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DISPOSITIFS A DECHARGE ELECTRONIQUE.
La présente invention concerne des dispositifs à décharge électronique et plus particulièrement des dispositifs à décharge électronique dans lesquels une électrode, en général l'anode, peut être refroidie par tout moyen approprié, de manière à être mainte- nue à une température assurant le bon fonctionnement du dispositif.
Dans de tels tubes à décharge l'électrode anodique qui est ordinairement prévue pour constituer une partie de l'enveloppe pro- tectrice du dispositif se trouve amenée à être la partie la plus froide du dispositif. Il en résulte qu'elle est sujette à conden- ser des gaz qui sont libérés lors du fonctionnement du dispositif et qui sont susceptibles de provoquer une détérioration de la cath- ode suivant la nature de cette dernière.
L'invention a notamment pour un de ses objets de prévoir des dispositifs à décharge électronique dans lesquels cet inconvé- nient ne puisse se manifester de façon nuisible, même si les sub- stances composant l'anode et la cathode sont de nature à entraîner @
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en fonctionnement une désactivation de la cathode si elles étaient utilisées dans un dispositif à refroidissement de l'anode d'un type usuel.
L'invention a également pour objet de prévoir des disposi- tifs à décharge électronique d'encombrement réduit, c'est à dire de petites surfaces d'électrodes et de connexions d'électrodes courtes, particulièrement disposés pour fonctionner à des fréquen- ces élevées, qui peuvent, par exemple, correspondre à des ondes métriques.
D'une manière générale, l'invention prévoit des dispositifs à décharge électronique dans lesquels le refroidissement de l'a- node est prévu de telle manière que la température de l'anode soit relativement élevée et dans tous les cas que cette tempéra- ture soit nettement supérieure à celle du point le plus froid de l'enveloppe protectrice, sans que cette température d'anode soit en un point quelconque telle qu'elle nuise au bon fonctionnement du dispositif.
La structure d'un dispositif à décharge électronique in- corporant des caractéristiques de l'invention comprend une anode évidée pour loger les portions actives des autres électrodes, cathode et grille ou grilles, qui est prolongée sans discontinui- tés électrique et calorifique à l'extérieur de l'enveloppe pro- tectrice contenant la structure d'électrodes complète, les moyens de refroidissement de l'anode agissant sur ce prolongement externe.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, ladite anode évidée est d'une section continuellement variable sur sa longueur selon une loi telle que le gradient de température ait une répartition régulière le long de l'anode, afin d'éviter un échauffement exagéré de la partie supérieure de ladite anode.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de refroidissement du prolongement d'anode externe à l'enveloppe protectrice consistent soit en des ailettes de radiation pour une
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ventilation forcée, soit en des conduits de circulation sous pres- sion d'un fluide réfrigérant tel que l'eau.
Un dispositif à décharge électronique de ce genre comprend, suivant une autre caractéristique de l'invention, une anode évidée en cuivre associée à une structure d'électrodes dans laquelle le filament de cathode est en tungstène thorié, l'anode et son pro- longement externe étant pris dans le même bloc de cuivre.
Suivant d'autres caractéristiques encore de l'invention, un dispositif à décharge électronique de la structure ci-dessus com- prend une anode massive évidée en un métal tel que le molybdène ou le tantale, ou une anode consistant en un revêtement mince de molybdène ou de tantale sur la paroi intérieure d'un bloc de cuivre évidé. Ce bloc de cuivre peut être directement prolongé à l'ex- térieur de l'enveloppe protectrice, ou bien l'anode peut être fi- xée dans une embase de grande section en nickel ou molybdène ou cuivre qui se prolonge à l'extérieur de l'enveloppe et est refroi- die par circulation d'un fluide tel que de l'eau, de l'huile ou de l'air.
L'invention sera exposée en détails dans la description suivante donnée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 représente un exemple de dispositif à décharge électronique incorporant des caractéristiques de l'invention;
La figure 2 représente une section droite du prolongement d'anode du dispositif de la figure 1;
La figure 3 représente une modification du prolongement d'a- node du dispositif de la figure 1;
La figure 4 représente un autre exemple de dispositif à dé- charge électronique incorporant des caractéristiques de l'invention;
La figure 5 représente une modification de l'anode du dis- positif de la figure 4.
Les figures 6 et 7 représentent deux autres exemples de dispositifs à décharge électronique incorporant des caractéristi- ques de l'invention.
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L'emploi de filaments en tungstène thorié dans des dispo- sitifs à décharge électronique à refroidissement de l'anode en cuivre par eau de la manière usuelle n'a pas jusqu'ici été possi- ble par suite de la détérioration sus-mentionnée du filament. Il semble que cette détérioration consiste en une désactivation du filament de tungstène thorié sous l'action de gaz qui sont libérés dans le dispositif pendant le fonctionnement et sont condensés par l'anode qui est dans ces dispositifsla partie la plus froide de la structure.
Les dispositifs à décharge électronique incorporant des caractéristiques de l'invention sont au contraire particulièrement prévus pour utiliser un filament de tungstène thorié bien que les dispositions structurales particulières de l'invention puissent également trouver des applications dans des dispositifs à déchar- ge utilisant d'autres substances pour le filament émissif. Cette combinaison d'un filament en tungstène thorié avec une anode en cuivre est notamment utilisée dans le dispositif à décharge élec- tronique représenté sur la figure 1, en élévation en partie en coupe.
Dans ce dispositif comme dans le dispositif de la figure 4. la structure représentée, à part la structure de l'anode et l'em- ploi de préférence de tungstène thorié pour le filament, est dans son ensemble analogue à celle de dispositifs bien connus. On doit comprendre par suite que l'invention n'est pas limitée à la struc- ture montrée mais peut être utilisée en relation avec toute struc- ture désirée d'électrodes grille ou grilles et filament ainsi que de connexions d'amenée pour ces électrodes.
Dans le dispositif représenté sur la figure 1, une envelop- pe protectrice 1 dans laquelle on a fait le vide contient une anode 2, une électrode grille 3 et une cathode ou filament 4. L'en- veloppe protectrice 1 est fixée par scellement par exemple sur un manchon métallique 5 vissé sur l'anode 2 à laquelle il est
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soudé de manière étanche comme indiqué en 6. On a représenté une traversée latérale 7 pour supporter et alimenter l'électrode gril- le 3 dans l'enveloppe 1 ainsi que des traversées d'amenée de cou- rant 8-8' pour le filament 4, qui est en forme de double hélice à point milieu électrique fixé par une tige centrale 9 scellée dans ladite enveloppe 1.
La traversée latérale 7 pour la grille est réalisée, suivant une caractéristique de l'invention, en une tige de grande section de tungstène ou molybdène ce qui assure à cette connexion une impédance faible aux fréquences élevées.
Les portions actives de l'électrode grille 3 et du filament 4 sont maintenues centrées à l'intérieur d'un évidement central 10 de l'anode 2. De cette manière, l'encombrement de la structure est réduit, et on peut utiliser des électrodes de petites surfaces et de connexions d'amenée courtes convenables pour un fonctionne- ment à des fréquences élevées.
L'anode 2 consiste suivant des caractéristiques de l'inven- tion en un bloc de cuivre évidé en 10 et se prolongeant à l'ex- térieur de l'enveloppe 1 comme indiqué en 11. A partir du bloc 11 sont formées dans le métal ou raccordées des ailettes pour le refroidissement de l'anode par ventilation forcée. Ces ailettes peuvent consister, comme montré sur les figures 1 et 2 en des por- tions de section droite triangulaire 12 disposées radialement au- tour d'une cheminée centrale 13, ou peuvent consister, comme mon- tré sur la figure 3, en des éléments radiaux 14 formés dans la masse d'un noyau central 15 ou raccordés sur ce noyau.
D'autres dispositions de refroidissement pourraient être utilisées ; par exemple, le refroidissement par ventilation for- cée pourrait être remplacé par un refroidissement par circulation d'un fluide liquide ou gazeux réfrigérant à l'intérieur de con- duits prévus dans le prolongement 11 de l'anode de manière à lais- ser à l'anode une température suffisante pour lui permettre de travailler à une température élevée nettement supérieure à la tem- pérature de la partie la plus froide de l'enveloppe protectrice,
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ce qui est le but recherché dans les dispositifs de la présente invention afin d'éviter la désactivation du filament par les gaz qui pourraient être condensés par l'anode en cuivre.
Dans le cas où l'on constate que, même avec les structures précédentes, la désactivation du filament se produirait, l'anode en cuivre peut être remplacée par l'une des structures d'anode des figures 4 et 5.
Dans la figure 4, qui représente un dispositif à décharge de structure analogue à celui de la figure 1, et dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références numériques, l'anode en cuivre 2 de la figure 1 est remplacée par une anode massive 22 en tantale ou molybdène mince de même forme que l'anode 2 de la figure 1. Toutefois, cette anode 22 est fixée, par exem- ple soudée comme indiqué en 23 à l'intérieur de ltenveloppe pro- tectrice sur une embase 24 en nickel ou molybdène de grande sec- tion de manière à assurer la continuité électrique et la continuité calorifique entre l'anode 22 et l'embase 24. Sur cette embase 24 est alors vissé et soudé le manchon de scellement 5 de l'enveloppe protectrice 1.
La portion de l'embase externe au dispositif à décharge est alors refroidie de toute manière appropriée soit par ventilation forcée soit, comme représenté par circulation d'eau au moyen par exemple dtune chemise d'eau étanche constituée par une enveloppe externe 25 soudée en 26 sur l'embase 24 et pourvue de conduit d'a- menée 27 et d'évacuation 28 ou inversement pour l'eau ou autre flui- de réfrigérant. Il est clair cependant que la chemise dteau re- présentée n'est indiquée qu'à titre dtexemple et que toute autre forme appropriée pourrait être utilisée pour refroidir l'embase 24 et par suite l'anode 22.
Dans la figure 5 est représentée une structure d'anode mo- difiée qui peut particulièrement stappliquer dans le dispositif de la figure 4. Cette anode consiste en un bloc de cuivre évidé 29
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dont la paroi intérieure est revêtue d'une feuille mince de molyb- dène ou de tantale 30 de manière à éviter la détérioration du fi- lament en tungstène par l'action du cuivre. Une telle anode peut être montée de la manière indiquée dans la figure 4, c'est-à-dire raccordée avec une embase de métal différent ou bien présenter la disposition de la figure 1, c'est-à-dire que le bloc de cuivre 29 peut être directement prolongé hors de l'enveloppe protectrice 1.
Un autre exemple de réalisation incorporant des caractéris- tiques de l'invention est représenté sur la figure 6. Dans cette figure, l'anode consiste comme dans le cas du dispositif de la fi- gure 4 en un bloc métallique 31 évidé en 32 et 33, les portions actives des autres électrodes venant se loger dans l'évidement 32 tandis que l'évidement 33 réalise une économie de substance et fa- cilite le contrôle de la température de l'anode. On voit en effet sur cette figure que les diamètres extérieurs et les épaisseurs des portions d'anode entourant les évidements 32 et 33 sont diffé- rents. Cette structure permet d'assurer à la portion supérieure de l'anode une température qui ne soit pas trop élevée, bien que cette portion soit éloignée des moyens de refroidissement.
On pourrait d'ailleurs, suivant une autre caractéristique encore de l'invention, prévoir dans ce but une anode dont la section droite et (ou) le diamètre soient continuellement variables sur la lon- gueur de l'électrode, de manière à ce que le gradient de tempéra- ture ait une répartition régulière le long de l'anode.
Une telle forme d'anode peut évidemment être utilisée dans l'une quelconque des réalisations décrites. La structure d'anode de la figure 5 en cuivre avec un revêtement intérieur de tantale ou de molybdène pourrait être également employée dans le disposi- tif de la figure 6.
L'anode 31, telle que représentée est sertie à son prolon- gement 34 dans un tube de cuivre fermé 35 qui présente sensible- ment la même forme qu'une anode externe de dispositif à décharge usuel.
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Ce tube de cuivre fermé 35 est scellé directement à l'enveloppe isolante 1 comme indiqué en 36, et présente en certains empla- cements de sa longueur des resserrements tels que 37 et 38 cor- respondant à des dépressions 39 et 40 du bloc 34 pour réaliser le sertissage sus-mentionné. Toutefois, on doit comprendre que la réunion mécanique et thermique du bloc 34 et du tube 35 peut être réalisée de toute manière convenable par exemple en enfilant à force (par frettage par exemple) le bloc 34 à l'intérieur'du tube de cuivre 35. Ce tube 35 peut dans tous les cas être refroi- di à volonté par une circulation forcée d'un fluide réfrigérant, liquide ou gazeux, sur sa surface externe, circulation qui peut être assurée de toute manière appropriée connue.
Dans l'exemple de dispositif représenté sur la figure 6, on a montré une structure d'électrodes et de connexions diffé- rente de celle des figures 1 et 4. Suivant une réalisation pré- férée, le pied moulé 41 de la portion supérieure de l'enveloppe isolante 1 est inversé. A travers ce pied passent les tiges 8 et 8' servant à assurer la connexion du filament 4. Ce filament au lieu de consister en une double hélice à point milieu élec- trique est montré en forme d'une hélice simple connectée à ses deux extrémités aux tiges 8 et 8'.
La grille de commande est d'une constitution analogue à celles des dispositifs sus-décrits. Un getter pour l'absorption de gaz libérés par les éléments du dispositif peut de plus être prévu comme indiqué en 42 à l'intérieur d'une poche ou tubulure latérale 43 de l'enveloppe isolante 1.
La grille 5 pourrait également être mécaniquement suppor- tée par une tige en molybdène ou tungstène assurant sa connexion électrique qui passe à travers l'enveloppe isolante 1 dans le pied moulé inversé 41.
Dans la structure de la figure 7, les électrodes grille et filament ainsi que leurs connexions sont analogues à celles
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représentées sur les figures 1 et 4 à part le fait qu'elles uti- lisent un pied moulé inversé 41 et que la tige conductrice 9 as- surant le point milieu électrique du filament 4 en forme de dou- ble hélice est également sortie à travers le pied moulé inversé 41 ce qui permet la connexion de cette tige à une terre. Une mo- dification suivant une autre caractéristique de l'invention de la forme de l'anode est également représentée sur cette figure.
Le bloc métallique 11 dans lequel est creusé l'évidement 10 dont la paroi 2 constitue l'anode est directement scellé sur l'enve- loppe isolante comme indiqué en 44 par l'intermédiaire d'un man- chon en substance isolante 45 de la même manière que les conne- xions électriques des autres électrodes dans les exemples de dis- positifs à décharge électronique décrits. Le prolongement ex- térieur à l'enveloppe 1 de ce bloc 11 peut être refroidi de toute manière appropriée. La tige support de grille 7 est représentée maintenue dans l'enveloppe 1 par l'intermédiaire d'un chapeau mé- tallique en cuivre, par exemple 47, assurant la connexion élec- trique de cette électrode.
On voit que les structures de dispositifs à décharge élec- tronique de la présente invention permettent de refroidir l'anode à un point suffisant pour assurer le bon fonctionnement du dis- positif tout en conservant les dispositions générales des élec- trodes pour un fonctionnement en ondes courtes, c'est-à-dire, des électrodes de petite surface et des connexions d'électrodes cour- tes.
L'avantage de l'utilisation du filament en tungstène tho- rié dans ces structures est notamment de permettre l'obtention de courants de saturation importants ce qui est avantageux dans certaines applications de ces dispositifs tels que la production d'impulsions de grande puissance. Il est clair toutefois, que les structures décrites peuvent être avantageusement employées dans des cas où le filament est en une substance différente du tungstène thorié.
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, Il est clair que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation montrés et décrits mais est au contraire susceptible de nombreuses modifications et adaptations sans sortir de son do- maine.
Comme déjà mentionné, les structures particulières d'anode décrites ne sont pas limitatives et peuvent de plus être utilisées avec toutes structures désirées pour les autres électrodes, leurs connexions et l'enveloppe isolante, et non simplement dans les combinaisons décrites et représentées à titre d'exemples.