Tube électronique et procédé de fabrication de ce tube La présente invention a pour objet un tube électronique et un procédé de fabrication de ce tube.
Les tubes de réception connus jusqu'ici lais sent à ,désirer sous le rapport de la sûreté et de la robustesse, les imperfections étant princi palement dues à la construction mécanique de tubes, en verre.
L'invention a pour buts, entre autres, de fournir un tube de construction compacte et ro buste, .qui soit facile à fabriquer et à assem bler et qui présente deux assemblages d'élec trodes dans la même enveloppe, et de fournir un procédé perfectionné de fabrication d'un tel tube.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution :du tube selon l'in vention et se rapporte en outre à un exemple de mise en aeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 montrent le tube des fig. 1 et 2 sous une cloche pendant une opération d'évacuation.
Le tube représenté aux fig. 1 et 2 constitue une double triode et peut être classé normale ment comme un tube récepteur. Les tubes de cette catégorie, jusqu'ici, étaient en verre ou en métal et en verre, les assemblages d'électro des étant supportés dans l'enveloppe par des isolateurs transversaux, par exemple des. feuilles de mica. Le tube que l'on va décrire ne com porte aucune constructioncompliquée à base de verre et de métal et les isolateurs internes sont éliminés.
Ce tube présente la forme générale d'un cy lindre plat. Un tube ayant une dissipation de plaque d'environ 15 w par anode aura une dimension de la moitié environ de celle du tube représenté aux fig. 1 et 2. L'enveloppe est constituée de sections en céramique obtenues au four, comprenant deux parois extrêmes 2 en forme de disque et deux parois latérales cy lindriques alignées 3. Les parois 2 sont de forme identique, de même que les parois 3, de sorte qu'il existe seulement deux ,types de piè ces en céramique différents .pour constituer l'en veloppe.
Les sections de l'enveloppe sont assemblées le long de leurs bords de butée, les sections ex trêmes 2 étant évidées à leur périphérie pour recevoir les parois latérales cylindriques 3, et les bords centraux de butée des parois 3 étant évidés pour former une rainure circulaire dans un but exposé plus bas. Ces sections de cérami que sont liées métalliquement ensemble aux niveaux des joints pour former des jointures étanches au vide. Les parois latérales sont unies par une liaison métallique 4 et les parois ex trêmes sont unies aux parois .cylindriques par des liaisons 6.
Ces couches de liaison s'éten dent le long des surfaces en contact entre les parties, de l'intérieur à l'extérieur de l'enve loppe et fonctionnent aussi comme conducteurs d'amenée -de courant pour les électrodes.
La céramique utilisée pour la confection de l'enveloppe peut être à base d'alumine ou de zirconium, de la qualité disponible dans le commerce. Les liaisons métalliques. 4 et 6 for mant les joints étanches au vide peuvent être faites de plusieurs, manières en utilisant les tech niques connues de la métallisation et du bra sage.
Les surfaces opposées des pièces en cé ramique peuvent être couvertes, par exemple, d'une poudre de molybdène finement divisée ou d'un mélange de poudres de molybdène et de fer et cuites ensuite dans de l'hydrogène à une température .d'environ 15000 C, afin de fixer la poudre métallique sur la surface de cé ramique. Il se produit ainsi une mince couche métallique fermement liée à la céramique.
Ces surfaces métallisées peuvent être ensuite bra- sées ou soudées ensemble ,avec une soudure à l'argent ou des alliages, de brasage tels que les alliages argent-cuivre ou or-cuivre. Les brasages sont facilement :faits en .interposant aux joints disposés entre les pièces de céramique des an neaux d'un fil de soudure et en élevant ensuite la température de l'ensemble dans un four jus qu'au point de fusion de !la soudure.
Le tube représenté comprend un ensemble cathodique à chauffage indirect comprenant une cathode 7, en forme de disque plat, faite d'un métal tel que le nickel, présentant des surfaces parallèles recouvertes d'une .matière susceptible d'émettre des électrons, par exemple les oxydes baryum-strontium usuels. Cette cathode est sup portée par un anneau métallique 8 dans lequel elle est insérée, l'anneau étant engagé sur sa périphérie dans la rainure circulaire formée par les évidements mentionnés plus haut dans les parois latérales de céramique 3.
Le montage de .ces parties assure .également L'alignement coaxial des parois latérales quand elles, sont as semblées. Quand les parties .sont liées, par le brasage 4, ce dernier constitue un conducteur d'amenée de courant pour la cathode, à tra vers la paroi latérale de l'enveloppe.
Une borne de cathode 9 est ,avantageuse ment formée par une aire métallisée, disposée sur les sections de :céramique et connectée au brasage 4. Ainsi, quand les bords des sections de céramique 3 sont métallisés, par exemple avec du molybdène, dans la région adjacente au joint, l'aire métallisée s'étend de préférence sur les surfaces extérieures ;pour former une bande métallique placée autour du corps de l'enve loppe et constituant la borne 9:
Le chauffage de la cathode 7 est assuré par un filament de chauffage 11 plat, en forme de spirale et noyé dans une matière isolante 12 disposée à l'intérieur de la cathode. Une extré mité du filament 11 est connectée à la cathode et l'autre extrémité est connectée à un conduc teur métallique 14 brasé dans une des sections de céramique 3.
Les grilles de commande 16 de la double triode représentée sont avantageusement des disques formés de fils parallèles fixés à des an neaux de retenue 17, ces grilles étant dispo sées :sur les côtés opposés de la cathode et pa rallèlement à celle-ci. Les anneaux 17 sont sup portés par des conducteurs métalliques 18 s'é tendant à travers les parois extrêmes 2 en cé ramique et brasés à ces dernières. Il existe avan tageusement trois de ces conducteurs de support pour chaque grille.
Les, trous à travers lesquels passent les conducteurs sont de préférence mé tallisés et les conducteurs sont fixés par des bra sages.
Les parois, extrêmes 2 de !l'enveloppe ser vent également d'anodes. Les faces internes des sections de céramique sont métallisées, par exemple avec du molybdène, pour fournir l'es .surfaces anodiques 19. Les céramiques à base d'alumine sont d'excellents conducteurs calori fiques et dissipent .correctement la chaleur dans de petits .tubes présentant des dissipations ano diques relativement basses.
Les aires disposées autour des conducteurs 18 @ne sont pas métalli sées afin d'isoler les anodes des grilles. Une ma nière avantageuse de réaliser cette isolation con siste à ménager des évidements 21 autour des conducteurs 18 et de métalliser seulement les faces plates de la céramique formant les anodes.
Les brasages 6 forment des .conducteurs d'amenée de courant et des bornes 22 sont cons tituées par des parties métallisées disposées sur l'enveloppe de céramique. Quand les pièces de céramique sont métallisées .par exemple avec du molybdène, dans les régions adjacentes aux joints, les parties métallisées s'étendent avan tageusement sur les surfaces extérieures pour former des bandes métalliques autour du corps die l'enveloppe et constituer des bornes telles que les bornes. 22.
On a représenté les brasages des joints, et les parties métallisées avec une épaisseur ap préciable pour rendre le dessin plus clair. En réalité, il s'agit de couches très minces, de l'ordre de 0,05 à 0,13 mm d'épaisseur, qui ap paraissent sous forme de film métallique sur les surfaces de la céramique.
Si on le désire, de l'argent, du cuivre ou un autre métal peut être déposé :par électrolyse ou coulé sur les aires trai tées pour améliorer encore leur conductibilité électrique. Des dépôts de .cuivre ou d'argent sur ces aires, par exemple, forment d'excellentes surfaces de bornes et permettent un excellent brasage au niveau des joints, qu'on utilise ou non une matière de brasage comme additif.
Une tubulure de pompage peut être prévue sur le tube pour permettre l'évacuation de l'en veloppe. Cette tubulure peut être métallique et brasée à une paroi de l'enveloppe, puis pincée de la manière usuelle après évacuation du tube. Avec ce .procédé habituel de pompage, les sec tions de céramique de l'enveloppe peuvent être complètement brasées ensemble à tous les joints dans un four, avant de connecter le tube à la pompe à vide.
Cependant le tube représenté est vidé de préférence par une méthode de pompage qui ne nécessite pas de tubulure sur l'enveloppe. Cette méthode est illustrée .par les fig. 3 et 4. Le tube partiellement démonté est placé sous une cloche 23 posée sur une plaque de base 24 présentant un conduit 26 relié à une pompe à vide (non représentée).
Au stade représenté à la fig. 3, le tube comprend trois. assemblages, à savoir un assemblage central .comprenant la cathode 7 montée sur les parois 3 qui sont bra- sées, et deux .assemblages extrêmes comprenant les grilles 16 montées sur les sections anodi ques 2. Ces trois éléments, quand les assembla ges extrêmes sont séparés de l'assemblage cen tral, sont maintenus par une fixation appro priée (non représentée) de manière que d'espace entre les parties du tube soit vidé d'air quand la cloche 23 est vidée.
Cette fixation est agencée de manière que les assemblages extrêmes puis sent ensuite s'appuyer contre l'assemblage cen tral pour fermer l'enveloppe une fois le vide obtenu dans la cloche.
Quand on utilise ce procédé d'évacuation, les brasages finals entre les sections de céra mique 2 et 3 sont faits dans la cloche. La ma tière de brasage, ;par exemple de l'argent ou du cuivre, est précédemment appliquée aux parties de céramique par électrodéposition ou par cou lée du métal sur les aires métallisées, comme indiqué .précédemment.
L'opération de brasage finale consiste -simplement à élever la tempéra ture des joints extrêmes de la fig. 4 jusqu'au point de fusion des surfaces métal sur métal.
Le procédé préféré est le suivant: l'enve loppe étant dans la position ouverte représentée à l'a fig. 3, la cloche est d'abord vidée d'air jus qu'à un vide poussé. Tous les assemblages de l'enveloppe sont ensuite chauffés suffisamment pour chasser .tout gaz des parties .du tube. Ce stade correspond au !stade ordinaire de la cuis- so,n .
L'avantage additionnel de cette méthode est que le tube est ouvert à cet instant, de sorte que les gaz sont rapidement éliminés par pom page, d'où il résulte une expulsion plus com plète des gaz des diverses parties.
Une manière simple de chauffer les parties pour cette cuisson consiste à utiliser un @cylindre métallique 27 disposé dans la cloche, chauffé par induction au moyen d'un enroulement externe 28 alimenté en haute fréquence.
Après avoir chassé les gaz des parties du tube, la cathode d'oxyde 7 est activée. Cela se fait également quand l'enveloppe est dans la po sition ouverte de la fig. 3. L'activation ;
du revê tement cathodique est assurée en chauffant 1a cathode avec le filament 11 jusqu'à la tempéra ture de formation voulue, de la manière usuelle, le courant de chauffage étant fourni dans ce cas au moyen de conducteurs entrant dans la cloche et connectés aux bornes du filament. Un nouvel avantage de ce procédé réside dans le fait que cette activation :de la cathode se pro duit ;
sans danger de contamination des grilles et des autres parties vitales -du tube. On évite ainsi une difficulté sérieuse dans la fabrication des tubes à revêtement d'oxydes, parce qu'ordinai- rement les parties du tube qui sont très proches de la cathode, telles que les grilles, sont su jettes à la contamination par 1e baryum et d'autres agents volatilisés provenant du revête ment, pendant la formation de la cathode.
Avec le présent procédé, une contamination est beau coup moines probable parce que les assemblages grille-anode sont plus espacés de la cathode et parce que l'enveloppe est ouverte et permet aux constituants volatils d'être facilement éli minés par pompage.
Une fois la cathode formée, le assemblages extrêmes sont déplacés en direction des parois latérales pour fermer l'enveloppe comme repré senté à la fig. 4 et les brasages finals sont faits en élevant la température de la céramique mé tallisée et des joints jusqu'au point de fusion des surfaces métal sur métal. Un tel chauffage est de préférence localisé aux joints, par radiation à partir de fils de chauffe adjacents 29.
Après achèvement des brasages, la pompe à vide cesse de fonctionner et le tube complet est prêt à être sorti de la cloche.
An electron tube and method of manufacturing this tube The present invention relates to an electron tube and a method of manufacturing this tube.
Receiving tubes known heretofore are to be desired from the point of view of safety and robustness, the imperfections being mainly due to the mechanical construction of tubes of glass.
The invention aims, among other things, to provide a tube of compact and robust construction, which is easy to manufacture and assemble and which has two assemblies of electrodes in the same envelope, and to provide a method. improved manufacturing of such a tube.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment: of the tube according to the invention and further relates to an example of implementation of the method according to the invention.
Fig. 1 is a plan view of this embodiment.
Fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 show the tube of fig. 1 and 2 under a bell during an evacuation operation.
The tube shown in Figs. 1 and 2 constitute a double triode and can normally be classified as a receiving tube. Tubes in this category, heretofore, have been made of glass or metal and glass, the electro assemblies being supported in the casing by transverse insulators, for example. mica sheets. The tube to be described does not have any complicated glass and metal construction and internal insulators are eliminated.
This tube has the general shape of a flat cylinder. A tube having a plate dissipation of about 15w per anode will have a size of about half that of the tube shown in Figs. 1 and 2. The casing consists of ceramic sections obtained in the furnace, comprising two end walls 2 in the form of a disc and two aligned cylindrical side walls 3. The walls 2 are of identical shape, as are the walls 3, so that there are only two different types of ceramic parts to make up the envelope.
The sections of the casing are assembled along their abutment edges, the extreme sections 2 being recessed at their periphery to receive the cylindrical side walls 3, and the central abutment edges of the walls 3 being recessed to form a circular groove. for a purpose discussed below. These ceramic sections that are bonded together metallically at the joints to form vacuum-tight joints. The side walls are joined by a metal connection 4 and the extreme walls are joined to the cylindrical walls by connections 6.
These tie layers extend along the mating surfaces between the parts, from the inside to the outside of the casing and also function as current lead conductors for the electrodes.
The ceramic used for making the envelope can be based on alumina or zirconium, of the quality available commercially. Metal bonds. 4 and 6 forming the vacuum tight seals can be made in several ways using known techniques of metallization and brazing.
The opposing surfaces of the ceramic parts can be covered, for example, with a finely divided molybdenum powder or a mixture of molybdenum and iron powders and then fired in hydrogen at a temperature of about. 15000 C, in order to fix the metallic powder on the ceramic surface. This creates a thin metallic layer that is firmly bonded to the ceramic.
These metallized surfaces can then be brazed or welded together, with silver solder or brazing alloys, such as silver-copper or gold-copper alloys. Brazing is easily: done by interposing rings of a solder wire at the joints between the ceramic pieces and then raising the temperature of the whole in an oven to the melting point of the solder! .
The tube shown comprises an indirectly heated cathode assembly comprising a cathode 7, in the form of a flat disc, made of a metal such as nickel, having parallel surfaces covered with a material capable of emitting electrons, for example. the usual barium-strontium oxides. This cathode is supported by a metal ring 8 in which it is inserted, the ring being engaged on its periphery in the circular groove formed by the recesses mentioned above in the ceramic side walls 3.
The mounting of these parts also ensures the coaxial alignment of the side walls when they are assembled. When the parts are linked, by the brazing 4, the latter constitutes a current supply conductor for the cathode, through the side wall of the casing.
A cathode terminal 9 is advantageously formed by a metallized area, disposed on the ceramic sections and connected to the solder 4. Thus, when the edges of the ceramic sections 3 are metallized, for example with molybdenum, in the region adjacent to the seal, the metallized area preferably extends over the outer surfaces; to form a metal strip placed around the body of the casing and constituting terminal 9:
The heating of the cathode 7 is provided by a flat heating filament 11, in the form of a spiral and embedded in an insulating material 12 disposed inside the cathode. One end of the filament 11 is connected to the cathode and the other end is connected to a metallic conductor 14 brazed into one of the ceramic sections 3.
The control grids 16 of the double triode shown are advantageously discs formed of parallel wires fixed to retaining rings 17, these grids being arranged: on the opposite sides of the cathode and parallel to the latter. The rings 17 are sup ported by metallic conductors 18 extending through the end walls 2 of ceramic and brazed to the latter. There are advantageously three such support conductors for each grid.
The holes through which the conductors pass are preferably metallized and the conductors are fixed by brakes.
The walls, extremes 2 of the casing also serve as anodes. The inner faces of the ceramic sections are metallized, for example with molybdenum, to provide the anodic surfaces 19. Alumina-based ceramics are excellent heat conductors and dissipate heat well in small ones. tubes with relatively low anodic dissipations.
The areas arranged around the conductors 18 are not metallized in order to insulate the anodes of the grids. An advantageous way to achieve this insulation consists in making recesses 21 around the conductors 18 and of metallizing only the flat faces of the ceramic forming the anodes.
The solders 6 form current supply conductors and terminals 22 are constituted by metallized parts arranged on the ceramic casing. When the ceramic pieces are metallized, for example with molybdenum, in the regions adjacent to the joints, the metallized parts extend advantageously over the outer surfaces to form metal bands around the body and the casing and form terminals such as this. as the terminals. 22.
The soldering of the joints has been shown, and the metallized parts with a preciable ap thickness to make the drawing clearer. In reality, these are very thin layers, on the order of 0.05 to 0.13 mm thick, which appear as a metallic film on the surfaces of the ceramic.
If desired, silver, copper or another metal can be deposited: by electrolysis or cast on the treated areas to further improve their electrical conductivity. Copper or silver deposits on these areas, for example, form excellent terminal surfaces and provide excellent soldering at the joints whether or not a solder material is used as an additive.
A pumping tubing can be provided on the tube to allow evacuation of the envelope. This tubing may be metallic and brazed to a wall of the casing, then clamped in the usual manner after evacuation of the tube. With this usual pumping process, the ceramic sections of the casing can be completely brazed together at all joints in a furnace, before connecting the tube to the vacuum pump.
However, the tube shown is preferably emptied by a pumping method which does not require tubing on the casing. This method is illustrated by Figs. 3 and 4. The partially dismantled tube is placed under a bell 23 placed on a base plate 24 having a duct 26 connected to a vacuum pump (not shown).
At the stage shown in fig. 3, the tube includes three. assemblies, namely a central assembly .comprising the cathode 7 mounted on the walls 3 which are braided, and two end assemblies comprising the grids 16 mounted on the anode sections 2. These three elements, when the end assemblies are separated from the central assembly, are held by a suitable fastener (not shown) so that space between the parts of the tube is emptied of air when the bell 23 is emptied.
This fixing is arranged so that the end assemblies then feel to press against the central assembly to close the envelope once the vacuum has been obtained in the bell.
When using this venting process, the final solders between ceramic sections 2 and 3 are made in the bell. The brazing material, for example silver or copper, is previously applied to the ceramic parts by electrodeposition or by casting the metal onto the metallized areas, as indicated previously.
The final brazing operation consists simply in raising the temperature of the extreme joints of fig. 4 up to the melting point of metal-to-metal surfaces.
The preferred method is as follows: the casing being in the open position shown in FIG. 3, the bell is first emptied of air to a high vacuum. All of the casing assemblies are then heated sufficiently to remove any gas from the portions of the tube. This stage corresponds to the ordinary stage of cooking, n.
The additional advantage of this method is that the tube is opened at this time so that the gases are quickly pumped out, resulting in more complete expulsion of the gases from the various parts.
A simple way to heat the parts for this cooking is to use a metal cylinder 27 disposed in the bell, heated by induction by means of an external winding 28 supplied with high frequency.
After expelling the gases from the parts of the tube, the oxide cathode 7 is activated. This is also done when the envelope is in the open position of FIG. 3. Activation;
of the cathodic coating is ensured by heating the cathode with the filament 11 to the desired formation temperature in the usual manner, the heating current being supplied in this case by means of conductors entering the bell and connected to the terminals. of the filament. A new advantage of this process lies in the fact that this activation: of the cathode occurs;
without danger of contamination of the screens and other vital parts of the tube. This avoids a serious difficulty in the manufacture of the oxide coated tubes, because usually the parts of the tube which are very close to the cathode, such as the screens, are subject to contamination by barium and. other agents volatilized from the coating during cathode formation.
With the present process, contamination is much more likely because the grid-anode assemblies are more spaced from the cathode and because the shell is open and allows volatile constituents to be easily pumped out.
Once the cathode is formed, the end assemblies are moved towards the side walls to close the envelope as shown in fig. 4 and the final solders are done by raising the temperature of the metallic ceramic and the joints to the melting point of the metal-to-metal surfaces. Such heating is preferably localized at the joints, by radiation from adjacent heating wires 29.
After the brazing is complete, the vacuum pump stops working and the complete tube is ready to be taken out of the bell.