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Tube à décharges électriques comportant une électrode à émission secondaire.
La présente invention concerne un tube à décharges électriques, dont le système d'électrodes comprend au moins une électrode à émission secondaire qui est recouverte d'une matière capable d'une forte émission d'électrons secondaires constituée par des composés de métaux alcalins et une très faible quantité de métal alcalin libre. Ces électrodes à émission secondaire s'appellent aussi "cathodes auxiliaires".
On sait que le nombre d'électrons secondaires, qu'une électrode recouverte de composés alcalins avec une faible quantité de métal alcalin peut débiter par électron y tombant, est fonction de la quantité de métal libre. Vis à vis d'une quantité déterminée du métal libre s'établit le facteur maximum de l'émission secondaire, par quoi l'on entend le nombre qui indique la quantité d'électrons secondaires dégagés par électron primaire.
Il s'est avéré que pour une pression constante de la vapeur du métal alcalin dans le tube la quantité du métal libre sur l'électrode à émission secondaire est fonction en premier lieu de là température de l'électrode à émission secondaire, qui à son tour est fonction en substance de sa charge. Pour une charge élevée, c'est-à-dire un grand nombre d'électrons primaires tombant sur l'électrode à émission secondaire cette dernière atteindra une température plus élevée, ce qui fait évaporer une certaine quantité du métal alcalin. Si la charge est faible la cathode auxiliaire atteint une température plus faible, de sorte qu'il se trouvera sur l'électrode une plus grande quantité de métal alcalin.
Une température déterminée de la cathode auxiliaire créera exactement la quantité du métal alcalin qui donne le facteur maximum de l'émission secondaire. Si l'on utilise un capteur qui se combine avec le métal alcalin dans une assez grande mesure pour que sa pression de vapeur dans le tube devienne sensiblement zéro,. la charge de la cathode auxiliaire ne doit pas dépasser une valeur déterminée, parce que dans ce cas la température de cette électrode monte jusqu'à une valeur à laquelle le facteur de l'émission secondaire ne peut plus avoir sa valeur maximum. En fait, le métal
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alcalin se vaporisant alors est fixé immédiatement.
Dans les tubes connus jusqu'ici cela constitue un grand inconvénient de l'utilisa- tion d'électrodes à émission secondaire, dont la surface est cons- tituée par une couche active qui contient des composés de métaux alcalins et une faible quantité de métal alcalin. On peut régler cette température par refroidissement artificiel ou en appliquant des revêtements à fort pouvoir de rayonnement de la chaleur. Toute- fois, cela rend la construction du système d'électrodes plus com- pliqué et on ne doit jamais dépasser une charge déterminée de la cathode auxiliaire. La présente invention procure un moyen d'évi- ter ces inconvénients.
Un tube à décharges électriques conforme à l'invention contient un système d'électrodes qui, en outre des électrodes usuelles telles que la cathode, l'électrode de commande, l'anode etc. comprend au moins une électrode à émission secondaire qui est revêtue d'une couche active constituée par des composés de métaux alcalins et une faible quantité de métal alcalin, le tube étant caractérisé en ce qu'il contient un capteur d'adsorption spécial qui peut se combiner avec le métal alcalin et dont la quantité est assez grande pour que le facteur de l'émission secondaire de la cathode auxiliaire ait la valeur maximum au cours du fonctionne- ment du tube sounis aux tensions et courants prescrits.
Les tubes à décharges électriques réalisés conformément à la présente invention peuvent, en ce qui concerne les électrodes à émission secondaire et tout en conservant le facteur maximum de l'émission secondaire, être chargés plus fortement que les tubes connus jusqu'ici et munis du mêae système d'électrodes, sans que l'on ait recours à des moyens constructifs ou technologiques pour le refroidissement de la cathode auxiliaire. Par "capteur d'adsorp- tion spécial" on entend en l'espèce une matière pouvant absorber du metal alcalin en présence d'une pression de vapeur déterminée à la température créée dans le tube et le céder rapidement lorsque la pression de vapeur baisse, de sorte que la pression de vapeur est maintenue constante entre des limites déterminées.
Par la on entend, par exemple, des moyens d'adsorption tels que le carbone actif et certains métaux tels que l'étain et le plomb.
L'explication du fait, constaté dans les tubes conformes à l'invention, que le facteur de l'émission secondaire a sa valeur maxi.num pendant le fonctionnement du tube, est probablement la suivante: Le capteur d'adsorption spécial maintient dans le tube une pression de vapeur déterminée du métal alcalin, laquelle pression est pratiquement fonction seulement de la quantité du capteur pourvu qu'on prenne soin que la température du capteur demeure constante. La pression à l'intérieur du tube ne varie donc pas par suite de la vaporisation d'une faible quantité de métal alcalin à partir de la cathode auxiliaire. La température de la cathode auxiliaire est fonction de sa charge qu'on détermine préalablement pour chaque genre spécial de tubes en rapport avec les conditions que doit remplir le tube plus tard.
cette tempé- rature l'équilibre s'établit entre la pression de vapeur dans le tube qui, comme on l'a dit plus haut, est sensiblement constante, et la quantité de métal alcalin sur la cathode auxiliaire. Du fait que la quantité du métal alcalin détermine le facteur de l'émission secondaire, la pression de vapeur à l'intérieur du tube doit être telle, si l'on veut donner à ce facteur sa valeur maximum, qu'à la température de la cathode auxiliaire cette quantité de métal alcalin soit en effet en équilibre avec la pression de vapeur créée. Conformément à l'invention on donne à cette pression de vapeur la valeur convenable pour remplir cette condition en choisissant judicieusement la quantité du capteur.
En bref, on choisit la quantité du capteur de telle façon que la pression de
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vapeur du métal alcalin dans le tube corresponde à la pression de vapeur du métal alcalin qui règne au-dessus de l'électrode à émis- sion secondaire à la température qu'elle acquiert pendant le fonc- tionnement du tube soumis aux tensions et courants prescrits.
La détermination de la pression de vapeur par la quantité du capteur de telle façon que cette dernière corresponde à la pres- sion de vapeur au-dessus de la cathode auxiliaire chargée a pour conséquence que pour une charge plus faible, où la température baisse, la quantité de métal alcalin sur la cathode auxiliaire devient plus grande qu'il n'est admissible pour le facteur maximum de l'émission secondaire. Une charge plus forte de la cathode auxiliaire conduit également à une diminution de démission se- condaire, parce qu'alors la quantité du métal alcalin devient plus faible que cela ne correspond au facteur maximum de l'émis- sion secondaire.
Dans la fabrication de tubes conformes à l'invention on choisit, comme on l'a dit plus haut, la quantité du capteur de telle façon que le facteur de l'émission secondaire atteigne sa valeur maximum pour les tensions et courants prescrits. On établit une petite série de tubes d'essai (par exemple six) complètement identiques et on introduit dans chaque tube une quantité différente du capteur. Le dégazage des tubes,la formation de la cathode etc. s'effectuent exactement de la même manière. En déterminant l'in- tensité de courant de la cathode auxiliaire pendant l'essai des tubes soumis aux tensions prescrites on peut facilement trouver le tube ayant le facteur maximum de l'émission secondaire.
Pour la fabrication en série des tubes du même genre on utilise alors la quantité du capteur douée du facteur maximum de l'émission se- condaire dans la série d'essai.
Un tube conforme à l'invention peut être réalisé comme suit. La cathode auxiliaire est constituée par une bande de cuivre oxidé à l'air. Après le montage dans le système d'électrodes, d'ailleurs conçu de la manière normale, on complète le tube en disposant une cuvette contenant 110 mg d'un mélange d'une partie de chromate de césium et quatre parties de zirconium métallique, le césium pouvant être libéré par chauffage de ce mélange. De plus on introduit dans le tube une cuvette métallique recouverte d'une couche mince de carbone actif obtenue en précipitant une quantité de 100 mg à partir d'une solution colloïdale vendue sous le nom de "Aquadag". En effet, une série d'essai a révélé que ce genre spé- cial de tubes contenant cette quantité du capteur donne le facteur maximum de l'émission secondaire.
Après l'exhaustion du tube à la pompe et la formation de la cathode primaire on libère le césium par chauffage, puis on scelle le tube et le met en service pen- dant une heure, après quoi on chauffe encore pendant une heure à une température de 160 dans un four, sans soumettre le tube à une tension. En essayant le tube on trouvera que pour la charge prescrite le facteur de l'émission secondaire aura une valeur de 5. 5 à 6 ; une charge plus faible il ne sera que de 4. 5 à 5.
Dans un mode d'exécution de l'invention on applique le capteur sur l'électrode à émission secondaire ou au voisinage de cette dernière, de sorte que la température du capteur est fonction de la température de l'électrode à émission secondaire. Il en ré- sulte que la pression de vapeur dans le tube devient fonction de la température de la cathode auxiliaire et donc de sa charge. De la sorte on peut assurer que la quantité de métal alcalin sur la cathode auxiliaire, qui donne le facteur maximum de l'émission secondaire à la température déterminée par la charge, est toujours en équilibre avec cette pression de vapeur.
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Dans un tube à décharges comportant plusieurs électrodes à émission secondaire soumises à des charges différentes, on peut, suivant un mode d'exécution spécial de l'invention, choisir les dimensions, la nature et la position de ces cathodes auxiliaires de telle façon qu'elles atteignent sensiblement'les mêmes tempé- ratures malgré les charges différentes. Chaque électrode travaille alors avec son facteur maximum de l'émission secondaire. Ce réglage est très utile, par exemple pour les tubes multiplicateurs.