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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI DE LA DEMANDE D'UN BREVET D'INVENTION Electrode perfectionnée et son procédé de fabrication.
La. présente invention concerne les électrodes et elle a plus particulièrement pour objet une électrode per- fectionnée étudiée pour être utilisée dans des dispositifs à décharge d'électrons ou dispositifs analogues.
L'invention comprend un procédé perfectionné de fab.ri- cation d'électrodes pour tubes, lampes, ampoules, soupapes à décharge électronique ou dispositifs analogues, et une construction perfectionnée d'électrode en charbon pour ces applications. Elle englobe en outre, à titre de produit industriel nouveau, l'électrode de ce genre préparée à
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partir de graphite synthétique, ainsi .que différentes phases lu procédé de fabrication parmi lesquelles :
le traitement de cette électrode en graphite synthétique grâce auquel ses qualités utiles et sa sûreté de fonctionnement dans un tube à décharge électronique sont améliorées et augmentées consi- dérablement, la dégazéification d'une pièce en graphite synthétique, le traitement d'une pièce en graphite grâce auquel des particules libres de graphite telles que celles qui sont le résultat du façonnage à la machine ou de la manipulation sont retirées de façon sensiblement complète, cette caractéristique ayant pour résultat que la pièce peut être utilisée comme électrode dans un tube ou une ampoule à vide ou analogue sans qu'il y ait à craindre que certaines parcelles libres soient déplacées sur la cathode, sur la presse ou d'autres parties où ces parcelles gêneraient le fonctionnement du tube ou dispositif analogue,
puis le traitement d'une masse de charbon de manière telle que l'électrode finie soit intégralement constituée en matière graphitée à la fois intérieurement et extérieurement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 'pas/ qui ne ressortent/de ce bref exposé préliminaire seront mises en lumière dans la description détaillée qui suit,
Dans certains types de dispositifs, tels que les lampes ou tubes à décharge électronique ou analogues, il est nécessaire d'utiliser une électrode qui est sensiblement exempte de gaz et qui est capable de résister à la chaleur.
Far exemple, dans certains types de lampes ou tubes, l'anode ou plaque d'anode est soumise, aussi bien pendant la fabrication et au cours de l'utilisation normale, à des températures relativement élevées. Ordinairement, les @
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métaux ordinaires sont peu appropriés à cet usage -et on a proposé d'utiliser pour cela des électrodes en métaux réfractaires, tels que tungstène, molybdène et analogues. outre leur prix initial, ces électrodes en métaux réfractai- res présentent de nombreux inconvénients qui augmentent con- sidérablement les frais de fabrication des tubes et lampes dans lesquels elles sont incorporées.
Par exemple, alors que des électrodes en métaux réfractaires sont capables de sup- porter de hautes températures sans décomposition, elles ont tendance à se distordre et à se déformer, Ce défaut a une importance très marquée dans les lampes de T.S.F, et dispo- sitifs analogues,. parce qu'il faut que les écartements mé- nagés entre les diverses électrodes soient maintenus égaux avec une précision extrême. Or, les distorsions se produi- sant dans les électrodes métalliques nuisent à cette préci- sion dans l'alignement et l'écartement. En plus des incon- vénients métalliques qui sont particuliers aux électrodes en métaux réfractaires, il y a la difficulté de les rendre complètement exempts de gaz et de les protéger de la conta- mination.
De plus, pour dégazéifier des électrodes en métal de ce genre,-il est nécessaire de les soumettre à un trai- tement thermique dans le vide ou pour le moins dans une atmosphère non-oxydante.
Pour essayer d'obvier à ces défauts et autres inconvé- nients des électrodes en métal on a proposé d'utiliser des électrodes en charbon. Mais, même avec des électrodes en charbon, on a constaté qu'elles ne réagissent pas facilement aux traitements thermiques ordinaires. Les traitements thermiques habituels d'électrodes en charbon de ce genre qui ont été utilisés jusqu'à présent nécessitaient qu'elles
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soient scumises à un traitement dégazéifiant dans le vide ou pour le moins dans une atmosphère non-oxydante. Or, on a constaté bientôt que ce procédé ordinaire de traitement ther- mique était insuffisant, notamment lorsque ces électrodes étaient utilisées dans des dispositifs très puissants tels que des lampes ou tubes de transmission et dispositifs analogues.
En conséquence, des lances ou tubes contenant des électrodes en charbon de ce genre doivent être visés et traités thermiquement par des opérations successives.
Ainsi, dans le cas de lampes de T.S.F, dont la ou les anodes sont en charbon, il est nécessaire de chauffer tout d'abord l'anode à une température prédéterminée, puis d'évacuer les gaz ainsi libérés, ce mode opératoire étant répété en phases successives jusqu'à ce que la dégazéifi- cation maximum soit terminée.
Cependant, même lorsque la dégagéification est poussée le plus loin possible, l'anode en charbon n'est pas complètement dégazéifiée et, dans le cas de lampes de transmission dans lesquelles l'anode risque d'être, au cours de l'utilisation, portée à une tem- pérature au rouge mat, il peut être libéré suffisamment de gaz pour détruire, dans de nombreux cas, la capacité de fenctionnement de la lampe,
Conformément à la présente invention, on a trouvé que des électrodes pour tubes électroniques et dispositifs ana- logues peuvent être faites en partant de graphite synthé- tique et soumisesà un traitement qui supprime tous les inconvénients sus-mentionnés.
L'un des plus importants avantages de l'électrode et du procédé de traitement qui vont être décrits est la réduction remarquable de la nécessité d'un vide poussé, notamment dans le cas de lampes @
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ou tubes à grande puissance, tels que les lampes de trans- mission de T.S.F, ou dispositifs analogues.
Pour atteindre les buts indiqués, l'invention prévoit l'utilisation de noir de fumée ordinaire ou charbon amorphe qui est mélangé avec tout liant carboné convenable, le mélange étant graphité par tout procédé convenable, par exemple par le procédé bien connu Acheson.
Le produit graphité peut ensuite être moulé à la presse sous la forme désirée déterminée par l'utilisation à laquelle le produit doit être destiné. S'il doit être utilisé dans un tube redresseur à vapeur, il peut être convenablement conformé pour s'adapter à la forme d'un culot ou bouton, tandis que s'il doit être utilisé comme anode dans une lampe à commande par grille, il peut affecter la forme d'une plaque plate, ou de plaques, convenablement reliées entre elles, ou, de préférence, il peut affecter la forme'd'un cylindre unique circulaire ou aplati.
On a constaté qu'une électrode en graphite synthétique de ce genre, même si elle est soumise au traitementthermique ordinaire dans le vide, ou dans une atmosphère non-oxydante, bien qu'elle puisse être débarrassée des gaz dans une certaine mesure, dégage néanmoins assez de gaz au cours de l'emploi de la lampe ou du tube pour réduire considérablement sa sûreté.
Il est probable qu'une raison de cet état de choses c'est que l'opération de graphitage a pour résultat une cristallisation incomplète et non-uniforme, qui a elle-même pour,résultat que des produits carbonés occlus sont effecti- vement liés ou emprisonnés à l'intérieur de l'électrode.
Le traitement thermique le plus rigoureux, qui doit être @
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continu et fait dans le vide, ne fait pas dégager complète- ment tous ces produits carbonés occlus ou emprisonnés.
Cependant, on a constaté, conformément à la présente invention, que si une électrode en graphite synthétique de ce genre est soumise au chauffage à l'air libre, ou même da-is une atmosphère oxydante, de façon à porter le corps presque au blanc, non seulement l'électrode est complètement dégazéifiée, mais sa structure est telle qu'elle réduit le contamination à une quantité négligeable.
L'invention n'est pas limitée à une température par- ticulière quelconque, bien qu'on préfère chauffer l'élec- trdde au blanc, soit approximativement à 1200 C, de pré- férence à l'air libre, au moyen d'un courant de haute fréquence. Toute manière connue de soumettre l'électrode en graphite synthétique à l'action d'un courant de haute fréquence peut être utilisée et, bien que l'invention ne soit pas limitée à tout ordre particulier de fréquences à cet effet, on préfère utiliser des courants ayant les ordres de fréquences de T.J.F. connus comme tels.
Bie-i qu'on préfère chauffer le corps en charbon par induction ou conduction par l'intermédiaire d'un courant à haute fréquence ou de T.S.F., d'autres procédés de chauffage peuvent être utilisés. Par exemple, le corps en charbon peut être chauffé dans un four à résistance électriques dans une atmosphère oxydante ou en utilisant le corps'lui-même comme résistance ou, si on le désire, le corps en charbon peut être chauffé dans un four à moufles chauffé au'gaz dans lequel il y a un excès d'oxy- gène ou une autre matière ou gaz oxydant près du corps en charbon, ou dans tout autre appareil de chauffage,
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jusqu'à ce que le corps en charbon soit chauffé à une tem- pérature suffisamment élevée en présence d'un agent oxydant pour éliminer sensiblement toute la matière non graphitée, à la fois de la surface et de l'intérieur du corps.
Etant donné que l'électrode peut être traitée à l'air libre, les frais de traitement de l'électrode même sont relativement faibles comparativement au traitement usuel d'électrodes métalliques dans le vide. De plus, lorsque le corps ou l'électrode en graphite synthétique est soumis à l'action de courants de fréquence de T.S.F., de manière à élever sa température jusqu'au blanc, comme décrit ci- dessus, le produit fini peut être manipulé avec beaucoup moins de soin que cela est exigé pour des pièces en graphite ou charbon' ordinaire, autant qu'il s'agit de craindre la contamination.
Lorsqu'une électrode de ce genre est montée dans le tube ou la lampe, elle n'a besoin que de très peu de nouveau traitement thermique, si même elle en a besoin, avant la fermeture hermétique du tube ou de la lampe, ce qui réduit ainsi de nouveau les frais de fabrication du tube ou de la lampe. Cependant, le point le plus important de l'invention est le f ait qu'après le traitement thermique décrit ci-dessus, un tube ou une lampe comportant une électrode de ce genre peut être utilisé pour des usages de grande puissance, par exemple comme tubes ou lampes de transmission ou dispositifs analogues, sans aucun danger de dégagement de gaz de l'élec- trode, même en supposant qu'elle soit soumise à une haute température.
Il est naturellement évident que l'invention n'est pas limitée à un mode particulier quelconque de chauffage de - -le
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l'électrode en graphite synthétique pendant qu'elle est à l'air libre. par exemple, l'électrode peut être placée à l'intérieur du champ d'un courant ou d'une bobine à fré- quence de T.S.F. jusqu'à ce qu'une chaleur suffisante soit engendrée par induction. En outre, l'invention n'est pas limitée à une durée particulière quelconque de ce traitement thermique autant que tous ou sensiblement tous les produits carbonés sont retirés non seulement de la surface extérieure de l'électrode, mais aussi de l'intérieur de celle-ci.
On a trouvé que l'électrode en graphite synthétique, lorsqu'elle est soumise au traitement thermique sus-indiqué, produit dans son voisinage une luminescence visible habituellement de couleur bleuâtre et, lorsque le traitement est terminé, même l'aspect physique de l'électrode en graphite synthé- tique change. Même à l'oeil nu, l'électrode finie apparaît scus la forme d'une structure cristalline uniforme. Pendant le traitement, la luminescence autour de l'électrode est relativement constante, mais lorsque des particules incan- descente de l'électrode s'envolent, o'est une indication que le traitement est terminé et que sensiblement toute la matière non graphitée a été retirée.
Diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits sans sortir du cadre de l'in- vention.
Il est également évident que bien que l'invention ait été décrite relativement à une électrode pour dispositifs . à décharge électronique, un corps en charbon graphité traité comme décrit peut être utilisé en tout endroit où une pièce en charbon sensiblement exempte de gaz est nécessaire.