<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour introduire un métal actifpar exemple un métal alcalino-terreux, dans un tube à vide.
La présente invention a pour objet un procédé pour introduire un métal chimiquement actif dans un tube à vide.
Les métaux chimiquement actifs de ce genre, parmi lesquels les métaux alcalins et alcalino-terreux jouent un rôle impor- tant, sont introduits dans le tube à vide dans divers buts, par exemple pour former sur une cathode à incandescence un revêtement capable d'émettre des électrons ou pour fixer des gaz résiduels ou des impuretés gazeuses.
Par suite de leur grande activité vis-à-vis de l'oxy- gène, ces métaux ne peuvent pas être exposés à l'atmosphère.
@
<Desc/Clms Page number 2>
Aussi, pour introduire ces matières dans un récipient à vide, a-t-on recours à divers procédés afin de les empêcher de se combiner avec l'oxygène de l'atmosphère.
Un procédé satisfaisant consiste à introduire dans le tube un composé du métal actif susceptible de dégager le métal sous l'effet de la chaleur, sans qu'il soit attaqué lui-même par l'oxygène. Pour réaliser ce procédé, on utilise principalement des azothydrates se décomposant sous l'action d'un chauffage de manière à produire de l'azote en libérant un métal actif. Ce procédé permet d'obtenir des résultats très satisfaisants.
Pour éviter la nécessité d'évacuer l'azote développé, on a proposé, entre autres, d'ajouter de l'aluminium à l'oxyde alcalino-terreux, par exemple de l'oxyde de baryum, et de chauffer ce mélange en dehors du tube à décharges dans lequel il s'agit d'introduire le baryum, de sorte que l'oxyde de baryum soit réduit par l'aluminium. Le mélange est porté à une température telle que la réduction s'effectue et que le baryum formé ne se volatilise pas ou en partie seulement.
Dans ce cas, les produits de réaction résiduels consistent en un mélange d'oxyde d'aluminium et de baryum. Ce mélange est introduit dans le tube à décharges et est porté, après que le tube a été vidé d'air, à une température assez élevée pour expulser le baryum.
Toutefois, on sait que l'aluminium s'allie très fa- cilemènt aux métaux alcalino-terreux, de sorte qu'une grande partie du baryum produit en dehors du tube à décharges s'al- lie à l'aluminium. L'alliage d'aluminium et de baryum ainsi introduit dans le tube à décharges ne se décompose qu'à une température supérieure à celle à laquelle le baryum est li-
<Desc/Clms Page number 3>
béré d'un mélange d'oxyde de baryum et d'oxyde d'aluminium, de sorte qu'un avantage important du procédé décrit disparaît.
Par suite du chauffage plus intense qui est nécessaire, il est aussi à craindre que ce chauffage ne soit porté assez haut pour qu'une partie de l'aluminium, quoique celui-ci ait une température de volatilisation supérieure à celle du ba- ryum, se volatilise et de dépose également sur les parties du tube à décharges où oil s'agit de déposer du baryum, ce qui peut être très fâcheux, par exemple, lorsque le baryum est déposé sur une cathode. Si, en effet, un peu d'aluminium est mélangé au baryum, la présence de l'aluminium pourra di- minuer sensiblement l'émission électronique de la cathode.
Suivant l'invention, on évite ces inconvénients en introduisant le métal actif dans le tube à vide après l'avoir additionné d'un composé de calcium, de préférence isolant. On peut obtenir ce mélange en mélangeant du calcium à un composé du métal qui doit être introduit et en chauffant ce mélange, dans le vide ou dans une atmosphère inerte, à une température assez élevée pour que ledit composé soit réduit et qu'un mé- lange du métal à introduire et d'un composé de calcium soit formé. Le calcium ne s'allie pratiquement pas à ce métal ou forme tout au moins des alliages se décomposant très facile- ment, de sorte qu'il suffit de chauffer le mélange, après in- troduction dans le tube à vide, à une température relativement basse pour Qbliger le métal actif à se volatiliser.
En outre, un faible Chauffage du mélange permet d'en expulser le métal actif lentement, de manière à éviter que d'autres matières du mélange ne se volatilisent en même temps. Si, malgré tout, un peu de calcium se volatilisait et se déposait, par exemple, sur une cathode, cela n'aurait pratiquement aucun effet fâcheux, @
<Desc/Clms Page number 4>
étant donné que l'émission électronique d'une cathode de ce genre ne s'en trouve pas diminuée. De préférence, on mélan- gera au métal à introduire de l'oxyde de calcium et on parti- ra dans ce but d'un mélange d'oxyde de baryum et de calcium, lequel mélange est converti par chauffage, au moins en partie, en baryum et en oxyde de calcium.
Il y a souvent avantage à incorporer dans le mélange à introduire dans le tube un composé de calcium isolant, et éventuellement aussi une autre matière isolante, en quantité assez grande pour que le mélange soit isolant au point de vue électrique. De la sorte, si des particules du mélange, comprimé par exemple en forme de pastille, se détachent de celle-ci, elles ne peuvent pas établir des liaisons conduc- trices entre des organes sous tension. La matière isolante peut être constituée, par exemple, par de l'oxyde de calcium, seulement, mais il est également possible d'incorporer au mé- lange encore d'autres matières isolantes.
Si, pour obtenir le mékange, on part d'un excès d'oxyde de baryum, de sorte que celui-ci ne peut être réduit par le calcium qu'en partie, le mélange introduit dans le tube contiendra, par exemple, également de l'oxyde de baryum qui, on le sait, est également isolant.
Le mélange du composé de calcium et du métal à intro- duire dans le tube à vide peut, le cas échéant, être addition- né d'un liant. Il peut être conservé dans un récipient à vide . ou sous un liquide isolant de l'air. Il est même possible d'exposer le mélange à l'atmosphère pendant un temps relati- vement court, sans que le métal actif qu'il renferme ne soit attaqué effectivement par l'oxygène de l'air.
@
<Desc/Clms Page number 5>
La description ci-après, faite avec référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Les figures 1 et 2 représentent un tube à décharges électriques comportant une cathode dont la surface est re- couverte de baryum.
Le tube à décharges représenté sur les figures a une paroi en verre 1 et peut être utilisé pour recevoir ou am- plifier des oscillations électriques. Le tube comporte une anode 2, une grille 3 et une cathode à incandescence 4. Le tube est établi de la manière courante, ce qui dispense de décrire plus explicitement sa construction. L'anode est per- cée d'une ouverture 5 en regard de laquelle est disposée, à l'extérieur de l'anode, une capsule 6 fixée à celle-ci et, s'il,est nécessaire, fermée par une petite toile métallique.
Cette capsule est remplie, avant l'introduction des électro- des dans l'enveloppe, d'un mélange de baryum et d'oxyde de calcium et est chauffée après que le tube à décharges a été vidé d'air, ce qui peut s'effectuer, par exemple, au moyen d'un champ magnétique à haute fréquence. Par suite de ce chauffage, du baryum est libéré sous forme de vapeur. Le baryum se dépose sur la cathode à incandescence où il consti- tue, éventuellement après oxydation, une couche à grand pou- voir émissif d'électrons. L'expulsion de la vapeur de baryum s'effectue à une température relativement basse. L'oxyde de calcium évite une formation trop rapide de vapeur et a lui- même une pression de vapeur assez basse pour que des vapeurs Indésirables ne se produisent pas dans le tube.
Pour obtenir le mélange qui doit être introduit dans le tube, on peut réunir dans une cornue en verre un peu
<Desc/Clms Page number 6>
d'oxyde de baryum et de calcium métallique et y faire ensuite le vide. Ensuite, la communication entre la cornue et la pompe à vide est coupée et le mélange renfermé dans la cor- nue est chauffé à une température d'environ 800 C. L'oxyde de baryum est réduit au moins en partie par le calcium et il se forme du baryum métallique. La température à laquelle le mélange est porté est maintenue assez basse pour qu'une grande partie du baryum développé reste, de sorte qu'il se produit un mélange contenant du baryum et de l'oxyde de cal- cium. Ce mélange peut être conservé dans la cornue utilisée ou dans un récipient sous un liquide isolant le mélange de l'air.
Lorsqu'on introduit le mélange dans le tube à déchar- ges, il peut être exposé à l'air pendant un certain temps sans aucun inconvénient, parce que l'oxyde de calcium empêche l'accès de l'air au baryum, de sorte que tout au plus un peu de baryum se trouvant à la surface est susceptible d'être at- taqué par l'air. Si l'on ne veut pas opérer en partant de l'o- xyde de baryum, on peut, par exemple, utiliser du fluorure de baryum et réduire ce composé au moyen de calcium. Dans ce cas, le mélange à introduire dans le tube contient du baryum et du fluorure de calcium.
Il est évident qu'il n'est pas nécessaire d'intro- duire le mélange qui contient le métal actif dans le tube à décharges lui-même, mais qu'il peut aussi être ihtroduit dans un récipient distinct communiquant avec ce tube. Dans ce cas, la vapeur du métal actif développé dans le récipient peut pénétrer de celui-ci dans le tube à décharges.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for introducing an active metal, for example an alkaline earth metal, into a vacuum tube.
The present invention relates to a process for introducing a chemically active metal into a vacuum tube.
Chemically active metals of this kind, among which the alkali and alkaline earth metals play an important role, are introduced into the vacuum tube for various purposes, for example to form on an incandescent cathode a coating capable of emitting electrons or to fix residual gases or gaseous impurities.
Due to their great activity with respect to oxygen, these metals cannot be exposed to the atmosphere.
@
<Desc / Clms Page number 2>
Thus, to introduce these materials into a vacuum vessel, various methods are used to prevent them from combining with the oxygen in the atmosphere.
A satisfactory process consists in introducing into the tube a compound of the active metal capable of liberating the metal under the effect of heat, without it being itself attacked by oxygen. To carry out this process, use is mainly made of azothydrates which decompose under the action of heating so as to produce nitrogen while releasing an active metal. This process makes it possible to obtain very satisfactory results.
To avoid the need to remove the developed nitrogen, it has been proposed, among other things, to add aluminum to the alkaline earth oxide, for example barium oxide, and to heat this mixture outside. of the discharge tube in which it is a question of introducing the barium, so that the barium oxide is reduced by the aluminum. The mixture is brought to a temperature such that the reduction takes place and the barium formed does not volatilize or only partially.
In this case, the residual reaction products consist of a mixture of aluminum oxide and barium. This mixture is introduced into the discharge tube and is brought, after the tube has been emptied of air, to a temperature high enough to expel the barium.
However, it is known that aluminum alloys very easily with alkaline earth metals, so that much of the barium produced outside the discharge tube binds to the aluminum. The aluminum and barium alloy thus introduced into the discharge tube decomposes only at a temperature higher than that at which the barium is released.
<Desc / Clms Page number 3>
Beré of a mixture of barium oxide and aluminum oxide, so that a significant advantage of the method described disappears.
Owing to the more intense heating which is necessary, it is also to be feared that this heating will be carried high enough so that a part of the aluminum, although this has a higher volatilization temperature than that of baryum, volatilizes and deposits also on the parts of the discharge tube where it is to deposit barium, which can be very unfortunate, for example, when the barium is deposited on a cathode. If, in fact, a little aluminum is mixed with the barium, the presence of aluminum can appreciably reduce the electronic emission from the cathode.
According to the invention, these drawbacks are avoided by introducing the active metal into the vacuum tube after having added a calcium compound, preferably insulating, to it. This mixture can be obtained by mixing calcium with a compound of the metal to be introduced and heating this mixture, in vacuum or in an inert atmosphere, to a temperature high enough so that said compound is reduced and that a mixture mixture of the metal to be introduced and of a calcium compound is formed. Calcium hardly alloys with this metal or at least forms alloys which decompose very easily, so that it suffices to heat the mixture, after introduction into the vacuum tube, to a relatively temperature. low to force the active metal to volatilize.
In addition, low heating of the mixture allows the active metal to be expelled slowly, so that other materials in the mixture do not volatilize at the same time. If, despite everything, a little calcium volatilized and was deposited, for example, on a cathode, this would have practically no untoward effect, @
<Desc / Clms Page number 4>
since the electronic emission of a cathode of this type is not thereby reduced. Preferably, calcium oxide will be mixed with the metal to be introduced, and for this purpose a mixture of barium oxide and calcium will be started, which mixture is converted by heating, at least in part, barium and calcium oxide.
It is often advantageous to incorporate in the mixture to introduce into the tube an insulating calcium compound, and possibly also another insulating material, in an amount large enough for the mixture to be electrically insulating. In this way, if particles of the mixture, compressed for example in the form of a pellet, become detached from it, they cannot establish conductive connections between bodies under tension. The insulating material may consist, for example, of calcium oxide alone, but it is also possible to incorporate into the mixture still other insulating materials.
If, to obtain the mixture, one starts from an excess of barium oxide, so that it can only be partially reduced by the calcium, the mixture introduced into the tube will contain, for example, also barium oxide which, as we know, is also an insulator.
The mixture of the calcium compound and the metal to be introduced into the vacuum tube may, if desired, be supplemented with a binder. It can be stored in an empty container. or under an air-insulating liquid. It is even possible to expose the mixture to the atmosphere for a relatively short time, without the active metal it contains being actually attacked by the oxygen in the air.
@
<Desc / Clms Page number 5>
The following description, given with reference to the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figures 1 and 2 show an electric discharge tube comprising a cathode the surface of which is covered with barium.
The discharge tube shown in the figures has a glass wall 1 and can be used to receive or amplify electrical oscillations. The tube comprises an anode 2, a grid 3 and an incandescent cathode 4. The tube is established in the usual way, which eliminates the need to describe its construction more explicitly. The anode is pierced with an opening 5 opposite which is placed, outside the anode, a capsule 6 fixed to the latter and, if necessary, closed by a small cloth. metallic.
This capsule is filled, before the introduction of the electrodes into the envelope, with a mixture of barium and calcium oxide and is heated after the discharge tube has been emptied of air, which may s 'perform, for example, by means of a high frequency magnetic field. As a result of this heating, barium is liberated in the form of vapor. The barium is deposited on the incandescent cathode where it constitutes, possibly after oxidation, a layer with a high emissive power of electrons. The barium vapor is expelled at a relatively low temperature. Calcium oxide prevents too rapid vapor formation and itself has a vapor pressure low enough that unwanted vapors do not occur in the tube.
To obtain the mixture which must be introduced into the tube, a little
<Desc / Clms Page number 6>
of barium oxide and metallic calcium and then evacuate it. Then, the communication between the retort and the vacuum pump is cut off and the mixture contained in the horn is heated to a temperature of about 800 C. The barium oxide is reduced at least in part by the calcium and it forms metallic barium. The temperature to which the mixture is brought is kept low enough that a large part of the developed barium remains, so that a mixture is produced containing barium and calcium oxide. This mixture can be stored in the retort used or in a container under a liquid isolating the mixture from air.
When the mixture is introduced into the discharge tube, it can be exposed to the air for some time without any inconvenience, because the calcium oxide prevents the access of the air to the barium, so that at most a little barium on the surface is liable to be attacked by the air. If it is not desired to operate starting with barium oxide, it is possible, for example, to use barium fluoride and reduce this compound by means of calcium. In this case, the mixture to be introduced into the tube contains barium and calcium fluoride.
Obviously, it is not necessary to introduce the mixture which contains the active metal into the discharge tube itself, but can also be introduced into a separate container communicating with this tube. In this case, the vapor of the active metal developed in the container can penetrate from it into the discharge tube.