專利名稱：浸漬式陰極裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浸漬式陰極裝置及其制造方法，應(yīng)用該裝置可以顯著地減小電子束的直徑。
公知的浸漬式陰極是把由鎢粉形成的多孔鎢基料用電子發(fā)射材料進(jìn)行浸漬形成的。該陰極被放入高熔點(diǎn)金屬制成的貯存槽中，并在其電子發(fā)射面上涂鍍鉑系金屬元素。眾所周知，與用碳酸鹽制成的慣用氧化物陰極材料的陰極相比，這種陰極具有壽命長(zhǎng)和質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。
為了獲得這種所需的陰極裝置，通過(guò)進(jìn)行沖壓或壓結(jié)制成多孔鎢基料，然后用具有鋇作為主要成分的電子發(fā)射材料對(duì)其進(jìn)行浸漬，以使該電子發(fā)射材料滲入到多孔的空間中形成電子發(fā)射材料。在鎢基料中形成電子發(fā)射面的一側(cè)部分被去掉，被浸漬的部分保留，接著在鎢基料放入鉬制貯筒中后，通過(guò)具有鉑系金屬元素的鍍液對(duì)外露面進(jìn)行涂鍍。
如上所述形成的陰極裝置是這樣發(fā)射電子的，即當(dāng)通過(guò)組合的熱子把多孔鎢加熱到1000℃至1200℃時(shí)，浸漬在鎢中的鋇類電子發(fā)射材料-氧化鋇(BaO)被釋出，鋇Ba被還原成自由鋇，分布在陰極的表面上。
通過(guò)半導(dǎo)體理論可以解釋由浸漬式陰極產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象，即在導(dǎo)帶和滿帶之間的多余的Ba作為一種雜質(zhì)形成施主級(jí)，以使?jié)M帶中的電子容易地被吸引到導(dǎo)帶中，從而發(fā)射電子;或者通過(guò)另一種理論解釋上述現(xiàn)象，即在BaO狀態(tài)通過(guò)O的低電勢(shì)發(fā)射具有較高能量的Ba6S的電子。然而無(wú)論哪種理論其結(jié)果都是一樣的，電子發(fā)射表面的Ba的密度對(duì)電子發(fā)射效率具有很大的影響。
同時(shí)，彩色陰極射線管，特別是具有高分辨率的陰極射線管通過(guò)使熒光屏上形成的電子束光點(diǎn)的直徑縮小到最小值而改善了熒光屏的清晰度。
一般地說(shuō)，為了減小電子束光點(diǎn)的直徑，在浸漬式陰極中采用具有較高電流密度的材料。并且把控制電極(第一柵極)的孔直徑從φ0.6毫米縮小到φ0.3毫米。然而，當(dāng)控制電極的孔直徑變小，加到陰極上的電荷就應(yīng)增加。這時(shí)，從陰極上發(fā)射的電子就會(huì)迅速增加，超出所需要的量，以致顯著地縮短該陰極的使用壽命。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種浸漬式陰極裝置，當(dāng)高電荷加到該陰極裝置上時(shí)，該陰極裝置能把電子發(fā)射的量抑制到一個(gè)預(yù)定的范圍。并且本發(fā)明提供以下述方式形成高精度顯像管中所需小直徑電子束的浸漬式陰極裝置，即通過(guò)控制電極恰當(dāng)?shù)貙?dǎo)向從陰極表面發(fā)射的電子。
另一個(gè)目的是提供一種最適于制造上述浸漬式陰極裝置的方法。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明包括具有截錐形頂部的套管，在該頂部上有一個(gè)預(yù)定直徑的，并在套管中心線上形成的開(kāi)口;錐形氧化物類陰極材料被放入該套管中，并且通過(guò)開(kāi)口形成外露的細(xì)頸部分;把套管內(nèi)部分隔開(kāi)的支撐塞，以便形成隔開(kāi)的空間，在這兩個(gè)空間中貯筒空間能容納氧化物陰極材料，而另一個(gè)空間能容納熱子。
在上述陰極裝置中，可以用一個(gè)具有截錐形上端部分的殼體構(gòu)成套管，或者通過(guò)把錐形蓋帽熔焊成截錐形蓋帽構(gòu)成套管。通過(guò)套管的開(kāi)口外露的一點(diǎn)上涂鍍鉑系金屬元素。作為制造上述陰極裝置的方法有以下工藝步驟沖壓并形成陰極以及分隔空間。把在其中心有開(kāi)口的截錐形套管放入一個(gè)沖模中，其開(kāi)口由頂桿的錐形凹槽支撐。把適量的多孔鎢粉放入套管的里面，通過(guò)沖頭進(jìn)行壓縮。多孔鎢與套管一起進(jìn)行壓結(jié)和拔出。在拔出的套管里面放入電子發(fā)射材料，使其接觸多孔鎢。在還原的氣氛中，電子發(fā)射材料被加熱并熔化，以使其浸漬到氧化物陰極材料中。把支撐塞安裝到氧化物陰極材料的底面上，并將其焊接到套管上，以便把空間分隔成貯放氧化物陰極材料的貯筒空間和安裝熱子的空間。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是浸漬式陰極裝置的套管之剖視圖。
圖2是表示按照本發(fā)明形成浸漬式陰極裝置的制造方法的相應(yīng)剖視圖。
附圖中主要部件的說(shuō)明2套管、4開(kāi)口、6支撐塞、8多孔鎢、10貯筒、12電子發(fā)射材料、14氧化物陰極材料、16涂層、18空間、20熱子、24凹槽、26頂桿、28沖頭。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的陰極裝置具有錐形頂部11。套管2由具有高熔點(diǎn)的金屬，例如鉬制成，形成截錐形，并在頂部11的中心處有一個(gè)預(yù)定直徑R的開(kāi)口4。套管2的里面被支撐塞6分隔開(kāi)，它是在浸漬式陰極已經(jīng)形成后的后續(xù)程序中安裝進(jìn)去的。套管2中兩個(gè)被劃分開(kāi)的部分的上部是貯筒10，用于貯放多孔鎢8，多孔鎢是在安裝支撐塞6之前放入套管2里面的，并在放入后被沖壓，以便使其錐形頂點(diǎn)通過(guò)開(kāi)口4露出來(lái)。用電子發(fā)射材料12對(duì)固化成錐形的多孔鎢8進(jìn)行浸漬，以便形成氧化物陰極材料14。在安裝支撐塞6之前，把電子發(fā)射材料12放入套管2中。在外露的氧化物陰極材料14的表面處涂鍍鉑系金屬元素，例如鋨(OS)、釕(Ru)、銥(Ir)等形成的涂鍍層16。然后支撐塞6把套管2分離成上部和下部。在下部空間18中安裝慣用的熱子20，從而完成該陰極裝置。
得到的浸漬式陰極裝置能夠把電子發(fā)射的量限制到一個(gè)預(yù)定的范圍。制造陰極裝置的本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不偏離本發(fā)明的情況下就能夠?qū)ι鲜龅年帢O裝置進(jìn)行改型。上述說(shuō)明并不是試圖限制本發(fā)明所覆蓋的保護(hù)范圍，該保護(hù)范圍將由同時(shí)提交的權(quán)利要求及與其中列舉實(shí)例相符的等同物進(jìn)行確定。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的陰極裝置借助熱子20進(jìn)行電子發(fā)射，而盡管使用氧化物陰極材料14甚至在這種材料處于高荷電狀態(tài)，電子發(fā)射也被抑制在某一沒(méi)有多余發(fā)射的范圍，這是因?yàn)榫哂杏砷_(kāi)口限制的直徑所限制的截面積。因?yàn)橄拗瞥娮影l(fā)射的物理抑制，浸漬在多孔鎢8中的電子發(fā)射材料12的發(fā)射期限比現(xiàn)有技術(shù)陰極裝置長(zhǎng)得多了，因此即使處于高荷電狀態(tài)也能夠生產(chǎn)出具有較長(zhǎng)壽命的陰極。
此外，因?yàn)檠趸镪帢O材料14被制成錐形，本發(fā)明陰極裝置的截面積在極靠近點(diǎn)11之處逐漸變得比較小，由此，除了點(diǎn)11這一部分之外，所有外表面都被截錐形的套管2罩住，因此從多孔鎢8釋出和還原出來(lái)的自由Ba被集結(jié)在接近通過(guò)開(kāi)口4的外露點(diǎn)11處。從而使氧化物陰極材料14的θ該點(diǎn)區(qū)域成為自由Ba密度最高的區(qū)域，盡管這一區(qū)域只有最小體積的材料。由于接近點(diǎn)11處自由Ba的密度最高，雖然Ba電子僅有最小的發(fā)射直徑7但是仍能保持最大的電流密度，從而得到高精度陰極射線管中所需的最小電子束光點(diǎn)。
如上所述的陰極裝置通過(guò)下述的工序進(jìn)行制造。圖2表示為形成本發(fā)明浸漬式陰極裝置的最佳制造方法的相應(yīng)剖視圖。
(沖壓工序)如圖2中所示，套管2被放入相應(yīng)的沖模22中。形狀為截錐形部件的開(kāi)口4的頂部由具有錐形凹槽24的頂桿26成形。把粉狀的多孔鎢8放入套管2的里面。如圖2所示，沖頭28以500～600kg/cm2的沖壓強(qiáng)度下，壓縮粉狀的鎢8，以使多孔鎢壓結(jié)。
在沖壓工序之后，多孔鎢8被固化成錐形，同時(shí)通過(guò)套管2的開(kāi)口外露出鎢的頂點(diǎn)11。
(形成陰極的工序)由鋁酸鋇或鋁酸鈣形成的電子發(fā)射材料12被涂覆在固化的多孔鎢8上，然后在真空或還原氣氛中以1500℃-1800℃進(jìn)行加熱。這樣就通過(guò)熔化使電子發(fā)射材料12浸漬到多孔鎢8中，形成氧化物陰極材料。浸漬多孔鎢氧化物的工序可以在真空氣氛中或在具有氫的還原氣氛中進(jìn)行。
在浸漬工序之后，如圖2所示把涂鍍層16涂鍍到通過(guò)開(kāi)口4外露的陰極表面上。
(分隔貯筒空間的工序)如圖2所示，把支撐塞6放入套管2的里面，使其與氧化物陰極材料14的底面接觸，并在那時(shí)把它焊接到套管2上。這樣在陰極裝置2的上部10形成的貯筒能夠貯放和防護(hù)氧化物陰極材料14。在陰極裝置2的下部18插入熱子20，以完成該陰極裝置。
權(quán)利要求
1.浸漬式陰極裝置包括具有在其中心有一個(gè)帶有預(yù)定直徑截錐形開(kāi)口的頂部的套管；在所述套管內(nèi)形成與所述套管形狀一致的氧化物陰極材料，具有通過(guò)所述開(kāi)口外露的一個(gè)點(diǎn)；構(gòu)成所述套管一部分的貯筒，用于貯放所述氧化物陰極材料；分隔套管內(nèi)部空間的支撐塞，以便形成用于所述貯筒的空間；和安裝在所述套管中支撐塞之下的熱子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極裝置，其特征在于，通過(guò)把圓筒形體焊接到截錐形蓋帽上形成所述套管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極裝置，其特征在于，用鉑系金屬元素涂鍍通過(guò)套管外露的氧化物陰極材料的那個(gè)點(diǎn)，以便形成涂鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰極裝置，其特征在于，鉑系金屬元素是從鋨、銥和釕中選擇出來(lái)的。
5.制造浸漬式陰極裝置的方法，包括以下步驟把具有位于其中心有一個(gè)開(kāi)口的截錐形部分的套管放入沖模中，該沖模具有錐形凹槽用于安放所述錐形部分，并且包括一個(gè)頂桿;把預(yù)定量的多孔鎢粉裝入所述套管里面;用所述沖模沖壓所述鎢粉，通過(guò)所述開(kāi)口形成所述多孔鎢的外露部分;從所述沖模中拔出所述套管;用電子發(fā)射材料浸漬所述多孔鎢，以便形成氧化物陰極材料;然后把支撐塞固定到所述氧化物陰極材料的底面上，以便把所述套管分隔成貯放所述氧化物陰極材料的空間和與其隔離的空間。
全文摘要
浸漬式陰極裝置包括具有在其中心有一個(gè)帶有預(yù)定直徑截錐形開(kāi)口的頂部的套管；在套管內(nèi)形成與套管形狀一致的氧化物陰極材料，以便形成通過(guò)開(kāi)口外露的一個(gè)點(diǎn)；構(gòu)成套管一部分的貯筒，用于貯放氧化物陰極材料；分隔套管內(nèi)部空間的支撐塞，以便形成用于貯筒的空間；和安裝在套管中支撐塞之下的熱子。
文檔編號(hào)H01J9/04GK1071786SQ9210564
公開(kāi)日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月13日
發(fā)明者盧煥哲 申請(qǐng)人:三星電管株式會(huì)社