[发明专利]电子枪阴极及其制造方法

说明书

本发明一般涉及电子枪及其制造方法，便准确地说，本发明涉及一种增强热电子发射特性、延长使用期限的电子枪阴极以及尤适合于制造这种电子枪阴极的方法。

普通的阴级射线管电子枪阴极如图1所示，通常包含：圆柱型套筒1，内含少量硅、镁等并盖在套筒1顶部的镍母材2，由诸如钡(表示为Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)的碱土金属碳酸盐组成的积淀于母材2上的热电子发射物质层3以及设置在套筒1中的加热元件4。

在上述电子枪阴极中，通常按以下工序制造所述热电子发射物质层。

首先，通常将诸如钡、锶和钙和碱土金属碳酸盐的粉末与粘合剂、诸如乙酸异戊酯、正丁醇、乙酸丁酯等的有机溶剂相混合来制备化合物，然后通过球磨机粉碎所述化合物来制备悬胶液。在此处，作为热电子发射物质的发射胶体(下文称为EP)是通过将所述悬胶液搅拌24小时得到的。通过喷涂工序将该EP积淀于上述母材上以形成热电子发射物质层。

通过阴极射线管制造工序中的光化步骤将由以上过程形成的热电子发射物质层改变为复合氧化物。

在热电子发射物质由诸如钡、锶、钙的碱土金属碳酸盐构成的情况下，可由以下化学式改变为钡、锶及钙的三元复合氧化物。

通过加热处理再次将上述工序形成的复合氧化物加热到大约900-1100℃，借助于诸如包含于母材中的硅、镁的还原剂通过以下化学式使该复合氧化物反应，这样，复合氧化物的有些部分将具有半导体特性。

                

                

已发现上述化学式中，在高温环境下，碱土金属化合物中所含部分BaO被脱氧而产生单体钡，从而实现热发射。

然而，用上述工序制造的阴极具有如下问题。

1)由于在活化处理期间的脱氧化应的结果，在母材和热电子发射物质层之间的界面上形成由Ba₂SiO₄或类似物组成的中间电阻层，因此该中间电阻层会中断电流的流动。

2)由于出现中间电阻层并不断生长，抑制了碱土金属的复合氧化物和可还原元素的一起反应，这样便抑制了单体钡的产生。

3)热电子发射物质层和中间电阻层为具有低的导电性的氧化层，这样，如果迫使它们产生大量的热电子，那么所述电阻会产生大量焦耳热，同时热电子发射物质迅速消耗。结果便会缩短电子枪的使用期限。

为解决上述问题，在日本公开特许公报61-269828和61-271732号中已公开了阴极制造方法。

在所公开的制造方法中，将在大气压下以800-1100℃温度加热处理30分钟到2小时后的氧化钪(表示为Sc₂O₃)以氧化钪与EP重量的0.1-20％的比率和热电子发射物质中的EP相混合。这样便能制造出具有2A/cm²电流密度和30000小时使用寿命的阴极。

然而，上述使用添加Sc₂O₃的阴极制造方法，由于将粉末状态的第4种物质的S_c2O₃添加到EP上而出现以下问题。

1)由于氧化钪不仅以粉末状态而且与EP相比量很小地添加到EP，因此即使使用充分弥散的EP也很难将氧化钪均匀地分布到设置在母材上的热电子发射层上。

2)由于粉末状态的氧化钪局部地集中于设置于母材上的热电子发射物质层，这样便会有一部分氧化钪与钡、锶和钙一起形成复合氧化物。这样会导致出现导电性的非均匀分布，从而带来热电子发射特性的不平衡。

3)因此，为增强氧化钪的弥散状态，就要消耗比实际使用量更多的氧化锶，从而增加了生产成本。

因此，本发明的目的是提供一种目的在于解决上述问题、通过改进热电子发射物质中所含还原剂弥散状态来有效增强热电子发射特性的电子枪的阴极。

本发明的另一目的是提供一种阴极制造方法，用这种方法可将还原剂均匀地散布到热电子发射物质中以增强电子枪阴极热电子发射特性。