[发明专利]氧化物阴极

说明书

本发明涉及一种阴极，该阴极具有一个主要含镍的支承基体并在其上涂有一层主要成分至少含有钡的碱土金属氧化物的电子发射材料。

一般说来这类阴极是大家所熟悉的，例如在一九六八年第二十五期的《电子学与电子物理学进展》（第211至275页）中就有介绍。这种阴极的电子发射是基于钡从氧化钡中的释放过程进行的。除氧化钡外，电子发射材料通常还含有氧化锶，有时也含有氧化钙。

电子的实际发射过程主要是由一些遍布电子发射材料中电子有效逸出功最低的小区域（所谓“区段”）来保证的。实际上，逸出功稍高的区段几乎不能使阴极产生电子流。

因此为提高电子的发射效率，最好尽量增加在总区段分布中的可能有的逸出功最小的区段数目。

为达到此目的，因此本发明的阴极具有这样的特点，即所采用的电子发射材料含有氧化铕、氧化镱或氧化镥这些氧化物中的至少一种氧化物。

在一个最佳实施例中，电子发射材料中含有上述这种氧化物的重量百分比为0.2～25%，在另一实施例中则最多为5%。

从实验中我们意外地证实了：特别当加入氧化铕可以显著改善本说明书开端所述的那种阴极的零时电子发射情况，而加入氧化镱时情况也有所改善。加入了氧化铕的阴极，其饱和电流增加28%，其一系列其它零时电子发射性能也得到改善。

举例说，当加入2%重量百分比的氧化铕和当加入2.5%重量百分比的 氧化镱时，在标准状态下测出的受空间电荷限制的电流比不加任何氧化物的阴极高4%左右。

确实加入氧化镥实质上几乎不能对零时电子发射过程有任何改善，但我们发现，要提高阴极使用寿命的有关性能，极其合适的作法是分别或共同加入其它两种氧化物的一种。

在这方面值得一提的是，欧洲专利申请书EP0，210，805提出了加入氧化钐和氧化铥以及一些其它稀土金属来延长使用寿命，其中特别是以加氧化钪或氧化钇为最佳。

但我们发现，该专利申请书所提出的加入氧化物的作法，对改善零时电子发射的作用非常小或没有作用，而且这甚至可能会使电子的初始发射情况在某种程度上变差，采用氧化钪时更为显著（还可参看，例如，EP0，204，477中的图3）。

在寿命试验中可非常明显地看到加入氧化镥的有利作用。我们发现，发射层中共同加入了大约2重量%的氧化铕和大约2.5重量%的氧化镥的阴极要比发射层中加入了大约5重量%的氧化钇的阴极优越。

现参看一个实施例和附图，以举例的方式更详细地说明本发明的内容。

附图中，图1是本发明的阴极的横向剖视示意图。

在本实施例中，图1的阴极1包括一筒形镍铬合金阴极套筒3，套筒上有一个帽7。帽7作为电子发射材料的支承基体。帽7主要由镍组成，还可以包含象硅、镁、锰、铝和钨之类的还原剂（reducing    means）。阴极套筒3装有螺旋形绕制的灯丝4，灯丝4包括绕制成螺旋状的金属芯5和电绝缘氧化铝层6。

帽7上设有大约70微米厚的电子发射材料层2，这可借助于，例如，喷涂法或借助于美国专利USP    4，197，152中所述的方法涂敷。层2，举例说，可包括氧化钡和氧化锶的混合物，该混合物可以通过先制备碳酸钡、 锶或氧化钡、氧化锶和氧化钙的混合物，然后将它们分解而成。

根据本发明，层2还可包含大约2重量%的氧化铕（按碳酸钡锶量的百分比计算），在喷涂时以粉末状添加到喷涂用的悬浮液中。如此可以得到电子发射性能得以改善的阴极。

前面说过，在本发明的这种（含氧化铕的）阴极上测出的饱和电流比不加氧化铕的阴极高28%左右。往喷涂悬浮液中添加氧化铕或氧化钇对电子发射所起的改善效果也可以在阴极制成和激发之后马上进行的试验（即所谓零时试验）的所谓空间电荷区中看出来。在另外的同一调节情况下测定发射电流，该发射电流比同样的阴极但不加氧化铕或氧化钇时的发射电流高4%。

此外，在阴极射线管中的发射电流强度，在灯丝两端的灯丝电压下降时，相对于该发射电流基本上进一步只藉热能确定时所依据的点（即所谓向上转移点roll-off    point）低10%，所依据的那个点要比不加氧化铕或氧化钇的阴极低0.2伏。

因此本发明的阴极可以使其在至少低0.2伏的灯丝电压下工作，而使电子发射情况保持不变。这意味着阴极可选用大约低25℃的温度，这在实际应用中就相当于使使用寿命大约延长一倍。

从寿命试验中意外地发现，加有氧化镥时，无论是否同时加入氧化铕或氧化镱，即使灯丝电压不变，发射性能的变化也比一般阴极小得多。因此这些阴极在负荷相等或更高的情况下使用寿命延长了。