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CATHODES POUR.TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE.
La présente invention se rapporte à des cathodes pour tubes à décharge électronique et, en particulier, aux types de cathodes dans lesquels on emploie des matières à haute émissivité électronique, d'ordinaire sous forme de revêtement.
Il est généralement reconnu que la caractéristique de haute émissivité aux températures assez basses, des cathodes re- vêtues de matières émissives est due à la présence, dans le revê- tement, des matières émissives à l'état libre, ou élémentaire.
Dans la présente description, on désigne par 1!expression de ma- tières émissives, les métaux à faible fonction de travail, tels que les mé.taux de terres alcalines, comprenant le bariun, le stron- tium et le calcium, ainsi que les métaux alcalins, comprenant le césium, etc... Dans les types classiques de cathodes à revête- ment, le revêtement se présente à l'origine sous forme de carbo- nates, qui sont ensuite dissociés pour former des oxydes et on pense que, pendant et après l'activation, lesdits oxydes sont ré- duits, grâce, au moins en partie, à une réaction chimique avec
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le métal du support, avec lequel l'oxygène se combine, laissant ainsi certaines des matières émissives à l'état de leur métal élémentaire, qui se diffuse à travers le revêtement.
L'analyse indique qu'une des raisons principales de la brièveté de la vie effective de telles cathodes est qu'une couche de l'oxyde de la matière formant le support ou âme de la cathode se forme, et, par son action isolante empêche la réaction chimique ci-dessus indi- quée.
Conformément à une caractéristique principale de l'in- vention, il est proposé d'éviter cette difficulté en revêtant l' âme métallique de matière émissive à son état libre, c'est à dire de barium, de strontium, etc... purs, ou de mélange desdits élé- ments, la matière émissive étant en association intime avec un métal convenable analogue au nickel, au platine, etc... qui peut être le même que le métal de l'âme et qui sert à protéger la ma- tière émissive de l'oxydation. Conformément à une caractéristi- que de l'invention, le corps composite dans lequel la matière émissive et le métal protecteur sont associés de façon intime peut prendre plusieurs formes. Sous l'une de ses formes, la matière émissive et le métal protecteur sont en alliage.
Sous d'autres formes, la matière émissive constitue une couche, recouverte par une couche très mince du métal protecteur, ou bien la matière émissive et le métal protecteur peuvent être disposés en plusieurs couches superposées. Sous une forme additionnelle, on produit un mélange, par exemple, en projetant simultanément par décharge le métal protecteur et la matière émissive sur une âme. Diverses autres formes peuvent être employées, dont quelques unes sont dé- crites ci-après à titre d'exemples.
L'invention a notamment pour objet la constitution d'une cathode perfectionnée. Elle a également pour objet la con- stitution d'une telle cathode, du type à matières émissives, ca- ractérisée par une haute émissivité.
Un autre objet de l'invention est la constitution d'
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une cathode dont la vie utile soit relativement longue.
D'autres objets de l'invention apparaîtront et l'in- vention elle-même sera mieux comprise, à la lecture de la descrip- tion suivante et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation.
Les figures 1 à 4 sont des coupes longitudinales de fragments de cathode comportant certaines caractéristiques de l' invention.
Conformément à certaines caractéristiques de l'inven- tion, les cathodes contiennent un corps composite, pouvant être sous forme d'une couche et contenant la matière émissive pratique- ment à son état élémentaire, en association intime avec un métal protecteur, lequel maintient l'état élémentaire de la matière émis- sive et empêche l'oxydation de celle-ci. Par exemple, à la figure 1, le corps composite est disposé autour d'un support, ou d'une âme l, sous forme d'une couche 2, consistant en un alliage, ou un mélange de la matière émissive et du métal protecteur, tous deux à l'état élémentaire. Par exemple, l'âme peut être de nickel ou de platine et la matière émissive peut être, par exemple, du barium, du strontium, ou du calcium, etc... ou 1!un des métaux alcalins, ou un mélange des.matières émissives précédentes.
Le métal protec- teur peut être le même que celui de l'âme, c'est à dire du nickel, du platine, ou un autre métal.
Au lieu d'un alliage ou d'un mélange de la matière émissive et du métal' protecteur, on peut disposer ceux-ci sous forme de couches, comme représenté, par exemple, à la figure 2, sur laquelle l'âme 1 est entourée par une couche de matière émis- sive 3, à l'état élémentaire, laquelle, à son tour, est entourée par une couëhe de métal protecteur 4, à l'état élémentaire. Le métal protecteur est, de préférence, très mince, la minceur dudit métal déterminant le taux auquel la matière émissive se diffuse jusqu'à la surface.
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Dans certaines circonstances, il peut être à désirer d'ajouter également une couche 5 de carbonates des matières émis- sives autour des corps composites des figures 1 et 2, de matière à fournir un supplément de matière émissive, ladite couche de carbonates étant décomposée pour former des oxydes de la matière émissive, lesquels sont ensuite réduits, libérant ainsi la matiè- re émissive à son état élémentaire.
Bien qu'aux figures 1 et 2 on ait représenté l'usage d'une âme, on remarquera que l'on peut se passer de ladite âme et que le corps composite de matière émissive et de métal protecteur à leur état élémentaire peut être utilisé sans une telle âme.
Une disposition où l'âme a été supprimée est représentée à la fi- gure 3. La cathode de la figure 3 est constituée par un certain nombre de couches 3 de matière émissive à l'état élémentaire, alternant avec des couches 4 du métal protecteur également à l'état élémentaire, le métal protecteur formant l'extérieur de cet empilage à couches multiples. La disposition de la figure 3 peut également, si on le désire, avoir un recouvrement de carbo- nates disposé à l'extérieur ainsi qu'il est décrit en connexion avec les figs. 1 et 2.
Bien que les carbonates puissent être disposés à l' extérieur du composé décrit dans cette invention, on peut aussi mélanger intimement les carbonates avec le composé, ainsi qu'il est montré fig.4 où ie noyau est entouré par un composé 6 consis- tant en'un mélange ou alliage 7 de la matière émissive et du mé- tal protecteur, tous deux dans leur état, élémentaire,,, avec des particules 8 de la matière émissive sous forme de carbonate ajouté au mélange. Dans le procédé décrit ci-après, les particules 8 de carbonate de la matière émissive tendent à rester vers la partie extérieure du composé 6.
Certains procédés bien connus peuvent être employés pour obtenir les composés ci-dessus mentionnés. Par exemple un procédé par électrolyse peut être réalisé, le noyau 1 étant disposé
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dans un bain dans lequel les sels de la matière émissive et les sels du métal protecteur sont dissous. Les sels peuvent avoir la forme de chlorates comme par exemple du chlorate de nickel, ou sous forme d'iodure, comme par exemple l'iodure de barium. Une tension appliquée à l'âme provoque le dépôt du métal protecteur et de la matière émissive, en relation intime l'une avec l'autre, par exemple sous forme d'un alliage.
Bien qu'on ne doive pas s' attendre à ce que la matière émissive se dépose en même temps que le métal protecteur, en fait ceci se produit, sous l'influence d' un phénomène non entièrement compris, mais que l'on pense dépendre de l'action mécanique des ions du métal protecteur sur les ions de la matière émissive.
Un autre procédé de formation du corps composite sous forme d'un alliage, ou d'un mélange intime, s'exécute dans le , vide, en évaporant simultanément la matière émissive' et le métal protecteur, tous deux à l'état élémentaire, et en précipitant les vapeurs obtenues sur l'âme métallique. La vaporisation peut se faire par "décharge", d'est à dire par dissolution complète et in- stantanée d'un fil de la matière à vaporiser au moyen, par exemple, d'un courant électrique, ou par décharge lente, c'est à dire par chauffage d'un fil, ou d'un filament de ladite matière, de manière à ce que de petites particules s'en évaporent de façon continue, cependant que le fil reste en partie non vaporisé et continue à agir comme source de matière à vaporiser.
Si on le désire, une certaine tension peut être appliquée à l'âme, pour attirer sur elle la matière émissive et le métal protecteur.
Le corps composite du type à couches peut être obte- nu en déposant la matière émissive et le métal protecteur par pha- ses successives utilisant soit l'électrolyse, soit une décharge instantanée ou lente, soit la technique de fabrication de filaments décrite ci-dessus. Il est important, toutefois, que la matière émissive, sous sa forme élémentaire, ne soit pas exposée à l'air.
Pour cette raison, lorsqu'on utilise l'électrolyse pour déposer
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sous sa forme élémentaire la matière émissive telle, par exemple, que le barium pratiquement pur, la cathode revêtue d'une couche de ladite matière émissive est maintenue immergée jusqu'à ce qu' elle ait été recouverte d'une couche de métal protecteur. De même, lorsqu'on utilise les procédés par décharge instantanée, ou lente, la cathode ne doit pas être retirée de l'enceinte à vide avant qu'un revêtement de métal protecteur ait été formé sur la couche de matière émissive élémentaire, ou avant que ladite matière émis- sive ait été protégée en quelque manière de l'oxydation.
La disposition à couches multiples de la figure 3 peut s'obtenir par répétition des procédés ci-dessus décrits à propos de la figure 2, jusqu'à ce qu'un certain nombre de couches ait été formé. Un autre procédé d'obtention de la disposition de la figure 3 consiste à laminer un getter, consistant, par exemple, en barium sous sa forme élémentaire, entouré par du nickel.
Après que ledit getter a été laminé fin, on le replie sur lui-même, de manière à former la cathode de la figure 3.
La disposition de la figure 4 peut être obtenue par une combinaison des procédés de l'électrolyse et de l'électropho- rèse. On y parvient en déposant, dans un bain électrolytique, tel par exemple, que celui décrit à propos du procédé de fabrica- tion de la cathode de la figure 1, des matières émissives sous forme de carbonates de dimensions colloidales. En réglant les di- vers facteurs du bain, tels, par exemple, que le courant, l'acidi- té du bain et, si nécessaire, l'utilisation des colorants addition- nels, comme il sera évident pour les techniciens, non seulement la matière émissive et le métal protecteur seront déposés sous leur forme élémentaire, mais le mélange obtenu contiendra également les carbonates de la matière émissive.
La matière émissive et le métal protecteur, sous leur forme élémentaire, tendront à se dépo- ser tout d'abord, et les carbonates, ensuite, ce qui donnera lieu à la disposition représentée à la figure 4, bien qu'il soit enten- du qu'il n'y aurait aucun inconvénient à ce que les carbonates
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soient plus également répartis dans tout le corps composite.
Les carbonates, qui peuvent être, par exemple, CO3 Sr, CO3 Ca, On, CO3 Ba, etc... ou des mélanges de ceux-ci sont décomposés pour former des oxydes et on peut employer les procédés usuels d'activation.
Bien qu'on n'ait décrit ci-dessus que divers modes de mise en oeuvre de l'invention, il est évident que de nombreu= ses variantes peuvent être apportées dans les détails, sans sor- tir de l'esprit de l'invention. Par exemple, bien qu'on ait fréquemmént mentionné l'utilisation d'une matière émissive unique, on se rendra compte qu'on peut utiliser également divers mélanges de matires émissives, dans chacun des corps composites, par exem- ple des mélanges de barium et de strontium. De-même, au lieu d' un métal protecteur unique, on peut utiliser diverses combinaisons, ou alliages de métaux protecteurs.
En outre, bien qu'on ait re- présenté aux dessins certaines dispositions particulières de cat- thodes, on comprendra que d'autres dispositions peuvent être em- ployées et d'autres procédés utilisés à la fabrication de certaines des cathodes décrites. Enfin, bien qu'on ait mentionné l'utilisa- tion du nickel et du platine à la fois pour l'âme et pour le métal protecteur, il apparaîtra à l'homme de l'art que d'autres métaux peuvent être utilisés de façon satisfaisante dans ce but, lesdits métaux étant caractérisés en ce qu'ils ne sont pas susceptibles de détruire les propriétés du revêtement émissif, en ce qu'ils sont électriquement conducteurs, en ce que leur résistance à la rupture est suffisante, etc...
En conséquence, bien que les caractéristiques de l'in- vention aient été ci-dessus décrites en liaison avec des modes de fabrication particuliers et certaines variantes de ceux-ci, il est bien entendu que cette description n'a été faite qu'à titre d'exem- ple et ne saurait en rien limiter la portée de l'invention.