(57)【要約】電子放出材料からなる本体（１）と、電子放出体が挿入されるカップ（１３）と、略シリンダ状の金属スカート（２）を含む電子銃用の陰極を組立てる方法は、カップを金属スカートの１つ開いている方の端に挿入する段階と、カップをスカートに溶接する段階と、電子放出体／カップ／スカート組立体を溶接領域の高さにおいて横方向から圧迫してクリンピングし、電子放出体の側面にインデント状の変形（２４）をもたらす段階を含む。
2004514239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出材料からなる本体と、上記電子放出材料からなる本体が中に挿入されるカップと、略シリンダ状の金属スカートとを含む電子銃用の陰極を組立てる方法であって、
上記カップを上記金属スカートの１つの開いている方の端に挿入する段階と、
上記電子放出体／カップ／スカート組立体を横方向から圧迫してクリンピングすることにより、上記電子放出体の側面にインデント状の変形をもたらす段階とを含む方法。
【請求項２】
上記カップを上記スカートに溶接する段階を更に含み、
上記横方向からの圧迫は、上記カップの上記スカートへの溶接領域の高さで行われる請求項１記載の電子銃用の陰極を組立てる方法。
【請求項３】
上記インデント状の変形は、上記溶接領域を上記電子放出体の上記側面に対して圧迫することにより得られる請求項２記載の電子銃用の陰極を組立てる方法。
【請求項４】
上記カップの上記スカートへの溶接は、少なくとも３つの点において行われる請求項２記載の電子銃用の陰極を組立てる方法。
【請求項５】
上記インデント状の変形は、クリンピングを行う加圧素子が好適な形状を有することによって得られる請求項１記載の電子銃用の陰極を組立てる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電子銃用の陰極を組立てる方法に関わり、本発明の方法は、いわゆる含浸型陰極に特に好適である。
【０００２】
含浸型陰極は、電子放出材料（バリウム、ストロンチウム、カルシウム、アルミニウム、スカンジウム、オスミウム等）で含浸される耐熱材料（タングステン、モリブデン、レニウム）から形成される多孔物質である電子放出部と、多孔電子放出物質が中に挿入される金属カップと、モリブデン、タンタル、又は、タングステンといった断熱材料から製造される金属スリーブとを含む。金属スリーブは、陰極スカートとも称される。電子放出物質を含むカップは、スリーブの１つの端に配置される。スリーブのもう１つの端には、陰極を加熱するためのフィラメントが挿入され、このフィラメントによって、陰極の電子放出部は、その動作時には約１０００℃の温度にまで加熱される。
【０００３】
カップは一般的に、タンタル、又は、モリブデンといった断熱材料から形成される。このような断熱材料によって、加熱フィラメントから電子放出部を絶縁することができ、それにより、陰極の動作時に、電子放出部によって放出される材料がフィランメントを汚染することなく、また、フィラメントの絶縁コーティングを破壊しない。フィラメントの絶縁コーティングが破壊されると、フィラメントの破壊につながり、最終的には陰極自体が破損される。
【０００４】
陰極の電子放出物質からなる含浸体は、陰極の熱効率が最適となるようカップの金属面と接触したままでなくてはならない。接触が悪い、即ち、含浸体とカップとの対向する面の間に空隙が残っている場合、陰極の熱効率は低下し、従って、陰極が放出可能な電流密度も減少する。更に、含浸体とカップとの間の接触が劣悪であると、このような陰極が、例えば、カラー陰極線管用の電子銃に３つずつ挿入されると許容できない放出特性のばらつきをもたらしてしまう。使用する材料によって、信頼度が高く、また、十分な繰返し精度で、はんだ付け又は溶接によって含浸される多孔体をそのカップの中に固定することは困難である。
【０００５】
最新技術において、この困難を解決するために幾つかの解決策が説明されている。欧州特許ＥＰ２７２８８１は、本体とカップとの間に配置されるレニウムワイヤを使用して、これらの２つの素子の溶接を改善することを説明する。米国特許第５，１２８，５８４号は、多孔金属体の含浸が、多孔金属体とカップのレーザ溶接工程の後に行われる方法を記載する。最後に、本体とカップとの間の溶接を改善することを目的とするインタフェースである中間構成素子を使用することが、１９９６年に開催された「Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」の会議の「ＳＩＤ ９６ ｄｉｇｅｓｔ」プロシーディングに公表された「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｕｔｏｆｆ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ ｃａｔｈｏｄｅｓ」なる名称の出版物、及び、欧州特許出願ＥＰ７８９７５８に記載される。
【０００６】
これらの解決策は全て高価であり、陰極が、例えば、電子放出体の直径がミリメートルのオーダであるといった非常に小さな寸法を有する際に、特に実施することが困難である。
【０００７】
本発明は、従来技術に説明した技術を使用することによる欠点がなく、電子放出体がカップ内に完全に固定することを保証する単純且つ経済的な解決策を提供することを目的とする。
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、電子放出材料からなる本体、底及び側壁を有し、電子放出材料の本体が中に挿入されるカップ、及び、略シリンダ状の金属スカートを含む電子銃の陰極を組立てる方法に関わり、この方法は、
−金属スカートの１つの開いた端にカップを挿入する段階と、
−カップをスカートに溶接する段階と、
−溶接領域の高さにおいて電子放出体／カップ／スカート組立体を横方向から圧迫してクリンピングすることにより、カップの側壁に対向する電子放出体の側面にインデント状の変形をもたらす段階とを含む。
【０００９】
本発明は、以下の説明及び添付図面を参照しながらより良好に理解できるであろう。
【００１０】
図１に示すように、含浸型陰極は一般的に、シリンダ状のスカート２を含み、シリンダ状のスカートの端には、通常は、タングステンを基本材料として含む電子放出体１からなる陰極の上部があり、この上部陰極は、通常は、タンタル又はモリブデンのカップである支持体１３内に配置される。加熱素子５が、スカート２の中に挿入される。シリンダは、加熱素子５によって生成される熱が逃げないようにする熱シールドの機能を果たし、組立体の熱効率を増加する。シリンダ状のスカート２は、熱シールド４内において、スカート２及び熱シールド４の両方に溶接されるラグ３によって正しい位置に固定される。陰極の様々な構成素子を組立てる際の困難の１つは、電子放出体１とその支持体１３との間の接着に関する。この接着は、１２００℃を超える場合のある高い作業温度で動作する際に、機械的に強く、最良の熱伝達を与え、電子放出体の放出特性に影響を及ぼさないことが必要である。電子放出の安定性、耐用年数、スタートアップ時間、及び、電子放出閾値安定性のパラメータは本質的に、電子放出体の、電子放出体以外の陰極の構造との機械的な固定に依存する。電子放出体及びその支持体は断熱材料から形成されるので、この２つの素子を直接溶接することによって接着することは非常に困難である。従来技術において開示される多数の解決策はいずれも、単純、信頼度が高い、且つ、経済的な解決策を提供せず、また、陰極線管用の重要な素子を産業化するのに必要な繰返し精度を有さない。断熱性の金属カップ１３と電子放出体１との間に完全な接触を得るには、この完全な接触は加熱素子５と電子放出体との間の熱伝導を最適化することができるのだが、電子放出体の多孔性を破壊することなく、且つ、電子放出特性を変化することなく断熱材料を互いに溶接する必要があり、高すぎる温度での溶接を除外する。
【００１１】
図２Ａ乃至図２Ｃに示す本発明の組立方法では、例えば、焼結によって得られる多孔質タングステンからなる電子放出体１が、その支持体、即ち、その周辺部にフレア付きカラー１４を有するカップ１３に挿入される。このカラーは、主に、電子放出体のカップへの挿入を容易にすることを目的とする。電子放出体／カップ組立体は、その後、陰極スカート２の１つの開いている方の端に挿入される。カラー４は、スカート２の先端に接触する。電子放出体は、溶接段階時には、そのカップ内に従来の方法で、例えば、加圧素子２１と固定支持体２２との間に配置されることによって、固定される。加圧素子は、電子放出体の自由面に付勢し、一方、カップの自由面は、固定支持体２２に付勢される。例えば、レーザビームによって、カラーと同じ高さの場所１９において溶接されることが好適である。というのは、この場所は、２つの溶接されるべき部分（即ち、２及び１３）が互いに効果的に接触していることが確かであるからである。カップをシリンダ状のスカートに挿入するのに必要な遊びは、２つの対向する表面間の機械的な遊びを必然的に伴う。更に、この遊びは、レーザ溶接の際に有効な溶接を供給することなくスカートを貫通してしまうことがある。局所的に、溶接は金属ビード２３を形成し、これは、部分的にカップとスカートとの間の空隙に流れこんでしまう。
【００１２】
従って、スカート２の端の周りに幾つかの溶接点２３が分布される。１つの有利な構成では、３つの溶接点が、互いから１２０°の角度のところに配置されることによって、カップ１３がスカート２内において良好に固定される。
【００１３】
図２Ｂに示す後続のクリンピング段階では、電子放出体１／カップ１３／スカート２の組立体は、横方向の圧迫を行う加圧素子２０によって圧迫される。電子放出体／カップ／スカート組立体の円周部に接する加圧素子の端２５の形状は、組立体の外面と相補的な形状を有する。
【００１４】
クリンピングによって、カップの内面を、電子放出体の側面全体と係合することが可能となる。溶接点の高さにおいて、クリンピングすることによってビード２３を形成する物質があふれるので、多孔体１に局所的なインデント状の変形２４がもたらされる。この変形によって、電子放出体の側壁にビードが固定され、図２Ｃに示すように、電子放出体はカップの中に機械的に固定される。
【００１５】
この方法によって、例えば、視覚といった非破壊的な寸法チェックによって溶接点の圧迫の度合いをモニタリングすることによって単純な最終チェックを行うことができ、一方、電子放出体とカップの間の溶接又ははんだ付けは、内部に隠れた場所がチェックの対象であるのでそこにアクセスするために、破壊チェックを行う必要がある。
【００１６】
図３Ａ乃至図３Ｃに示すような別の実施例では、クリンピングは、加圧素子２０´によって行われ、この加圧素子２０´の端の形状２５´は、カップのカラーがスカート２の端の周りの領域に付勢されるよう選択され、スカート２の端の周りはクリンピングの後に最も圧迫される。従って、カップの先端及びスカート２の端は、クリンピングの後に、電子放出体の側面に、カップ及びスカートの端が入り込むことによってインデント状の変形２４ができるよう、局所的に電子放出体の側面を押す。この方法は、スカートのカップへの溶接がそれほど重要でなくなるという利点を有する。というのは、インデント２４が、溶接状態によって変わるビードの寸法に関連しなくなり、また、溶接段階自体が回避されるからである。
【００１７】
２つの上述した実施例は、互いに排他的ではなく、電子放出体のカップへの固定を改善すべく有利に組合わされてもよい。
【００１８】
クリンピング段階において、電子放出体を構成する多孔材料は圧縮されるので、周りのカップを構成する材料がこの圧縮を吸収し、クリンピング時に十分にクリープすることが保証されることが必要である。そうでなければ、電子放出体に加えられる圧力によって、電子放出体が破損し、陰極を回復不可能に破損してしまう場合がある。
【００１９】
電子放出体の材料が多孔性の固有特性を有することによって、電子放出体は、圧縮の一部を吸収するので、周辺領域の多孔率が減少する。更に、カップの材料のクリーピングによって、電子放出体とカップの対向する表面間の空隙を埋める傾向がある。従って、このクリーピングは、電子放出体とカップとの間の接触を改善し、最終的に、陰極の熱伝達を最適化する。
【００２０】
下の方にある固定支持体２２によって、電子放出体１とカップ１３との間に更なる熱接触が供給される。
【００２１】
かなりの量のカップの構成材料がクリープするためには、固定支持体２２に凹部を設けることが可能であり、この凹部は、例えば、支持体の表面の周囲に配置され、図４に示すようなインデント状の領域３０がもたらされる。このインデント状の領域によって、応力が解放され、陰極線管の耐用年数に亘って硬い陰極構造が可能となる。
【００２２】
陰極の構成素子を組立てるこの方法は、幾つか他の利点も有する。電子放出体をカップに溶接する段階を必要としないので、溶接作業によって、電子放出体内に含まれる含浸剤が損傷されることが阻止される。電子放出体とカップとの間の寸法的な遊びを許容することができるようになる。なぜなら、この遊びは、クリンピングによって吸収されるからである。この遊びによって、電子放出体とカップの寸法公差が可能となり、電子放出体及びカップの製造が容易になる。組立作業の回数を、溶接と溶接の後のクリンピングの２つの単純な作業に少なくし、これらの作業は、全く同一の機械によって行われることが可能である。更に、フィラメントと電子放出体との間のカップによる伝導によって熱伝達を改善することにより、陰極のスタートアップ時間を短くすることができる。これは、上述したように組立てられた陰極が電子ビームの放射源である陰極線管において重要な商業基準である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術の含浸型陰極を示す図である。
【図２Ａ】
本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２Ｂ】
本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２Ｃ】
本発明の第１の実施例を示す図である。
【図３Ａ】
本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３Ｂ】
本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３Ｃ】
本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】
本発明の組立方法に従って製造され、本発明を実施したことにより有利な構造を有する含浸型陰極を示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004514239.tif 000003
2004514239.tif 000004
2004514239.tif 000005
2004514239.tif 000006
2004514239.tif 000007
2004514239.tif 000008
2004514239.tif 000009
2004514239.tif 000010
2004514239.tif 000011
2004514239.tif 000012
2004514239.tif 000013
2004514239.tif 000014
【国際調査報告】
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