Procédé pour introduire une matière vaporisable dans une enveloppe. Cette invention concerne un procédé pour introduire une matière vaporisable dans une enveloppe, telle que par exemple l'enveloppe d'un appareil à décharge électrique, comme d'un tube thermionique, d'une lampe à dé charge électrique, etc.
On a trouvé qu'il est désirable dans la fabrication de certains types d'appareils à décharges électriques, d'y introduire une matière active telle que du sodium ou du potassium ou du caesium dans un état sen siblement pur, pour augmenter la durée de fonctionnement ou le rendement de l'appareil, pour activer le filament ou pour réduire la chute de tension entre les électrodes et par conséquent les tensions de mise en marche et de fonctionnement de l'appareil.
Ces substances doivent être préservées de tout contact appréciable avec l'atmos phère parce qu'elles se combinent rapide ment avec l'oxygène, l'humidité et d'autres substances. Jusqu'à présent on a rencontré de grandes difficultés en essayant d'intro duire ces substances dans les enveloppes des divers appareils envisagés parce qu'il est pratiquement impossible d'opérer avec ces substances dans l'air. Par suite des diffi cultés d'employer ces substances dans la fabrication à l'usine, leur emploi a été très limité.
Ces matières se vaporisent d'ailleurs à des températures relativement basses et si elles sont introduites dans une enveloppe d'appareil avant que le vide ait été produit dans celle-ci, il est difficile de les empêcher de se volatiliser tout de suite lorsqu'on chauffe l'enveloppe pendant l'opération d'éva cuation. Jusqu'à présent, lesdites substances ont généralement été introduites dans une enveloppe d'appareil après l'évacuation de celle-ci en les faisant passer par vaporisation à partir d'un tube ou récipient latéral.
Contrairement à cela, le procédé faisant l'objet de l'invention présente la particularité qu'on prépare d'abord un récipient métallique avec une charge de matière vaporisable y en fermée, qu'on insère ce récipient avec sa charge dans l'enveloppe et qu'on le chauffe ensuite pour mettre la matière en liberté. Dans le cas d'un appareil électrique à vide, il convient de souder le récipient métallique à une partie métallique intérieure de l'appareil et de produire son chauffage au moyen de courants d'induction à haute fréquence.
On peut former le récipient métallique contenant la matière vaporisable en partant d'un tube métallique de section relativement grande, en y enfermant la matière vapori- sable, en réduisant la section du tube ainsi rempli par un procédé d'allongement et en le découpant ensuite en sections de la lon gueur voulue, chacune de celles-ci étant com primée à ses extrémités pour enfermer une portion de ladite matière et constituer ainsi une capsule à charge de matière vaporisable constituant ledit récipient.
De préférence, le récipient métallique sera établi en un métal ayant un point de fusion relativement bas, mais supérieur à celui de la matière y enfermée. .
Par ces moyens, la matière vaporisable peut être introduite dans une enveloppe d'appareil sans risquer d'être contaminée par les influences atmosphériques et préalablement à l'évacuation de l'enveloppe sans risque de vaporisation de ladite matière pendant l'opération de cuisson de l'enveloppe. De plus, la matière vaporisable peut être mani pulée facilement.
Un mode de réaliser le procédé est par exemple le suivant: Il s'agit de fabriquer une capsule métal lique -fermée renfermant une charge de la matière vaporisable à vaporiser et à expulser de la capsule après l'introduction de celle-ci dans l'enveloppe d'appareil dans laquelle on veut introduire la matière vaporisable. Celle- ci peut par exemple être formée de sodium, de potassium, de caesium ou d'une autre matière active de ce genre.
Pour obtenir une capsule de ce genre, on introduit la matière choisie dans un tube métallique, on étire ou réduit celui-ci autrement à un plus petit diamètre, on le découpe ensuite en sections de longueur appropriée et on com prime ces sections à leurs extrémités pour y enfermer la matière vaporisable et pour la protéger contre l'air.
Le tube précité peut être fait de tout métal désiré qui soit suffisamment ductile <B>pour</B> permettre la réduction nécessaire de son diamètre et ait un point de fusion approprié pour pouvoir être facilement fondu lorsqu'il a été placé dans l'enveloppe. Le métal devrait toutefois être de telle nature qu'il n'exerce pas des effets nuisibles sur le fonctionnement de l'appareil dans lequel la matière doit être introduite.
Le tube peut être rempli de toute ma nière appropriée, par exemple en fermant une extrémité, en y introduisant la matière par l'extrémité opposée et en bouchant l'extrémité ouverte. Si l'on désire, on peut utiliser des tubes de très faible diamètre et la matière active peut y être introduite à l'état fondu; par aspiration, auquel cas le travail d'étirage ou de laminage nécessaire pour réduire le diamètre du tube sera con sidérablement réduit ou entièrement éliminé.
Lorsque le tube a été usiné au diamètre voulu, il est découpé en petites longueurs, de préférence à l'aide d'une lame ou d'un ciseau, de fagon à obtenir une fermeture étanche du métal au bout de la section découpée. Les petites sections ou capsules ainsi obtenues peuvent facilement être mani pulées à l'air sans oxydation sensible de la matière y enfermée.
Lorsqu'on désire, dans la fabrication de tubes de radiocommunication, de lampes à néon et d'appareils similaires, introduire une quantité de potassium, de sodium ou de caesium dans leur enveloppe, il est seule ment nécessaire de déposer dans l'enveloppe pendant la fabrication une de ces capsules et, après avoir fermé l'enveloppe, de chauffer la capsule de toute manière appropriée, par exemple par des courants d'induction à haute fréquence, par des décharges électriques ou par de la chaleur externe pour faire fondre le métal enveloppant le sodium, po tassium ou caesium et permettre à ce métal d'être mis en liberté.
La capsule à employer peut être fixée par soudage à une partie métallique inté rieure du dispositif, telle qu'à la plaque d'un tube de radiocommunication ou à ses supports. Il n'est pas nécessaire de porter la capsule à une température suffisamment élevée pour la faire fondre si ses extrémités sont obturées de telle manière qu'elles puissent être ouvertes de force par suite de la pression produite lorsque la matière en fermée est chauffée.
Lé métal dont le tube est formé sera un métal ductile, surtout s'il s'agit de laminer ou d'étirer le tube à un plus petit diamètre; il peut être du plomb, de l'étain ou des alliages de ceux-ci, ou de l'aluminium ou tout autre métal avec un point de fusion assez bas. Le point de fusion du tube est déterminé par la température à laquelle il faut traiter l'enveloppe pendant son évacua tion et pendant le traitement des électrodes pour expulser les gaz occlus. Par exemple, s'il est désirable de cuire le tube jusqu'à environ 2001 C, il sera indiqué de produire une capsule qui résistera à une température de presque 2000 C, mais qui pourra fondre à une température légèrement plus élevée.
Certains alliages de plomb et d'étain qui fondent à 2000 C, par exemple à 50% de plomb et 50% d'étain, sont appropriés pour ces températures. Dans le traitement des tubes pour radio- communications et d'autres appareils à vide élevé, les parties métalliques sont chauffées au-dessus de 500o C. Des capsules pour introduire la matière dans ces appareils sont de préférence composées d'aluminium ou de cuivre.
Un mode de réalisation du procédé objet de l'invention, est représenté, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un tube rempli d'une matière vaporisable avant la réduction du diamètre de celui-ci; la fig. 2 montre en coupe longitudinale le tube après qu'il a subi une réduction du diamètre et la manière d'en détacher des capsules; la fig. 3 montre une manière d'introduire la matière d'ans le tube et la fig. 4 est une élévation partie en coupe d'un tube pour radio- communications montrant une manière de fixer une capsule dans celui-ci.
On a représenté à la fig. 1 un tube 1 d'un métal à point de fusion approprié, tel que du plomb, zinc ou aluminium ou des alliages de ces métaux, ayant une ductilité suffisante pour pouvoir l'étirer, laminer ou réduire autrement à un petit diamètre. L'extrémité 2 du tube est fermée d'un seul tenant avec sa paroi -latérale et le tube est rempli d'une, matière vaporisable 3, telle que du sodium, potassium ou caesium par exemple. L'extrémité ouverte du tube est alors obturée par un bouchon 4 et le dia mètre du tube est réduit de toute manière désirée. Le diamètre primitif du tube 1 sera aussi petit que cela est compatible avec un chargement correct de la matière en question.
On a trouvé qu'un tube de plomb d'un dia mètre primitif de 12 mm et avec une épaisseur de paroi de 3 à 4 mm, rempli de sodium, peut être laminé à un diamètre d'environ 1,5 mm. La réduction peut toutefois être poussée plus loin, et on peut utiliser un tube d'un diamètre primitif beaucoup plus petit. Le tube 1 peut être rempli de toute manière désirée, par exemple à la main au moyen d'un fouloir après avoir réduit le métal à l'état finement divisé ou en chassant celui-ci à l'aide d'une presse à commande mécanique dans ledit tube.
La fig. 2 montre le tube 1 après qu'il a été laminé ou autrement réduit à un petit diamètre. Il va de. soi que cette figure est dessinée à une échelle plus grande. Dans cette phase, le tube est constitué par une feuille métallique 5 et un noyau 6 de sodium ou potassium. Le tube de diamètre réduit est découpé en petites longueurs 7 de telle manière que le métal du tube se referme sur les extrémités des sections et les obture en 8. Comme outil de découpage on peut employer une paire de burins 9 ayant un tranchant émoussé 10.
On a également trouvé qu'une paire de ciseaux très émoussés est aussi capable de refermer le métal sur les extrémités des sections du tube d'une manière tellement efficace que, lorsqu'une de ces sections est jetée dans l'eau, il ne se forme qu'un très léger développement d'hydro gène par suite de l'action du sodium sur l'eau.
Les petites sections de tube 7 qu'on peut appeler capsules, peuvent être conservées relativement longtemps saris altération par suite des influences atmosphériques et peuvent être fournies en grandes quantités aux usines de façon que l'opérateur n'aura qu'à insérer une des capsules dans l'enveloppe ou l'atta cher à une des parties métalliques de l'appa reil dans une phase convenable de la fabri cation.
La fig. 3 montre un autre moyen pour introduire du sodium dans le tube métallique. Suivant ce mode, le tube peut être fait de très petit diamètre avant qu'il soit rempli et la réduction subséquente du diamètre peut être très faible ou même entièrement éliminée. Le tube 1.1. est de petit diamètre et sur une de ses extrémités est placée une poire en caoutchouc 12, ou un moyen équi valent pour produire un vide. Le sodium 13 peut être fondu par un chauffage dans de la paraffine (ou huile) 14 contenue dans un récipient approprié 15. Cela peut facilement être exécuté en immergeant un bâton de sodium, qui va tomber par gouttes au fond du récipient, dans de la paraffine fondue.
On comprime alors la poire 12, l'extrémité libre du tube 11 est insérée, à travers la paraffine, dans le sodium fondu, et en cessant la pression sur la poire, le sodium est aspiré à l'intérieur du tube par. suite de l'aspiration créée par la poire 12.
Le récipient 15 doit être relativement profond et rempli de paraffine presque jusqu'au bord, attendu que le sodium a la tendance de se solidifier lorsqu'il est aspiré dans le tube au-dessus du point d'immersion de celui-ci dans la paraffine et qu'autrement il en résulterait une solidification dans le tube même et une obstruction de celui-ci. Ce mode présente l'avantage de permettre un réglage de la hauteur à laquelle le so dium est aspiré dans le tube. Le tube, après avoir été rempli, peut être réduit en dia mètre, s'il est nécessaire, et être découpé en capsules comme représenté à la fig. 2.
La capsule 7 peut être fixée par son dage ou brasage à l'une des parties métal liques de l'appareil comme représenté à la fig. 4. Bans cette figure on a représenté une lampe de radiocommunication ordinaire ayant le filament (cathode) usuel 16, la grille 17 et la plaque (anode) 18. La cap sule est soudée ou brasée sur le côté de la plaque 18 avant que celle-ci soit enfermée dans l'enveloppe de l'appareil.
Pendant les opérations de la mise cri place des électrodes et de l'évacuation de l'enveloppe, le potassium ou sodium est protégé contre la chaleur à laquelle l'enve loppe est soumise, par la gaîne métallique de la capsule. Lorsque le tube a toutefois été évacué et scellé, la capsule peut être chauffée par exemple par des courants à induction à haute fréquence, à une tempéra ture suffisamment élevée pour faire fondre la gaîne métallique et mettre la matière en fermée cri liberté.
On a trouvé que, si la capsule est fermée à une extrémité par exemple par des ciseaux émoussés, bien que la fermeture ne soit pas parfaite, il n'y aura pratiquement point d'oxydation et la matière peut être expulsée de cette extrémité par une pression de vapeur lors qu'elle a été chauffée à la température requise, sans qu'il soit nécessaire de chauffer la capsule jusqu'au point de fusion.
- L'on petit aussi, par un chauffage prolongé d'une capsule parfaitement fermée, faire sortir le sodium ou autre matière vaporisable par diffusion à travers les parois de la capsule, la matière et l'épaisseur de ces parois étant convenablement choisies, par exemple en établissant ces parois en un alliage de plomb avec une épaisseur d'environ 0,75 mm.
-u lieu de monter la capsule directement sur les parties métalliques de l'appareil, elle pourrait aussi être insérée dans le tube d'évacuation 20 et quant le vide a été fait dans l'enveloppe et que la tubulure de connexion a été détachée par fusion en un point éloigné de l'enveloppe, le tube d'éva- vuation peut être chauffé pour provoquer la mise en liberté de la matière dans la cap sule.
Le procédé décrit permet donc d'intro duire une matière fortement vaporisable et chimiquement active dans une enveloppe d'appareil à décharge électrique sans qu'elle vienne en contact défavorable avec l'air et de telle manière qu'elle soit protégée contre la chaleur à laquelle l'enveloppe est soumise au cours de la fabrication de l'appareil. Une pareille méthode est simple et pratique pour la fabrication.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux détails de construction exacts et opérations représentés et décrits, et bien qu'on ait signalé spécialement le sodium, le potassium et le caesium dans la description précédente, l'invention n'est pas limitée à ces matières, mais elle est applicable à l'intro duction d'un grand nombre de matières variées, parmi lesquelles on peut encore citer le phosphore.