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" PROCEDE D'OBTENTION DE VIDES TRES POUSSES "
La présente invention a trait à la production de vides très poussés dans, par exemple, les dispositifs à cathode chaude, ou dispositifs électroniques, tels que les tubes, ou lampes, et les valves dont on fait usage en radio- communication et elle concerne plus particulièrement les agents de purge, ou ce qu'on peut appeler les "fixateurs", utilisés pour l'obtention de ces vides poussés, ainsi que le mode d'application de ces agents.
Comme on le sait, on a coutume, dans la produc- tion de vides très poussés, d'introduire dans l'enveloppe
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où il s'agit de faire le vide, = l'ampoule en verre d'un tube ou lampe radioélectrique, par exemple =, un fixateur tel que le magnésium, le phosphore, etc..., de faire en- suite partiellement le vide dans la lampe par des moyens mécaniques, par exemple à l'aide d'une pompe, et, finale- ment, à faire "flasher", ou fuser en éclair, le fixateur en le chauffant, c'est-à-dire de le vaporiser de façon qu'il soit amené en contact intime avec les gaz résiduels, se trouvant dans l'enveloppe, et réagisse avec ces gaz, soit chimiquement ou physiquement, soit tant chimiquement que physiquement, par formation d'oxydes ou de nitrures, ou par adsorption, par exemple, en les fixant par cela même comme produits solides ou non gazeux.
Quand on fait usage de fi- xateurs métalliques, on a coutume de les chauffer en entou- rant l'enveloppe, ou cette partie de celle-ci dans laquelle le fixateur est situé, d'une bobine dans laquelle on fait passer un courant électrique de haute fréquence. Le fixa- teur est habituellement supporté, dans l'enveloppe, dans une cuvette métallique, en nickel par exemple, attachée, par soudage par exemple, à quelque partie commode de la structure du tube ou lampe, comme les supports d'électrodes.
On a essayé d'utiliser comme fixateurs, les métaux alcalino-terreux: calcium, baryum et strontium ; ces mé- taux, bien que plus efficaces dans l'action de purge, c'est- à-dire capables de donner des vides plus poussés, que le ma- gnésium, se sont montrés très difficiles à appliquer dans une opération industrielle, principalement à cause de leurs hautes températures de vaporisation et de leur instabilité, ou tendance à se corroder, lorsqu'ils sont exposés à l'air.
Une corrosion du fixateur par exposition à l'air est un inconvénient sérieux parce que cette exposition est prati- quement inévitable et a pour résultat la formation, sur le fixateur, d'un revêtement pelliculaire qui le rend difficile
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à vaporiser et qui, de plus, a pour conséquence une perte indéterminée de la matière du fixateur et l'introduction dans celui-ci, de substances, telles que l'oxygène, l'azo- te, l'anhydride carbonique et l'eau, qui peuvent contrecar- rer sérieusement l'action du fixateur.
Pour obvier à cette difficulté, on a proposé de renfermer ces métaux dans une gaine protectrice, de façon qu'ils puissent être manipulés et exposés à l'air sans dé- térioration, d'associer avec eux d'autres matières fixatri- ces, comme le magnésium, de nature à supplémenter leur ac- tion et à limiter ainsi la quantité qu'il est nécessaire d'en employer, et d'utiliser des alliages des/dits métaux avec du magnésium.
L'invention concerne le développement couronné de succès de cette dernière proposition, c'est-à-dire l'usage, comme fixateurs, d'alliages avec le magnésium,des métaux alcalino-terreux: calcium, baryum et strontium, et elle com- prend, non seulement le développement d'alliages qui sont convenables, du point de vue de la composition chimique et de la forme physique, pour être utilisés comme fixateurs, mais aussi un mode d'application de ces alliages, comme cela apparaîtra plus complètement ci-après.
On décrira l'invention en ce qui concerne plus particulièrement des alliages de baryum et de magnésium.
Des trois métaux alcalino-terreux, le baryum est préférable en raison de sa supériorité comme fixateur, le strontium, à son tour, étant supérieur au calcium.
La première difficulté rencontrée quand on a es- sayé de faire un fixateur en alliage baryum-magnésium, a été d'obtenir de tels alliages, Certains procédés proposés jusqu'ici pour produire des alliages baryum-magnésium se sont montrés peu satisfaisants. Par exemple, le procédé dit électrolytique donne normalement des alliages contenant si
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peu du baryum, et d'une composition ainsi que d'une pureté si variables, que leur usage comme fixateur est impratica- ble et le procédé dit thermique, suivant lequel de l'oxyde de baryum est amené à réagir avec du magnésium, ne donne pas un rendement ou qualité convenable d'alliage.
On peut préparer facilement des alliages baryum- magnésium de grande pureté et de composition prédéterminée, en fondant le baryum et le magnésium ensemble, dans une at- mosphère inerte comme l'argon ou l'hélium, dans un réci- pient convenable tel, par exemple, qu'un creuset de fer in- dustriellement exempt de carbone. Après qu'on eût fait avec succès les alliages baryum-magnésium, on s'aperçut qu'aucun d'eux ne pourrait être employé d'une façon satis- faisante comme fixateur.
Ceux à haute teneur en baryum, plus de 35% par exemple, étaient en général trop réactifs avec l'air et, par conséquent, ne pouvaient être manipulés d'une manière satisfaisante dans une opération industrielle; ceux contenant moins d'environ 5 % de baryum, tout en étant suffisamment stables à l'air, n'étaient pratiquement pas meilleurs, comme fixateurs, que le magnésium,et ceux con- tenant d'environ 5 % à environ 35% de baryum, tout en étant suffisamment stables à l'air et contenant une quantité suffi- sante de baryum pour être efficaces, étaient trop fragiles pour être travaillés, par des procédés habituels, en formes convenables pour être utilisés comme fixateurs.
On apprécie- ra, à cet égard, qu'on ne peut établir de lignes de,démarca- tion nettes entre des alliages qui contiennent suffisamment de baryum pour être efficaces, et ceux qui ne sont pas effi- caces, d'une.,part, et entre des alliages qui sont suffisam- ment stables et ceux qui contiennent tellement de baryum qu'ils ne sont pas'suffisamment stables, d'autre part; mais les chiffres 5 % et 35 % représentent, semble-t-il, les li- mites approximatives pour des buts pratiques. Il est conce-
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vable que, dans certaines circonstances, ces limites puis- sent être dépassées; par exemple, dans le cas où une gran- de stabilité de l'alliage n'est pas nécessaire, la teneur en baryum pourrait être augmentée.
Il est habituellement dé- sirable de maintenir la teneur en baryum dans d'étroites li- mites, une teneur en baryum d'environ 28 % étant préférable, afin, d'une part, d'augmenter l'effet du baryum dans le fi- xateur et, d'autre part, de rendre le fixateur plus stable à l'air. Des conditions atmosphériques, et en particulier l'humidité, dans des localités différentes et à des saisons différentes ainsi que la façon de procéder particulière sui- vie par le fabricant, peuvent déterminer les limites de la teneur en baryum, dans les alliages, qui convient le mieux pour un cas particulier.
Les alliages de baryum, dans les limites choisies de teneur en baryum de 5 à 35 %, sont, comme cela a été dit ci-dessus, très cassants, ne possèdent qu'une faible ducti- lité et ne peuvent être facilement étirés en fil ni travail- lés mécaniquement en une autre forme convenable pour être utilisés comme fixateurs. On appréciera à cet égard que, dans la production sur une grande échelle, de tubes ou lam- pes radioélectriques impliquant l'usage de machines automa- tiques, il est pratiquement nécessaire de standardiser les conditions d'opération. C'est ainsi, par exemple, que la di- mension et la forme du fixateur et la période de chauffage pour le faire "flasher" doivent être standardisées.
Il était donc nécessaire, si l'on voulait utiliser comme fixateurs, des alliages baryum-magnésium, de trouver un moyen de les façonner en pièces de forme et de grosseur prédéterminées.
Les caractéristiques des alliages en question semblaient introduire une difficulté insurmontable. Toutefois, la de- manderesse a découvert que ces alliages fragiles, lorsqu'on les réduit à une forme pulvérulente, opération qui exige un
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broyage fait avec beaucoup de soin pour éviter une ignition, possèdent la propriété de s'agglomérer d'eux-mêmes et peu- vent être comprimés, sans qu'on ait à faire usage d'agglu- tinants, en pilules très compactes et durables, de grosseur, de forme et de poids uniformes.
Les fixateurs établis conformément à la forme de réalisation préférée de l'invention, consistent par consé- quent en pilules, de grosseur et de forme prédéterminées, d'alliages fragiles ou cassants, pulvérisés, stables à l'air et efficaces de magnésium avec les métaux alcalino-terreux: calcium, strontium et baryum, de préférence ce dernier en raison de la supériorité de son action comme fixateur, dans des proportions comprises dans les limites approximatives de 5 % à 35 %.
Ces fixateurs peuvent être appliqués de la manière habituelle, dont il a été question ci-dessus ; ils se montrent les plus efficaces quand on les chauffe de manière à produire ce que l'on peut appeler un double flash, ou dou- ble éclair, c'est-à-dire de façon que, quand on chauffe le fixateur, deux éclairs, ou flashs, se produisent successive- ment. Ces éclairs sont visibles parce que la chaleur qui va- porise le métal et le fait réagir avec les gaz résiduels se trouvant dans l'enveloppe l'ionise également, de sorte que le tube se trouve illuminé. Chaque flash ou éclair persiste pendant quelques secondes, jusqu'à ce que le métal vaporisé se condense sur la paroi de l'enveloppe.
L'aspect de ces éclairs successifs, c'est-à-dire la couleur de l'illumina- tion, indique que c'est principalement le métal de l'allia- ge ayant la température de vaporisation la plus faible, le magnésium, qui se vaporise ou "flashe" le premier et que les métaux ayant la température de vaporisation plus élevée, c'est-à-dire le calcium, le strontium ou le baryum, produi- sent le second flash. Le double "flashage" des fixateurs en
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alliage exige donc simplement la continuation de l'applica- tion de chaleur, après le premier flash, pour produire la température plus élevée nécessaire pour faire flasher l'au- tre constituant du fixateur; mais, en raison de la petite quantité de métal alcalino-terreux présent, le chauffage supplémentaire exigé est sans inconvénient.
Les fixateurs en alliage décrits ici, peuvent être utilisés dans l'équipement type conçu pour l'usage de magnésium et pratiquement sans changement dans le mode opé- ratoire; mais ils produisent des vides comparables à ceux qu'on peut obtenir par l'usage de métaux alcalino-terreux non alliés avec du magnésium. Ils sont, non seulement des fixateurs efficaces, produisant des vides très poussés, ou ce qu'on peut appeler des lampes ou tubes durs, mais sont également des "conservateurs" efficaces; c'est-à-dire que les lampes ou tubes restent durs. Ce dernier effet peut s'ex- pliquer par le fait que les métaux alcalino-terreux exercent une action de fixage très efficace, un temps suffisant don- né, à froid.
Cette caractéristique des métaux alcalino-ter- reux rend même inutile de faire flasher deux fois les fixa- teurs en alliage pour obtenir des vides poussés parce que, après que le magnésium a flashé, le métal alcalino-terreux, propre, restant, augmentera encore le vide dans le cours de quelques jours, en réagissant à froid avec les gaz résiduels.
On appréciera que l'excellente action de fixage des allia- ges, même malgré que les quantités de ceux-ci dont on fait usage ne sont pas plus grandes que les quantités de magné- sium qu'on emploie ordinairement, peut être attribuée à l'action supplémentaire des deux métaux. Une quantité moyen- ne de fixateur consistant en un alliage de magnésium avec environ 28 % de baryum, pour un tube ou lampe standard du type de celles dont on fait usage en radioréception, est d'environ 4 à 8 mg. Cette quantité ne recouvre qu'une partie
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relativement petite de la surface de l'enveloppe et par con- séquent produit, de ce point de vue, de bonnes lampes ou tu- bes.