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STRUCTURES DE CATHODE ET LEURS PROCEDES DE FABRICATION.
La présente invention est relative à des structures de cathodes destinées à être introduites dans des dispositifs à décharge électronique et du type à revêtement à haute émissivité électronique, ainsi qu'à leurs procédés de fabrication.
On a constaté que, lorsque le baryum et le strontium sont associés dans le revêtement des cathodes à oxyde, l'émission est meilleure que lorsque l'un ou l'autre de ces métaux est em- ployé seul. Toutefois, étant donné que le baryum se vaporise très facilement et se précipite sur la grille, ce qui donne lieu à une émission à partir de cette électrode, l'avantage d'émissi- vité élevée résultant de l'association du baryum et du strontium est quelque peu compensé par l'inconvénient de l'émission de grille résultante.
L'invention a notamment pour objet la constitution d'une cathode à revêtement perfectionnée.
Un autre objet de l'invention est la constitution
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d'une telle cathode comportant l'usage de l'association du baryum et du strontium pour produire une importante émissivité, et évi- tant, en même temps toute vaporisation appréciable du baryum vers la grille.
Conformément à l'une des caractéristiques de l'inven- tion, on dispose autour de l'âme de la cathode un corps ou une couche composite de baryum, sous sa forme élémentaire, en associa- tion intime avec un métal protecteur, lequel protège le baryum de l'oxydation et assure une fourniture continue de baryum libre. Au- tour dudit corps composite, il est prévu un revêtement de strontium, sous forme de carbonates de strontium, qui sont ensuite décomposés, de la manière connue dans la technique, pour produire les oxydes et qui sont ensuite activés. Le baryum élémentaire se diffuse jusqu'à l'extérieur de la cathode, ce qui produit une association entre le baryum et le strontium qui donne une haute émissivité.
En même temps, le baryum étant à l'intérieur du revêtement et son taux de diffusion étant commandé par le métal protecteur, il se vaporise moins facilement vers la grille.
D'autres objets de l'invention et l'invention elle-même apparaîtront à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints qui représentent schématiquement, à titre d' exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales de fragments de cathode comportant certaines caractéristiques de l'in- vention. Des corps composites du type ci-dessus indiqué sont dé- crits à la demande de brevet déposée par la Société demanderesse le 24 mars 1947 pour cathodes pour tubes à décharge et les procédés de leur fabrication sont décrits à la demande de brevet déposée par ladite Société le 6 mai 1947 pour Procédés de production de cathodes à haute émissivité.
L'invention objet de la présente demande peut être con- sidérée comme un perfectionnement des inventions décrites dans ces deux demandes antérieures.
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Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, le corps composite est disposé autour d'un support métallique ou d'une âme 1, sous forme d'une couche 2, ladite couche 2 consistant en un alliage ou un mélange de baryum, à son état élémentaire et du métal protecteur, également à son état élémentaire. Le métal protecteur et l'âme peuvent être un même métal, tel, par exemple, que le nickel, le platine, etc... Autour de la couche 2, est dis- posée une couche 3 de carbonates de strontium et, si on le désire, ces derniers peuvent être mélangés à d'autres carbonates de matiè- re émissive autre que le baryum, par exemple de carbonate de cal- cium.
Le baryum et le métal protecteur, au lieu d'être sous forme d'un alliage, ou d'un mélange, peuvent être disposés sous forme de couches, comme représenté, par exemple, à la figure 2 sur laquelle l'âme 1 est entourée d'une couche 4 de baryum à son état élémentaire, laquelle est à son tour entourée par une couche 5 du métal protecteur, également à son état élémentaire. La couche 5 elle-même est entourée par une couche 3, de carbonate de strontium.
La couche 5 de métal protecteur est, de préférence, mince car c' est la minceur du métal qui détermine le taux auquel le baryum se diffuse vers la couche de carbonate extérieure. Bien entendu, au lieu d'une seule couche de baryum et d'une seule couche du métal protecteur, on peut employer une succession de telles couches, l'extérieur desdites couches étant de préférence en métal protec- teur et leur ensemble étant entouré par une couche de carbonate de strontium.
Dans la fabrication de la cathode représentée aux figu- res 1 et 2, on procède en deux étapes séparées dont l'une consiste dans la fabrication, ou l'application ou dans la fabrication et l'application du corps composite, la seconde étape consistant en la fabrication de la couche de carbonate de strontium.
Le corps composite peut être obtenu par divers procédés, consistant géné- ralement à réduire à l'état fluide le baryum et le métal proteo-
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teur, à leur état élémentaire, de préférence dans un atmosphère, ou dans un milieu non oxydants et, ensuite, à associer, ou à dis- poser le métal, en relation aveo le baryum, de façon telle que, lors du refroidissement, le métal entoure le baryum et le protège de l'oxydation. Par l'expression atmosphère ou milieu non oxy- dants, on entend une atmosphère ou un milieu ne contenant pas d'oxygène, ou dans lesquels l'oxygène est sous forme d'une combi- naison telle qu'il ne réagisse pas avec le métal protecteur, ni avec le baryum.
La réduction à l'état fluide peut se faire, soit en employant la chaleur, soit en dissolvant les sels du baryum et ceux du métal protecteur dans un bain électrolytique.
Selon le procédé électrolytique, l'âme peut être dis- posée dans un bain contenant en dissolution les sels du baryum et du métal protecteur : on réduit ainsi à l'état fluide le métal pro- tecteur et le baryum à leur état de pureté élémentaire. Les sels peuvent être sous forme de chlorures, par exemple sous forme de chlorure de nickel, ou de perchlorate de nickel, ou sous forme d'iodures, par exemple d'iodure de baryum. Dans le dernier cas, le bain peut consister principalement en un alcool. Une tension est appliquée à l'âme dans le bain, causant ainsi le placage, ou le dépôt du métal protecteur et de la matière émissive en relation intime sur celui-ci par exemple sous forme d'un alliage.
Bien qu'on ne doive pas s'attendre à ce que le baryum se dépose en même temps que le métal protecteur, c'est ce qui se produit en pra- tique, grâce à un phénomène non entièrement compris, mais qu'on pense dépendre d'un effet mécanique des ions du métal protecteur sur les ions du baryum.
L'électrolyse peut également être utilisée pour former la structure de cathode représentée par la figure 2, dans laquelle le baryum et le métal protecteur sont sous forme de couches sépa- rées. On utilise l'a méthode ci-dessus décrite, si ce n'est que le sel de baryum et le sel du métal protecteur sont réduits à l'état fluide dans le bain séparément et que l'âme est plaquée
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séparément au moyen du baryum et du métal protecteur, le revête- ment extérieur étant en métal protecteur.
Le baryum, à son état élémentaire, et le métal protec- teur élémentaire peuvent également être réduits à l'état fluide par chauffage, de manière à les fondre ou à les vaporiser. Ces opérations, s'exécutent dans une atmosphère non oxydante, telle par exemple que le vide, ou une atmosphère d'un gaz ne réagissant pas avec le baryum ou avec ledit métal protecteur. Conformément à ce procédé, on obtient le type de structure de cathode représen- té à la figure 1 en vaporisant simultanément le baryum et le métal protecteur, tous deux à leur état élémentaire, dans le vide, et en en faisant précipiter les vapeurs sur l'âme métallique 1. Le ba- ryum et le métal protecteur peuvent être sous forme de filaments, que l'on chauffe au moyen de courant électrique.
Ces filaments peuvent être vaporisés par décharge instantanée, c'est à dire de façon complète et instantanée et la matière vaporisée se précipite ensuite sur l'âme métallique 1, ou bien, selon une variante, les filaments peuvent être de nature relativement permanente et les courants utilisés à les chauffer peuvent n'être que suffisants pour que de petites particules desdits filaments s'en échappent, ou se .vaporisent de façon continue, les filaments eux-mêmes restant re- lativement intacts et continuant à agir comme source de baryum et de métal protecteur à vaporiser. Pour attirer les particules va- porisées sur l'âme métallique 1, on peut appliquer à ladite âme une source de tension électrique.
Conformément au procédé décrit au paragraphe civdessus, on peut faire subir aux filaments de baryum et de métal protecteur une décharge, instantanée ou lente, simultanée, pour produire un alliage, ou un mélange sur l'âme métallique. Le type de corps composite à couches tel que représenté à la figure 2, peut être obtenu par des procédés analogues, suivant lesquels on soumet al- ternativement le baryum et le métal protecteur à la décharge in- stantanée ou lente, de manière à obtenir le dépôt alterné, ou sue-
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cessif de couches de baryum et de métal protecteur.
Après que le corps composite a été obtenu, le carbona- te de strontium ou, si on le désire, le mélange des carbonates de strontium et de calcium, peut être déposé à l'extérieur dudit corps composite, au moyen des procédés usuels dans la technique, tels que la pulvérisation au pistolet, le trempage, etc... Les carbonates sont décomposés à la manière usuelle, de façon à for- mer des oxydes et, ensuite, ils sont activés, de manière à ce qu'une partie du strontium, sous sa forme élémentaire, soit obte- nue par suite de la réduction des oxydes. Le baryum se diffuse vers l'extérieur, à partir du corps composite et se mélange avec le strontium pur, donnant ainsi la caractéristique de haute émis- sivité particulière à cette association.
En même temps, la quan- tité de baryum présenté dans le revêtement extérieur est insuffi- sante pour causer une vaporisation excessive dudit baryum et son dépôt sur la grille ou sur les autres électrodes voisines de la cathode.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite en re- lation avec des appareils particuliers et des variantes particu- libres de ceux-ci, il doit être bien compris que cette descrip- tion n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter la portée de l'invention.