本发明是有关平面多位荧光数码管的低温高效氧化物阴极的制造方法及工艺，属真空电子器件制造技术领域。 自1967年日本伊势电子工业公司（伊势电子工业株式会社）发明了单位荧光数码管后，迅速发展到第三代平面多位荧光数码管及大屏幕、高密度显示象素管，国内便有几间工厂试制平面多位荧光数码管，但长期无正式产品销售。其难关在于阴极的制造问题，由于荧光显示的可视性限制，荧光数码管的氧化物阴极不允许象普通电子管的阴极那样工作于耀眼的高温状态下，尽管把工作温度定在阴极通电时显见发红的极限程度，但阴极的发射效率仍嫌太低，发射电流太小，致使其字符的脉冲平均激发功率过小，发光亮度难于达到国际的270nt，与外国产品的365～690nt相差更远，而且发光亮度也不均匀，在阴极用交流供电的条件下，当全部字符点亮时，各字符的亮度差别很明显，致使产品无法实用。
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的荧光数码管阴极工作温度偏高而发射效率却又太低、数码的脉冲激发功率太小、亮度达不到国标，并且发光亮度不均匀等问题，提供一种平面多位荧光数码管的低温高效氧化物阴极的制造方法及工艺。
下面结合实施例来说明本发明方法及工艺：
（1）在阴极加热总功率、加热电压及单条阴极长度一定条件下，增加氧化物阴极条数，以降低阴极工作温度和增大发射总面积。这样，单条阴极钨芯丝直径将变小，其直径df的计算公式为：
df=( (If)/(Ii) )2/3=( (Pf)/(nUfI1) )2/3
式中：n＝钨芯丝地条数;
If＝钨芯丝的加热电流;
I1＝单位钨芯丝（长1cm，直径1cm）加热电流;
Pf＝n条钨芯丝加热总功率;
Uf＝钨芯丝加热电压。
本发明的实施例之一是平面九位荧光数码管，原试验管直热式氧化物阴极是由三条并联而成，长度均为122mm，当阴极加电压Uf为6V时，加热总功率Pf为0.93W。重新设计阴极，将原用三条阴极改为四条。对原试验管工作状态进行测算分析可知，为适应静态工作需要，阴极的发射效率η不宜低于80ma/W，而相应的单位钨芯丝加热功率P1为15.5W/cm2，据此，从钨的理化性质资料查出相应的单位钨丝加热电流I1为555ma/cm3/2。计算时，将Pf值略取小些，取Pf＝0.73W，则：
df=( (Pf)/(4UfIi) )2/3=14.43×10-4cm≈14.5μm
（2）为满足平面多位荧光数码管脉冲工作所要求的平均激发功率，必须大幅度增加阴极总发射量。本发明方法的相应措施是在增加阴极条数的同时通过增加氧化物涂层厚度来进一步增大阴极的发射总面积，涂敷厚度控制在涂粉后的阴极直径为钨芯丝直径的3～4倍。若涂层过分增厚，分解激活时容易使涂层出现裂痕和使用中易掉粉，使发射电流减小。当每条阴极涂粉后的直径增大1/3时，则阴极的发射表面积也增大1/3，再把阴极丝由3条改为4条，又再使发射表面积增加了1/3，这样就比原有发射表面积增加2/3以上。
（3）严格控制阴极排布装架方式及阴极与弹簧片的固定点焊工艺：①当荧光数码管字符的部分笔划点亮时，这些笔划是从相应的阴极部位获取电流的，多条阴极的排布位置影响发光均匀性，因此，阴极的排布应顾及整个字符工作来设置。若将阳极、栅极的电流分配视作直接截获状态，则被栅网截获的电子形成栅极电流，未被截获的部分穿过网孔构成阳极电流。荧光数码管的笔划即为阳极，虽彼此分立并不连成片，但必须使阴极的电子投射宽度复盖整个字符。阴极的排布结构及其与弹簧片点焊示意图如图1所示。若设字符的高度为h，而阴极条数为n，应使靠顶部与底部的两条阴极分别与字符笔划顶部与底部边缘的距离为h/2n，对本4条阴极的实施例则为h/8，而各条邻近阴极之间的距离为h/n，对本实施例则为h/4;②直热式氧化物阴极在分解激活过程中及数码管使用工作过程中会因受热而伸长，阴极受热伸长后，若不被拉直，就将引起各字符的极间距离不一致，不但影响发光均匀性，还会在距离过小的地方产生过强的局部电场，使阴极过热蒸发，损害发射能力并使亮度下降。为避免阴极因受热而出现扭曲或变形，必须预先赋予固定阴极的弹簧片以适当的弹力。具体方法参看附图1中的阴极与弹簧片点焊示意，其工艺步骤是在将阴极的一端先点焊于定片1之后，再将阴极拉直，同时将弹簧片3朝定片1方向压进一段距离△L后再与阴极的另一端点焊，使阴极在工作时乃至激活过程中能保持拉直状态。△L应大于阴极受热伸长量△l，在设计结构时预留好，具体的技术规范是△L约为最高激活温度下的阴极伸长量△l的两倍。△l的计算方法如下：
△l＝lT-lK＝lKH
H= (lT-lK)/(lK)
式中：
lT-阴极在其温度为T（K）时的长度;
lK-室温293K（20℃）下的阴极长度;
H-阴极的伸长率。
对于本实施例来说，在阴极的激活工艺中，其最高温度约为1500℃（1773K），阴极伸长量可估算如下：
根据温度T，从钨丝的理化性质资料查得钨丝伸长率H，当T为1700K时，其值为7.13×10-3，而T为1800K时为7.75×10-3，采用内插法，便可算得T为1773K时的钨丝伸长率：
H=［7.13+ (7.75-7.13)/(1800-1700) ×(1773-1700)］×10-3=7.58×10-3
室温取为293K时的钨丝长度lK＝122mm，故T为1773K时，钨丝的伸长量△l＝lKH＝122×7.58×10-3＝0.92mm。由于在激活的高温下，阴极会伸长近1mm，弹簧片对阴极的拉力将减弱，但因在点焊时已给弹力留了余量，所以仍可把受热后的阴极拉直。
（4）封装后阴极的分解激活宜在极限真空度为10-5Pa数量级的排气系统中进行，并严格拟定好分解激活温度。本实施例的阴极的分解激活工艺步骤如下：第一步，阴极加热电压为4V，通电加热2～4分钟;第二步，阴极加热电压为6V，通电加热2～4分钟;第三步，阴极加热电压为8V，通电加热5～6分钟;第四步，阴极加热电压为11V，通电加热5～6分钟;第五步，阴极加热电压为14V，通电加热0.5～1分钟。
本发明方法及工艺与现有技术相比，有如下的优点和效果：①用本发明方法及工艺制造的平面多位荧光数码管阴极工作温度低、蒸发小，通电工作时，观察不到阴极发红现象，完全满足荧光数码管可视性对阴极的要求;②各字符间发光均匀性好;③阴极发射电流显著增大，字符发光亮度高。阴极发射效率大大提高，例如对本实施例来说，在Uf～＝6V，Ua＝Ug＝20V的静态工作条件下，阳极总电流在37ma以上，最高可达75ma，发射效率达到世界先进水平。
下面对说明书附图说明如下：附图1为阴极排布结构及阴极与弹簧片点焊的示意图，图中1为定片，2为支架，3为弹簧片。