涂在陰極基底上。為了在金屬基底的陰極金屬和金屬顆粒之間形成合金并擴散，該層在10000攝氏度時形成。
這樣形成的氧化物陰極在使用壽命2000小時和2×10-9巴的陽極內部壓力下，具有6×10-3Ω-1cm-1的電導系數，3.5A/cm2的直流加載能力。
權利要求
1.一種具有至少一個氧化物陰極的陰極射線電子管包括，一個具有陰極金屬制陰極基底的陰極載體和具有氧化物顆粒放電物質的陰極涂層，上述氧化物顆粒包括一種堿土氧化物，它從鈣、鍶和鋇氧化物形成的群體中選取，摻有從鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥的氧化物中選取的數量范圍從120到最大500ppm的氧化物添加劑，同時放電物質具有從3×10-3Ω-1cm-1到12.5×10-3Ω-1cm-1的電導系數。
2.如權利要求1所述的陰極射線電子管，其特征為添加的氧化物數量為240ppm。
3.如權利要求1中所述的陰極射線電子管，其特征為氧化物添加劑由三氧化二某化合物Y2O3組成。
4.如權利要求1中所述的陰極射線電子管，其特征為氧化物添加劑含有從鑭、釹、釤、鈰、鐠、釓、鋱、鏑和鈥的三氧化二某化合物中選取的三氧化二某化合物。
5.如權利要求1中所述的陰極射線電子管，其特征為氧化物添加劑含有從鑭、鈰、鐠和釹的三氧化二某化合物中選取的三氧化二某化合物。
6.一種氧化物陰極包括一個具有陰極金屬制陰極基底的陰極載體和一個具有氧化物顆粒放電物質的陰極涂層，上述氧化物顆粒包括一種堿土氧化物，它從鈣、鍶和鋇氧化物形成的群體中選取，摻有從鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥的氧化物中選取的數量范圍從120到最大500ppm的氧化物添加劑，同時放電物質具有從3×10-3Ω-1cm-1到12.5×10-3Ω-1cm-1的電導系數。
全文摘要
具有至少一個氧化物陰極的陰極射線電子管包括一個具有陰極金屬制陰極基底的陰極載體和一個具有氧化物顆粒放電物質的陰極涂層,上述氧化物顆粒包括一種堿土氧化物,它從鈣、鍶和鋇氧化物形成的群體中選取,摻有從鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥的氧化物中選取的數量范圍從120到最大500ppm的氧化物添加劑,同時放電物質具有從3×10
文檔編號H01J1/14GK1342988SQ0113574
公開日2002年4月3日 申請日期2001年9月11日 優(yōu)先權日2000年9月14日
發(fā)明者G·F·蓋特納, D·拉施 申請人:皇家菲利浦電子有限公司