Tube électronique à enveloppe de céramique La présente invention a pour objet un tube électronique à enveloppe de céramique.
Dans de nombreux types d'équipements électroniques, tant commerciaux que militai res, les tubes à vide n'ont pas toujours été jusqu'ici d'un fonctionnement sûr, en raison de défaillances attribuables à la fragilité de leur construction. Ces défaillances ont été dues en grande partie à la faiblesse inhérente aux conceptions qui présidaient au montage mécanique des tubes électroniques en verre fournis par l'industrie ancienne des lampes.
Les tubes électroniques, en particulier les tubes de réception, ont assuré un service satis faisant dans les appareils de réception privés et autres dispositifs d'agrément, mais ils lais saient beaucoup à désirer en ce qui concerne leur sûreté de fonctionnement et leur robus tesse dans des conditions difficiles, lorsqu'ils sont soumis, par exemple, à l'action de chocs et de vibrations, et doivent fonctionner sous des températures ambiantes élevées.
Le but principal de la présente invention est de supprimer les restrictions ci-dessus en fournissant un tube à enveloppe en céramique de construction compacte et robuste.
Elle a également pour but de perfectionner la structure interne des électrodes, en combi naison avec l'enveloppe en céramique.
r La description qui va suivre, et qui est faite en regard du dessin annexé et donné à titre d'exemple non limitatif, se rapporte à trois formes d'exécution de l'objet de la pré sente invention. ' La fig. 1 est une vue étalée d'une diode. La fig. 2 est une vue en coupe de cette diode assemblée.
La fig. 3 est une vue en élévation de celle-ci.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des vues similaires aux précédentes se rapportant à une triode. Les fig. 7, 8 et 9 sont des vues semblables concernant une tétrode.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1, 2 et 3, on a une enveloppe toute en céramique, dont la forme générale est celle d'un cylindre plat. Si le tube est un tube de réception, les dessins sont à une très grande échelle, car les tubes réels ont un diamètre de l'ordre de 2 cm. L'enveloppe se compose d'une paroi supérieure 2 et d'une paroi infé rieure 3 en céramique ayant la forme d'un disque, et d'une paroi latérale cylindrique 4 également en céramique. La céramique utili sée pour la constitution de l'enveloppe est de préférence à base d'alumine, les céramiques de ce genre ayant une bonne résistance méca nique et étant capables de résister aux tem pératures élevées.
D'autres céramiques du commerce, comme celles à base de zircone, peuvent également être utilisées.
Pour faciliter l'assemblage, les éléments formant les parois s'imbriquent aux joints afin d'assurer leur alignement automatique. Dans le tube représenté, des rainures ou feuil lures sont ménagées le long des bords des élé ments afin de former des joints à redan. Les parois en céramique sont réunies le long du joint supérieur 6 et du joint inférieur 7 au moyen de métal pour former des joints tenant le vide. Les couches de liaison métalliques de ces joints servent également de conducteurs d'entrée aux électrodes, ainsi qu'il sera décrit ci-après.
Les joints céramique sur céramique peu vent être effectués de différentes manières uti lisant les techniques connues de métallisation et de soudage. Ainsi, par exemple, les surfaces opposées des céramiques au droit des joints peuvent être recouvertes d'une couche de pou dre métallique finement divisée, puis chauf fées pour fritter les particules métalliques sur la céramique. Un procédé satisfaisant consiste à recouvrir la-céramique d'un mélange de pou dres de molybdènc et de manganèse et de la chauffer dans l'hydrogène à une température d'environ 13500 C. On forme ainsi une mince couche métallique adhérant solidement à la céramique.
La zone frittée est ensuite, de pré férence, recouverte par un dépôt électrolytique de nickel, afin d'obtenir une surface métalli que solide. Une autre technique de métallisa tion consiste à déposer au pinceau des pou dres d'hydrure de titane ou de zirconium sur la céramique, puis à chauffer dans le vide jusqu'à environ 12000 C.
Les céramiques métallisées peuvent en suite -être brasées ou soudées ensemble avec de la soudure à l'argent ou des brasures, telles que les alliages argent/cuivre, or/cuivre ou similaires. Les brasures sont faites facilement en emboîtant les sections de l'enveloppe et en disposant, aux joints, des anneaux de fil de soudure, puis en élevant, dans un four appro prié, la température de l'ensemble jusqu'au point de fusion de la soudure. La soudure ou la brasure coule entre les surfaces métallisées de la céramique, au joint, et l'on obtient un scellement tenant le vide et résistant du point de vue mécanique. Le joint constitue égale ment un bon conducteur électrique traversant l'enveloppe.
Dans le tube, la paroi supérieure 2 fait également fonction d'anode, la face intérieure de la céramique étant métallisée comme il a été décrit ci-dessus, afin de former la surface active d'anode 8. La céramique, telle que la céramique à base d'alumine, est relativement bonne conductrice de la chaleur, et dissipe convenablement la chaleur qui se dégage dans les petits tubes présentant une dissipation anodique relativement faible. La borne de sortie anodique 9 est également formée par la surface métallisée de l'enveloppe en céra mique, qui se trouve le long du bord périphé rique de la paroi 2, autour de laquelle elle se présente sous la forme d'un anneau.
Comme le montre la fig. 1, la surface anodique 8 et la borne d'anode 9 sont connectées par la région métallisée traversant le joint, ces dif férentes surfaces étant couvertes par une cou che métallique continue, qui a, de préférence, été déposée en même temps.
La cathode du tube est supportée par la paroi inférieure 3 et comprend un corps ca thodique 11 en forme de coupelle, en nickel par exemple, dont la face supérieure est en duite d'une matière émissive 12, par exemple d'oxydes de baryum-strontium usuels. La ca thode 11 est placée sur une partie circulaire de la paroi en céramique, faisant saillie à l'in térieur, afin de la centrer, et comporte une bride tournée vers l'extérieur- formant une lèvre 13. Cette lèvre est brasée ou soudée par points à la surface intérieure métallisée 14 de la paroi de fond, surface métallisée qui tra verse le joint et se continue jusqu'au bord périphérique extérieur pour former une borne cathodique 16.
L'élément chauffant de la ca thode 11 comprend une spirale plate de fil chauffant 17 noyé dans une matière isolante 18 appropriée. L'une des extrémités du fila ment de chauffage est connectée au corps ca thodique 11, l'autre est sortie par une borne distincte. Dans le tube représenté, un tube métalli que de pompage 19 traverse la paroi infé rieure 3 et est obturé par écrasement à sa pointe 21, lorsque le vide a été fait dans l'en veloppe. Ce tube est ajusté dans un trou cen tral dont la surface intérieure est métallisée, et est fixé à cette surface par une brasure 22.
Le tube 19 fait également fonction de conducteur d'entrée pour l'une des extrémités du filament de chauffage. Une capsule métalli que 23 recouvrant l'extrémité du tube 19 constitue une borne en forme de bouton.
Pour la clarté du dessin, les régions mé tallisées de l'enveloppe ont été représentées comme ayant une épaisseur appréciable. En réalité, ce sont de fines couches métalliques de l'ordre de 0,12 mm constituant des pelli cules métalliques à la surface de la céramique. De telles surfaces métallisées ont une bonne conductivité électrique, forment d'excellentes surfaces de sortie, et sont idéales pour la brasure.
Avant l'assemblage du tube, les différen- tes parois de céramique sont d'abord métalli sées, puis l'ensemble cathodique et le tube de pompage sont mis en place sur la paroi infé- rieure. La paroi latérale est ensuite ajustée entre les parois terminales, et l'enveloppe est scellée par brasure des joints 6 et 7. Ces joints peuvent être brasés ensemble ou séparément. Les brasures faites, le tube est prêt pour le pompage, et le vide peut y être fait de la ma mère habituelle.
Une particularité importante de ce type de tube est que la section d'enve loppe 4 joue le rôle d'entretoise entre l'anode et la cathode du tube. L'écartement de ces électrodes peut donc être réglé avec précision du fait que la céramique est mécaniquement robuste et qu'elle peut être meulée à des cotes précises.
Les fig. 4,_ 5 et 6 montrent un tube cons tituant une txiode et pourvu d'une grille de contrôle 24. La paroi inférieure 3 supportant la cathode, la paroi supérieure 2 formant l'anode, ainsi que la section de paroi latérale 4, sont similaires à celles décrites à propos de la diode, et portent les mêmes références. Les éléments supplémentaires comprennent la grille 24 et une seconde section de paroi laté rale 26. La section 26 en céramique est rai nurée, comme la section inférieure de la paroi latérale, de sorte qu'elle s'ajuste sur la paroi extrême 2 formant l'anode.
Les bords rainurés contigus des sections de paroi 4 et 26 for ment une gorge intérieure destinée à main tenir la grille.
La grille 24 est un organe discoïde plat comportant des fils parallèles montés sur- un anneau de support 27 en métal. Cet anneau pénètre dans la gorge mentionnée plus haut, et il est brasé entre les sections métallisées de la paroi latérale. Une bande métallique pré vue sur la paroi latérale de l'enveloppe cons titue la sortie de grille 28, qui est raccordée à la grille par le joint intermédiaire 29.
Ainsi la diode constitue la structure fon damentale de la triode, cette dernière n'exi geant que l'adjonction de la grille 24-27 et de la section supplémentaire de paroi 26. Comme dans la diode,. les espacements entre électro des sont réalisés par les sections d'enveloppe, notamment l'écartement grille-cathode est réglé par la section de céramique 4 et l'écar tement grille-anode par la section 26. Une autre- particularité importante consiste en ce que la grille est maintenue rigidement par la connexion brasée située entre les sections d'enveloppe.
Les fig. 7, 8 et 9 montrent une tétrode présentant une grille-écran 30. Ici encore, les éléments constitutifs s'apparentent à la struc ture de la triode, et ont été référencés de la même manière. Les éléments supplémentaires comprennent la grille-écran 30 et une troi sième section 29 de la paroi latérale. La sec tion en céramique 29 est rainurée comme les autres sections de . paroi, de sorte qu'elle s'ajuste dans la paroi terminale 2 formant l'anode. Les bords rainurés adjacents des sec tions 26 et 29 forment une seconde gorge in térieure destinée à maintenir la grille-écran.
La grille-écran 30 est également . un or gane discoïde plat formé de fils parallèles montés sur un anneau de support .31. Cet an neau est engagé dans la gorge' et est brasé entre les sections de céramique métallisées 26 et 29. Une bande métallique prévue sur la paroi latérale de l'enveloppe constitue la sor tie 32 de la grille-écran et est connectée à cette dernière par le second joint intermé diaire 33.
Ainsi la triode constitue la sructure fon damentale de la tétrode, cette dernière n'exi geant que l'adjonction de la grille-écran 30--31 et de la section de paroi supplémentaire 29. Comme dans le cas de la diode et de la tri ode, les écartements entre électrodes sont dé terminés, dans la tétrode, par les sections de l'enveloppe. Ce procédé d'empilage peut être poursuivi pour obtenir d'autres types de tu bes. Ainsi, par exemple, l'addition d'une autre section de paroi et d'une autre grille (servant de grille d'arrêt) produira une pentode.
Cette nouvelle construction présente de nombreux avantages, dont certains ont déjà été mentionnés. Un autre avantage important provient de l'extrême simplicité de réalisation et de l'empilage qui permet de constituer di vers types de tubes en partant d'éléments communs. Les différentes sections métallisées de l'enveloppe peuvent être assemblées par de simples opérations de superposition pouvant être effectuées par des machines automati ques. En effectuant l'empilage avec des an neaux convenables de brasure placés dans les joints, le tube tout entier peut être brasé dans un four en une seule opération. Ceci est très intéressant du point de vue de l'économie de la fabrication.
Mais l'avantage le plus mar quant est dû à l'amélioration de la sûreté de fonctionnement du tube. Ce mode de cons- truction fournit un tube extrêmement robuste du point de vue mécanique qui possède d'ex cellentes propriétés de résistance à la chaleur lui permettant de travailler à des températures élevées.
Les défaillances des tubes provenant jusqu'ici de la fragilité des tubes en verre sont en grande partie ou entièrement supprimées. Les tubes entièrement en céramique dont les éléments sont brasés, obtenus-par ce mode de construction, sont compacts et robustes, ils résistent bien aux chocs et aux vibrations et peuvent fonctionner d'une manière satisfai sante dans un milieu à température élevée.