博 士 （ 工 学 ） 橋 場 正 男
学 位 論 文 題 名
ブラウン管用内装材料のガス脱離・吸着特性の研究 学位論文内容の要旨
カ ラーテレ ピ用ブ ラウン管(CRT)に は大型化 および 高性能化 が求めら れてい る。CRT の寿命は陰極の電子放射率で決まり，陰極は管内のヌタン等の残留ガスにより劣化する。
こ の ため ，CRTの 製 造工 程 で は，真 空に封じ 切る前に べーキ ングによ る管内 の脱ガス 処 理が行わ れてい る。この べーキン グによ り管内の ガス放 出は大幅 に抑制 されるが ， CRTの封止後においても管内の残留ガスをバリウム(Ba)蒸着膜で排気している。しかし，
CRTの 動 作 後で も 電 子衝 撃 や 壁温 の 上 昇な ど に よ ルガ ス が放出す るので ，CRTの 高性 能化 のため， 管内の ガス保持 量をさらに低減させるとともに，残留ガスを管壁に吸着さ せ る こと が 求 めら れ て いる 。CRT内 には空間 電位を制 御する ため，黒 鉛系の 塗布材が 使用 されてい る。こ の塗布材 からのガス放出量は，管内の他の部分に比べて大きい。塗 布材の成分は黒鉛，二酸化チタン(Ti0：）または酸化鉄(Fez0ユ）および水ガラスである。こ れら組成比の異なる塗布材が内壁に用いられている。
管内 の残留ガ スは， パリウム 蒸着膜のガス吸着特性および内装黒鉛材のガス脱離・吸 着特 性に強く 依存し ている。 しかし，これらの系統的評価は十分進んでいなかった。そ こで ，本論文 ではパ リウム蒸 着膜のメタンガスの吸着特性を調べるとともに，種々の内 装塗布材のガス保持特性および吸着特性を調べた。
本論 文 は 序論 を 含 め5章 か ら構 成 さ れて お り ， 各章 の 概 要は 以 下 の通 り で ある 。 序論では，研究の背景および目的を示した。
第2章では ，ガス の保持特 性およ び吸着特 性の評価 に用い た昇温脱離分析装置，原子 組 成 分 析 装 置 ， 表 面 形 態 観 察 装 置 お よ び 表 面 粗 さ 測 定 装 置 に つ い て 説 明 し た 。 第3章 で は，Ba蒸着 膜 にCRT内 の主 な 残 留 ガス で あ る水 素(H2)と， パリウム では吸 着が 難しいと されて いるメタ ン(CH4)の吸着特 性を調 べた。この実験において，Ba蒸着 膜はH。に 対して はかなり の吸着能 を示した。しかし，CH4に対する吸着能をもたなかっ た。CH4を除 去する ため，パ ラジウ ムを含有 したアル ミナ材 を用いた実験を行った。そ の結 果，水(Hz0)が共 存する場 合には ，H：Oが無 い場合 に比べて吸着能カが大きく増加 した 。残留ガ スとし てHっOが存 在する条件下で，この材料を適用するならCH。の残留ガ ス圧を低減できることを示している。
第4章で は ，内壁に用いら れる塗布材のガス保持特性とガス吸着特性を記している 。 塗布材は黒鉛，二酸 化チタン，水ガラスから構成されている。管壁には，黒 鉛と水ガラ ス から なる2成分 系塗 布材 およ び黒 鉛， 二酸化チタン， 水ガラスからなる3成分系塗 布 材が使用されている 。
構成材料のみに対 してガス保持量を測った結果，黒鉛が主なガス放出源で あった。主 な放出ガスはHっOとCO：であった。また，これらの構成材料のガス吸着量を測った結果，
黒 鉛が 主な ガス 吸着源であった。黒鉛と水ガラスからな る2成分系塗布材のガス保持 量 は，水ガラス成分が 多くなると表面が緻密になり，ベーキングによルガス抜 きしてもガ スが十分に抜けず， 大きくなった。一方，ガス吸着量は，水ガラス成分が多 いと緻密な 表 面 の た め ， ガ ス が 吸 着 源 で あ る 黒 鉛 に 移 動 し に く く な り ， 少 な く な っ た 。 黒鉛 およ び水 ガラスに二酸化チタンを加えた3成分系塗布材では，二酸化チタンの 混 合により，表面がか なルポーラスになり，ガス抜きも容易になるとともに， ガス吸着量 も大きくなった。す なわち，塗布材としては表面をポーラスにするなら，ガ ス抜きしや すくなるとともにガ ス吸着量も多くなることが分かった。これらの結果は塗 布材の組成 の最適化の指針とな るものである。
第5章では，論文全体の結論をまとめるととも に，今後の課題についても述べている。
以上 ，著 者はCRTの 残留 ガス であ るメ タン の分 圧に 対す る効 果的 な低減方法を論 じ た。また，ガスの主 要な放出源である内装塗布材料について系統的にガス保 持特性およ び ガ ス 吸 着 特 性 を 調 ベ ， 残 留 ガ ス 圧 の 低 減 に 必 要 な 表 面 構 造 を 提 案 し た 。
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学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
ブラウン管用内装材料のガス脱離・吸着特性の研究
カラ ー テレ ピ用 ブラ ウン 管(CRT)に 対し て高 性能 化，長寿 命化が求められている。
CRTの寿 命はCH。 ガス によ るカ ソー ド の劣 化に より 決る 。CRTの 製 造工 程で は， ベー キ ング に よる 脱ガ ス処 理及 びバリウム(Ba)蒸着膜による残留 ガスの排気が行われてい る 。し か し，Baで はCH4を 排気 でき な いこ と，CH4を生 成す るH20及びC02が 内装 塗布 材 料か ら 多量 に放 出さ れる ことが問題になっている。このた めICH4に対する排気法を 開発 するとともに，内装塗布材料からのガス放出を抑えるた めガス保持量を低減する必 要 が あ る 。 ま た ， 内 装 塗 布 材 料 の ガ ス 吸 着 能 を 高 め る こ と も 求 め ら れ て い る 。 本論 文 では ，こ のよ うなCRTの 課題に対して，CH4を排気・ 除去できる方法を開発す ると ともに，ガス保持量が少なくかっガス吸着量を増大させ る内装塗布材料を提案する こ とを目的としている。このため ，CH4の排気に効果が期待さ れるバラジウム(Pd)含有 ア ルミナ材を用いてCH4排気実験を行った。また，組成と成分 系が異なる種々の内装塗 布 材料 に 対し て， ガス 保持 量を評価するとともに，CH4の生成源であるH20とCO：の吸 着量 についても評価した。これらの結果をもとに，ガス保持 量が少なく，ガス吸着量を 増加 できる塗布材料について提案した。
CH4排 気実 験で は，Ba蒸 着膜 のみ で はCH4を 排気 でき ない こと を 示す とと もに ，Pd 含 有 ア ル ミ ナ 材 はH20の 共 存 下 で はCH4をH2とCOに 分 解 す る こ と を 示 し た 。CRTを 真 空に 封 じ切 った 直後 には 管内 に多 量のCH4とHz0が存 在す る。 従 って ，Pd含有 アル ミ ナ材 をBa蒸 着膜 とと もに 使用 する なら ，ま ずCH4がPd含有 アルミナ材により分解さ れ ，分 解 生成 物はBaに より 排気されることになる。本論文で は，カソードを劣化する CH。を 排 気・ 除去 する ため ，Pd含有アルミナ材の併用を提案 した。また，少量のPd含 有 ア ル ミ ナ 材 の 使 用 でCRT内 の 全CH4量 を 取 り 除 く こ と が で き る こ と を 示 し た 。 種々 の 塗布 材料 のガ ス脱 離実 験か ら， 主な 放出 ガス はCH4の生成源となるC02とH20
明 揚
明 子
友 武
惣 優
野 戸
貫 畑
日 榎
大 廣
授 授
授 授
教
教 教
救 助
査 査
査 査
主 副
副 副
であること，また水ガラス含有量が少ない塗布材料からはガスが抜け易く，ガス保持量 が少ないことを明らかにした。特に，水ガラスと黒鉛からなる塗布材料に粒径の小さな Ti02パウダーを入れると，構造がポーラスにぬり，ガス保持量が著しく低減することを 示した。ガス吸着実験から，CO：およびH：Oの吸着量は構造がポーラスになるとともに 増加し，水ガラスと黒鉛からなる塗布材料にTi02パウダーを入れた3成分材料では吸 着量は格段に増えることを明らかにした。
これらのガス保持量と吸着量の評価から，現在，主に使用されている水ガラスと黒鉛 からなる2成分材料の代わりにポーラスな材料を使用するなら，CH4生成量を減らせる とともに，CH4の生成源となるCOユ及びH：Oの吸着量を増加させて，管内の残留ガスを 大きく低減できることを示している。本論文では，カソードを劣化させるCH4の生成源 となるガスの保持量の低減及び吸着量の増加のため，ポーラスな塗布材料の使用を提案 している。ポーラスな材料の使用により，製造工程でのべーキング処理温度も約100℃ 低下でき，これはCRTの低コスト化に大きく寄与する。
これを要するに，著者は，CRT内のCH4に対する排気法を提案するとともに，CH4生 成量を低減する塗布材料の構造についても明らかにし，くニRTの長寿命化を可能にした も ので あ りI表面 工 学 およ び 真 空工 学 に貢 献 す ると こ ろ大 な る もの が ある 。 よって著者は，北海道大学博士（工学）の学位を授与される資格あるものと認める。
