BE404806A - - Google Patents

Description

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   PERFECTIONNEMENTS AUX ELECTRODES   POUR TUBES  A VIDE- C.I. Brevet français du 26 août 1933 et addition du 17 octobre   1933     déposes   au   noir;   deJ.B.J.M.   Abadie   dont la Societe Luminelec est l'ayant-droit. 



   On a cherché depuis longtemps à utiliser les électrodes dites de la catégorie des électrodes de Wenhelt (fil enduit de sels de métaux alcalins   ou, alcalinowterreux)   dans les tubes à atmosphère raréfiée,
Elles sont inutilisables: le bombardement des ions positifs détruit la couche de sels par formation d'une tache cathodique, cette formation étant liée au changement d'état physique du corps (volatilisation, deshydratation, dissociation). 



   Les électrodes qui font l'objet du présent brevet 

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 sont constituées, non pas par un fil ou un support métallique enduit de sels, mais par un alliage superficiel entre le métal constituant le support et des métaux alcalins ou alcalino-   te rreux.    



   Tandis que des électrodes de Wenhelt peuvent s'appliquer dans les tubes à vide poussé (lampes de   T.S.F.)   parce qu'il n'y a pas de bombardement d'ions positifs ni de ce fait destruction des sels, mais non dans les tubes à atmosphère raréfiée, les électrodes à alliage, qui font l'objet du brevet, peuvent, au contraire, s'appliquer dans les deux cas et permettent, dans les lampes sans atmosphère gazeuse, des émissions sans risque d'un dégagement gazeux quelconque. 



   Ces électrodes auront donc pour caractéristique d'être constituées non par un support enduit d'un sel, mais par un alliage métallique du support et de métaux alcalins ou alcalino-terreux. 



   Pour l'obtention du résultat cherché, on peut indiquer, à titre d'exemples, deux méthodes différentes. 



   1ère Méthode- Elle consiste à prendre le métal support (métal à température de fusion élevée) tel que le fer, le nickel,   etc...,   le molybdène, le tungstène, à le chauffer au chalumeau dans la partie oxydante de la flamme de façon à former une couche d'oxyde du métal support,   à   plonger ce support encore porté au rouge dans le mélange pulvérulent des oxydes ou sels alcalins ou alcalino-terreux dont on veut allier le métal au métal support; on obtient ainsi une croute que l'on repasse à la flamme du chalumeau ; l'enduit devient pâteux et se répartit autour du support. 



   Il y a intérêt à prendre les composés de métaux alcalins ou alcalino-terreux, à l'état d'oxydes par exemple ;   couche oxydée du métal support se pénètre intimement avec la   couche d'oxydes des métaux alcalins ou alcalino-terreux. 



   2ème Méthode- On forme l'enduit par voie humide et 

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 non par voie sèche; on utilise l'électrode métal support dans un bain électrolytique de sels de métaux alcalins et alcalino-terreux. Après formation de l'enduit, on procède, dans la lampe à vide elle-même,   à   la réduction de ces sels dans une atmosphère d'hydrogène, soit par chauffage direct ou indirect, soit par passage de l'effluve électrique sous haute tension,
Il est à remarquer que cette réduction se produit d'ailleurs dans l'atmosphère ionisée des gaz dégagés par l'électrode elle-même (vapeur d'eau dissociée). 



   Les propriétés des alliages ainsi obtenus semblent obéir aux lois physiques générales qui régissent les caractéristiques physiques des alliages: en particulier, les propriétés sont remarquables quand on obtient des euteotiques. 



  Les émissions des électrons sont d'autant plus intenses que les métaux alcalins rentrant dans l'alliage ont une plus grande facilité de volatilisation,   d'où,   pour les   électrodes   devant assurer un petit débit et ne disposant par conséquent pas d'une grande énergie due au bombardement des ions positifs, emploi de sels de potasse, de sodium, de rubidium, de coesium. Pour les électrodes devant assurer un gros débit et afin d'éviter la décomposition de l' alliage. par volatilisation du métal alcalin, on choisira des métaux tels que: baryum, calcium, etc... (métaux alcalino-terreux). Un mélange qui donne de bons résultats est: 1/3 de sel de baryte, 1/3 de sel de strontium, 1/3 de sel de calcium (oxydes).

   Pour activer cette émission, on pourra adjoindre des corps radio-actifs sous forme de leurs sels qui seront eux-mêmes réduits en même temps que les sels alcalins et alcalino-terreux (thorite). 



   On peut combiner le mélange des alcalino-terreux et des alcalins pour les débits intermédiaires. A titre d'exemple, de telles électrodes atteignent un débit de l'ordre de 50 ampères par cm2 de surface d'émission, 

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Pour qu'il n'y ait pas désintégration de l'électrode (phénomène d'arrachement électrique), il faut que la température atteinte par l'électrode, c'est-à-dire son énergie interne, soit suffisante pour éjecter les électrons de l'intérieur vers l'extérieur. On obtiendra ce résultat soit par chauffage direct ou indirect, soit par bombardement des ions positifs. 



   Ce phénomène est   ubtenu   tant que la chute cathodique de potentiel se trouve en-dessous d'une certaine valeur dite tension de désintégration (environ 25 volts). On aura donc une limite inférieure du courant pour une électrode donnée. 



   Si la température de l'électrode est trop élevée, l'alliage se décompose, le métal alcalin ou alcalino-terreux se volatilise et l'électrode perd totalement ses propriétés, d'où une température et une limite supérieure du courant qu'il ne faut pas dépasser suivant la capacité calorique et le refroidissement d'une électrode donnée. 



   On a représenté, au dessin annexé, quelques exemples d'application de l'invention. 



   La figure 1 est un diagramme de la chute de tension cathodique pour une électrode donnée; les figures 2 et 3 montrent des électrodes calorifugées   conformes   à l'invention; la figure 4 montre l'application de l'invention à un tube à basse tension pouvant fonctionner sur courant alternatif; la figure 5 montre l'application de l'invention à des lampes modulatrices pour télévision; la figure 6 montre l'application de l'invention à l'émission d'une lumière ponctuelle entre deux boules rapprochées ; la figure 7 montre une application analogue avec une lampe s'allumant spontanément; 

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 la figure 8 montre encore une autre application du même genre; et la figure 9 montre une dernière application avec électrode auxiliaire. 



   La figure 1 représente l'allure de la courbe montrant la valeur de la chute de tension à la cathode en fonction de l'intensité de courant pour une électrode donnée; le débit que l'on peut utiliser dans cette électrode varie entre les valeurs i1 et i2, ce débit correspondant à une chute de poten-      tiel inférieure à Cd. 



   En choisissant l'intensité entre ces deux valeurs, la durée de l'électrode est pratiquement illimitée, ainsi que la durée du tube puisqu'il n'y a pas d'absorption due à une démétallisation. La chute cathodique de potentiel est particu- lièrement faible (entre 6 et 30 volts). 



   Afin de réduire au minimum la dépense d'énergie néces- saire à la cathode pour l'éjection des électrons, il y a intérêt à calorifuger l'électrode; en particulier, les figures 2 et 3 représentent des électrodes calorifugées, 
Dans la figure 2, 1 représente le passage du fil dans le verre et ce fil est terminé par une extrémité spiralée,   enrobée par une perle 2 de mélange émetteur indiqué ; ladimen-   sion de la perle est de l'ordre de 1 à 10 mm3. On a indiqué en 3 l'enrobage, de verre pyrex par exemple, autour du passa- ge 1. Avecune terre réfractaire à l'état plastique, silicate d'alumine, kaolin, silice pulvérulente, etc..., on fait un manchon 4 présentant en 5 une partie tubulaire. Le manchon réfractaire ainsi créé est alors passé lui-même au chalumeau   jusqu' à   une température du rouge vif.

   La partie cylindrique 5 qui n'est pas indispensable a cependant une importance dans le fonctionnement de l'électrode; la perte d'énergie qui se produit dans cet élément de colonne positive contribue à l'élévation de température de la perle 2 nécessaire à l'émis- sion de cette dernière. 

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   Au lieu du manchon réfractaire, on peut utiliser une masse émettrice présentant les mêmes particularités et remplissant à la fois les fonctions d'émission et de calorifugation,
La figure 3 représente une variante de la cathode de la figure 2. La partie spiralée est ici remplacée par un petit cylindre creux 6 en métal, molybdène, cuivre, tungstène, nickel, fer, etc... 



   La figure 4 représente un tube à basse tension pou-    vant fonctionner directement sur courant alternatif ; élec-   trodes 7 et 8 peuvent être celles des figures 2 et 3 ou bien elles sont constituées par deux cylindres creux, en métal réfractaire, remplis d'un mélange émetteur et entourés par un creuset réfractaire, Le régime d'arc à chaque électrode est assuré par un transformateur 9 et une électrode auxiliaire   10.   servant à l'ionisation et à l'échauffement de l'électrode. 



  L'énergie calorique de l'électrode assure, malgré la coupure due à chaque période du courant, la continuité d'émission nécessaire à la marche continue du tube, chose pratiquement impossible à réaliser par l'emploi des électrodes connues dites à tache cathodique. 



   La figure 5 représente l'application d'une des électrodes décrites ci-dessus à la réalisation de lampes modulatrices pour télévision. L'anode forme ici un cercle métallique 11 disposé autour de la cathode 12 et la lampe projette sa lumière modulée suivant l'axe de l'électrode. 



   De telles électrodes chauffées directement par passage du courant dans le métal support ou indirectement peuvent constituer des cathodes aussi bien pour lampes à gaz rares que pour ampoules redresseuses. 



   Ces mêmes électrodes à chauffage direct ou indirect peuvent être employées dans les lampes d'émission ou de réception de T.S.F, et en général dans tous les appareils où il est 

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 nécessaire d'avoir une émission électronique (kénotrons, thyratrons, tubes à rayons X, tubes à rayons canaux, etc...). 



   L'emploi d'une spirale enduite et obtenue suivant le brevet peut servir d'électrode auxiliaire de départ pour l'obtention de lampes pointolytes fournissant une source de lumière ponctuelle. 



   On pourra réaliser par exemple cette lampe suivant la figure 6, où 13 et 14 sont les deux boules de tungstène entre lesquelles l'arc doit être établi ; 15 représente une spirale enduite et traitée suivant le brevet et 16 représente une bilame, c'est-à-dire une bande métallique composée de deux lames de dilatations différentes et se tordant sous l'influence de la chaleur. Lorsque la lampe est froide, la bilame 16 établit le passage du courant par la spirale 15 enduite; sous l'influence de l'échauffement dû à la spirale, la bilame se tord et coupe le courant, l'arc jaillit de la spirale 15 sur l'électrode 13, celle-ci s'échauffe et l'arc rebondit sur l'électrode 14. 



   Il est à noter que si on n'employait pas les spirales enduites, il faudrait porter ces dernières à une très haute température (2.500  environ) et lorsque l'arc d'accrochage se produirait, il détruirait rapidement le filament, alors que, la spirale étant enduite, cette dernière émet à une température du rouge sombre. 



   Un second exemple de lampe pointolyte est représenté   à la figure 7 ; et 18 sont les électrodes de tungstène, 19   une électrode auxiliaire qui peut être en calcium par exemple, ce dernier ayant l'avantage d'entretenir une parfaite purification du gaz rare constituant l'atmosphère de la lampe (néon, argon); 20 est une électrode auxiliaire traitée suivant le brevet et 21 est une résistance en fil fin reliant 19 et 17 et noyée dans le culot de la lampe. 



   Lorsqu'on établit une différence de potentiel de 110 

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 volts, l'ionisation se produit entre 19 et 20, l'arc jaillit de 20 sur 17 et rebondit de 17 sur 18. 



   Une autre application consiste à prendre deux électrodes 22 et 23 et à les juxtaposer suivant la figure 8 dans une ampoule, On obtient ainsi une lampe sans filament s'allumant spontanément sous 110 volts; ces lampes sont modulables et applicables aux projecteurs; elles seront de teintes différentes suivant les vapeurs métalliques que l'on peut adjoindre dans l'ampoule: mercure, cadmium, etc... 



   Etant sans inertie, elles sont modulables et s'appliquent à la projection, à la téléphonie par lumière visible ou invisible (infra-rouge, ultra-violet), à la télévision. Les puissances modulables à mettre en jeu peuvent atteindre 100 et 500 watts sans difficulté. 



   Si on remplace dans la figure 8 une des électrodes 22,23 par une anode en carbone par exemple, on coupe une alternance et on obtient une ampoule redresseuse. 



   La figure 9 représente une ampoule dans laquelle l'électrode 24 est reliée à l'électrode 25 par une résistance 26. 



  Sous 110 volts, un arc s'établit spontanément de 24 à 27 et fait rentrer l'électrode 24 en régime d'émission puis l'arc se reporte sur 25. On obtient alors une colonne positive longue et cette lampe peut s'appliquer à la réalisation de lampes à vapeurs métalliques, par exemple à vapeurs de métaux alcalins (vapeurs de sodium). 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1) Electrodespour tubesà vide comportant un alliage superficiel entre un métal réfractaire et des métaux alcalins ou alcalino-terreux; 2) Méthode d'obtention de l'alliage superficiel selon 1) présentant les caractéristiques suivantes ; <Desc/Clms Page number 9> a) oxydation du métal support; b) colmatage par des sels de métaux alcalins ou alca- lino-terreux à chaud; c) réduction de cet enduit dans une atmosphère d'hy- drogène ou de vapeur d'eau dissociée par passage de l'efflu- ve électrique dans le tube à vide ; d) obtention de cet enduit par électrolyse dans un bain de sels alcalins ou alcalino-terreux, le métal à enduire constituant l'électrode négative du bain électrolytique avec réduction ultérieure comme prévu en b).

   3) Electrodes suivant 1) dans lesquelles l'alliage est utilisé sous forme d'eutectique.

   4) Electrodes suivant 1) dans lesquelles l'alliage contient une proportion do métaux alcalins volatilieablea, tels que sodium, potassium, coesium, rubidium, d'autant plus grande que le débit à assurer par l'électrode est plusfaible, 5) Electrodes suivant 1) dans lesquelles l'alliage contient une proportion de métaux alcalino-terreux difficile- ment volatilisables, tels que baryum et calcium, d'autant plus grande que le débit à assurer par l'électrode est plus élevé.

   6) Electrodes suivant 1) dans lesquelles, à l'allia- ge émetteur, sont adjoints des métaux radio-actifs pouvant provenir d'une réduction de leurs sels qui peut être effectuée en même temps que la réduction des sels de l'alliage. à alliage 7) Application des électrodes/selon 1) caractérisée par l'emploi de ces électrodes à une température suffisante pour obtenir l'éjection des électrons de l'intérieur à l'ex térieur, ce résultat étant obtenu soit par chauffage direct ou indirect, soit par bombardement des ions positifs.

   8) Application des électrodes à alliage selon 1) ca- ractérisée par l'emploi de ces électrodes à une température telle que la chute cathodique de potentiel se trouve inférieu- re à une valeur dite tension de désintégration et de l'ordre de 30 volts, <Desc/Clms Page number 10> 9) Application des électrodes à alliage selon 1) caractérisée par l'emploi de ces électrodes à une température telle qu'elle soit inférieure à celle de la décomposition de l'alliage.

   10) Application des électrodes à alliage selon 1) caractérisée par l'emploi de ces électrodes dans un tube à atmosphère ionisée de telle façon que le courant qui circule dans le tube assure aux électrodes une température supérieure à celle qui provoque une désintégration électrique et inférieure à celle qui provoque une décomposition ou une volatilisation de l'alliage.

   11) Electrodes à alliage selon 1) comportant un calorifugeage dans le but de réduire au minimum l'énergie empruntée aux ions positifs pour l'obtention de la température convenable nécessaire à l'émission électronique par l'électrode.

   12) Electrodes selon 1) comportant une perle émettrice enrobée de terre ou de corps réfractaire.

   13) Application des électrodes à alliage selon 1) caractérisée par l'emploi avec chauffage direct ou indirect dans les lampes à vide poussé (kénotrons, thyratrons, tubes à rayons x, etc... lampes d'émission ou de réception de T.S.F.), dans les tubes à atmosphère raréfiée (gaz usuels ou gaz rares) ou dans les lampes à incandescence par arc, comme électrodes auxiliaires de départ de l'arc.

   14) Dispositif comprenant deux électrodesjuxtaposées selon 1) utilisées pour réaliser des lampes d'éclairage sans filament.

   15) Application des électrodes à alliage selon 1) caractérisée par l'emploi de ces électrodes dans des lampes à vapeurs métalliques, telles que vapeurs de mercure, cadmium, sodium, etc... dans des lampes à modulation lumineuse pour cinéma sonore, télévision, téléphonie par infra-rouge, dans les lampes à sources ponctuelles en atmosphère de xénon, argon, <Desc/Clms Page number 11> crypton, avec des vapeurs de mercure, de cadmium, etc ... ou dans des ampoules redresseuses comme cathodes en atmosphère gazeuse.

   RESUME Electrodes pour tubes à vide caractérisées par un alliage superficiel entre un métal réfraotaire et des métaux alcalins ou alcalino-terreux.