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"Perfectionnements aux tubes à cathode froide"
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L'invention se rapporte à des tubes à cathode froide constituée en matériau apte à réaliser l'émission électroni- que à basse température.
Un objet de la présente invention est de réaliser un tube électronique comportant une cathode à émission électro- nique à basse température conçu pour engendrer des pointes élevées de courant de faible durée à des fréquences de répé- tition modérées à partir d'une basse fréquence, source d'ali- mentation-à basse tension se prêtant à des systèmes d'allumage de haute fréquence, à des générateurs d'impulsions, à des circuits de connexion, à des systèmes d'excitation et à des générateurs de pulsations.
La cathode du tube, préparé en matière à émission électronique à basse température, comporte un agent destiné à empêcher des crachements afin de supprimer des amorçages et
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des courts-circuits.
L'invention permet d'accroître la distance entre les éléments constituants du tube pour empêcher des jaillis- sements et des amorçages, tout en facilitant la dissipation de la chaleur ce qui permet de réduire la vaporisation de la matière active de la cathode.
Le tube en cause est constitué par un nombre res- treint d'éléments qui se prêtent à un assemblage aisé pour la fabrication en série et permet de réaliser un ensemble rigide exempt de vibrations,et apte à assurer un fonctionne- ment positif de longue durée et qui se prête à un grand nombre d'applications.
Le tube à cathode froide comporte une cathode apte à assurer une émission électronique à basse température, une grille de commande et une anode scellés de façon her- métique dans une enceinte remplie d'hélium. La cathode, objet de l'invention, est préparée en comprimant du chlo- rure de caesium et de l'aluminium en poudre avec des co- peaux de nickel, de façon à fournir un aggloméré de forme voulue qui est monté dans une coupelle de support. La coupelle fait partie de l'ampoule en verre contenant les éléments du tube de façon à réaliser une surface plus grande de dissipation de la chaleur engendrée dans l'aggloméré fai- sant office de cathode. Le caesium est l'élément actif de la cathode ainsi préparée.
Etant donné que le caesium pré- sente un pouvoir extrêmement élevé d'émission électronique à basse température, on utilise un composé de caesium pour empêcher la vaporisation de caesium. Bien que le chlorure de cas sium soit la matière préférée pour la fabrication des cathodes, on remarquera que d'autres matières ayant des propriétés analogues peuvent être utilisées tels que des
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métaux alcalins, des métaux alcalino-terreux ou des métaux de terres rares. De même d'autres métaux en poudre peu- vent être utilisés au lieu de la poudre d'aluminium.
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@ La grille de commande du tube est faite/et présente une forme cylindrique; elle entoure une anode en tungstène.
Du fait que la grille est faite en carbone des parti- cules projetées de caesium n'adhérent pas aisément à cette dernière.
L'application d'une tension appropriée à la grille de commande détermine- une décharge incandescente initiale entre la grille et la cathode normalement mise à la masse.
Lorsque le courant atteint une densité suffisante à la sur- face de la cathode froide, il se forme une tache cathodique.
Sous l'effet \de la tache cathodique le chlorure de caesium se décompose et l'aluminium prend la place du caesium pour for- mer du chlorure d'alumine et une couche mince de caesium est ainsi formée sur la surface de l'aggloméré cathodique et détermine une décharge incandescente entre la cathode et l'a- node.
Dans une décharge du type décrit ci-dessus, la projec- tion des particules de caesium présente un inconvénient inhé- rent aux tubes antérieurs. La grille en carbone résout le problème afférant à la projection de caesium du fait que le caesium n'y adhère pas facilement. Une émission ne se pro- duit pas de la grille vers l'anode par suite de la présence du caesium projeté, ce qui pourrait déterminer des amorçages prématurés entre ces éléments. En accroissant l'écartement des éléments du tube , on réduit la tendance à la (réaction des amorçages prématurés.
Des copeaux de nickel sont ajoutés à l'aggloméré cathodique pour réduite la projection de la matière active.
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Les copeaux de nickel de l'aggloméré cathodique réduisent la résistance de la surface de la cathode et de ce fait les jaillissements viennent frapper les particu- les exposées du nickel au lieu de la matière active elle- même. Les appels forts de courant ne vont pas déterminer une corrosion de la matière active, des amorçages se pro- duisant entre les copeaux de nickel et l'anode.
En prévoyant un couvercle cathodique externe pour le tube, objet de l'invention, on accroît le taux de dissi- pation de la chaleur engendrée par l'aggloméré faisant office de cathode. La vaporisation de caesium est ainsi s ensible- ment réduite et diminue les projections de particules en accroissant ainsi la durée active du tube. Un autre avantage résultant de l'emploi d'un couvercle cathodique externe con- siste dans la suppression de dépôts de caesium sur le support de la cathode. Des amorçages entre l'anode et le support de la cathode fréquents dans les tubes antérieurs:sont ainsi supprimés.
Les différentes autres particularités et les avan- tages de l'invention apparaîtront de la description qui suit et des dessins annexés sur lesquels:
La Figure 1 est une coupe verticale d'un tube à ca- thode froide, objet de l'invention, coupe pratiquée suivant la ligne 1-1 de la Figure 2;
La Figure 2 est une coupe pratiquée suivant la ligne 2-2 de la Figure 1 ; La Figure 3 est une coupe pratiquée suivant la ligne 3-3 de la Figure 1.
En se référant aux dessins, 10 indique un tube à cathode froide objet de l'invention. Le tube comporte une ampoule en verre 11 au fond de laquelle est assujetti un manchon 12 en verre qui en fait partie intégrante et qui est
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est orienté vers le haut du tube 11 ; manchon 12 se ter- mine par une pièce en verre à trois bras 13 (Fig. 3). Sur la face supérieure de la pièce 13 est fixé un isolant céra- mique 14 qui présente des compartiments concentriques 15, 16 et 17 de diamètres différents; les compartiments 15 et 16 déterminent un épaulement interne 18 dont le but sera décrit ci-après. L'isolant 14 présente en outre une série d'ouvertures radiales 19 ménagées dans la paroi latérale de l'isolant et qui se trouvent en regard du compartiment 17.
Les soutiens 20 supportent l'élément supérieur 21 de l'i- solant. Pour aligner les éléments décrits ci-dessus on prévoit une série d'ouvertures longitudinales 22, 23 dans l'isolant céramique d'une part et dans la pièce 13 en verre d'autre part. (Figures 1 et 3). Un ergot 24 inséré dans une paire d'ouvertures 22,23 conférera à l'isolant une position appropriée par rapport à la pièce en verre.
Sur la surface supérieure de l'élément 21 est agencée une gorge 25. Dans la dite gorge est agencée en position inversée une coupelle 26 de préférence faite en nickel. Un couvercle 27 fait partie intégrante de la coupelle 26 et est de préférence faite en kovar le bord inférieur du cou- vercle est scellé à l'ampoule en verre 11 pour former un tube hermétiquement clos. e tube scellé est rempli de gaz neutre de préférence d'hélium.
Dans la coupelle 26 est fixé un aggloméré 30 consti- tuant la cathode effective du tube 10. L'aggloméré est pré- paré en comprimant du chlorure de caesium, de l'aluminium à l'état de poudre et des copeaux de nickel dans la forme dési- rée. 'aggloméré est maintenu à l'intérieur de la coupelle au moyen d'un écran en toile métallique 31 de préférence fait en nickel.
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Une grille en graphite 32 de forme cylindrique est fixée dans les compartiments 15 et 16 de l'isolant céramique.
La grille 32 présente un épaulement annulaire 33 sur sa face externe et une ouverture conique à l'intérieur. L'épau- lement 33 de la grille prend appui sur l'épaulement 18 de l'isolant pour maintenir de façon appropriée la grille dans l'isolant de sorte que la grille se projette légèrement au-dessus de l'extrémité supérieure du compartiment 16. Le compartiment conique 34 de la grille forme une enceinte partielle pour l'anode en tungstène 35 affectant la forme de tige. Un manchon en verre 36 monté sur l'extrémité inférieure de l'anode a pour effet de réduire la possibilité des amor- çages.
Des connexions électriques pour la grille 32 et l'anode
35 passent à travers la pièce en verre 13 et sont consti- tuées par deux conducteurs 38,39. La grille 32 est reliée au conducteur 38 par un contact 40 fixé dans la pièce en verre et s'engageant dans une ouverture 41 ménagée dans l'isolant
14. La cathode 30 du tube est connectée par l'intermédiaire de la coupelle et du couvercle au circuit électrique.
Lorsqu'une tension appropriée est appliquée à la grille 32 une décharge incandescente se produit entre la grille et la cathode 30. La décomposition du chlorure de cae- sium de la cathode détermine une tache cathodique sur l'ag- glomémé qui émet des électrons de façon à former un chemin de faible résistance de la cathode à l'anode 35. Une décharge
Incandescente se produit alors entre l'anode et la cathode, les jaillissements venant frapper les copeaux en nickel de l'aggloméré cathodique au lieu de la matière active du dit aggloméré.
Il a été constaté que l'écran de nickel 31 rete- nant l'aggloméré cathodique à l'intérieur de la coupelle 26
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n'empêchait pas la corrosion de la cathode par suite des décharges. ar contre, l'introduction des copeaux de nickel dans l'aggloméré constitué par du chlorure de caesium et"par de l'aluminium empêchent la corrosion préjudiciable de la cathode.
La chaleur dégagée dans la cathode est rapidement dissipée par la coupelle externe. La vaporisation de la matière active est ainsi réduite, ce qui se traduit par un accroissement notable de la durée du tube en service.
Il est à noter que la désagrégation de la matière active présente un inconvénient inhérent aux tubes de ce type. Les amorçages et les étincelles résultant des crache- ments de la matière ont été sensiblement réduits grâce à l'introduction des particules de nickel dans l'aggloméré et par suite de/ /l'accroissement des distances entre les éléments du tube.
Dans la construction décrite ci-dessus l'isolant céramique 14 a été équipé d'une série d'ouvertures 19 qui communiquent avec le compartiment 17 entre la cathode et la grille. Il résulte de la Figure 2 , que seulement une arête des soutiens 20 se trouve sur le trajet entre la cathode et l'anode. Les particules minuscules de la matière active s'échappent par conséquent à travers des ouvertures 19 dans l'espace qui se trouve entre l'isolant et l'ampoule.
Les particules de caesium adhéreront à l'extérieur de l'iso- lant et aux bases des soutiens coniques 20 plutôt qu'à l'arête pointue. La matière désagrégée étant disposée à une distance considérable des éléments du tube, les tensions appliquées à la grille ou à l'anode seront insuffisantes pour ponter l'excédent de distance ce qui supprimé- des amorçages se produisant dans les tubes antérieurs.
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Un avantage supplémentaire de la construction dé- crite résulte de l'agencement d'un support solide ..- réa- lisé par la pièce de verre 13 pour L'isolant 14. Du fait que la grille 82 est encastrée dans l'isolant et que l'anode extrêmement courte 35 est agencée dans la pièce en verre 13 on évite une fracture et un déplacement de ces éléments par suite des vibrations s'exerçant sur la tube. La cathode 30 est également montée de façon rigide et fait partie intégrante de l'ampoule du tube tout en étant supportée par l'isolant céramique.
On réalise ainsi un tube à cathode froide, de cons- truction perfectionnée, susceptible d'assurer une longue du- rée en service, et dans lequel la désagrégation de la matière active a été sensiblement réduite tout en éliminant virtuel- lement les amorçages prématurés; la vaporisation, de la matière active :est,. réduite par suite de l'accroissement de la dissipation de chaleur dans le tube, dont les éléments constituants forment un ensemble rigide.
REVENDICATIONS
1 ) Tube à gaz caractérisé en ce que la cathode constituée par une matière à émission électronique à basse température, telle que caesium, comporte des particules de nickel.