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TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE A VIDE DU TYPE A TRES HAUTE FREQUENCE.
La présente invention est relative à des tubes à décharge électronique à vide du type à très haute fréquence et, spécialement, à ceux connus sous le nom de tubes " Lighthouse ", dans lequel les électrodes sont espacées d'une distance très faible pour permettre un temps de transit extrêmement court des électrons entre les élec- trodes. Plus particulièrement, l'invention envisage un dispositif de montage assurant un espacement précis entre la cathode et la grille de tels tubes.
L'un des objets de l'invention est d'obtenir un dispositif de montage pour la cathode et la grille permettant un espacement extrêmement réduit entre lesdites électrodes sans variation dudit espacement dû à l'échauffement ou à d'autres conditions. Des tubes à vide pouvant supporter des puissances importantes ont été étudiés antérieurement en vue de leur utilisation en très haute fréquence.
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Dans lesdits tubes, les électrodes sont extrêmement voisines de ma- nière qu'on obtienne un temps de transit des électrons très court.
De tels tubes, lorsqu'ils comportent des électrodes parallèles plates sont généralement connus sous le nom de tubes " Lighthouse ". Ils comportent généralement une cathode, une grille et une anode et ont été utilisés, par exemple, comme oscillateur et comme amplificateur.
Les électrodes sont généralement construites dans un système de ca- vité résonnante, une telle cavité étant prévue, par exemple, pour le circuit grille-cathode, et une autre cavité correspondant au circuit grille-anode.
En raison du fa,it que la grille est placée à une distance extrêmement réduite de la cathode dans de tels tubes, cette distance étant, par exemple, de l'ordre de 125/1000 de mm, un problème impor- tant dans la construction et l'établissement desdites électrodes est de prévoir des organes convenables pour établir et maintenir de fa- çon précise l'espacement étant donné qu'une variation très faible de l'espacement au cours du fonctionnement en raison de l'échauffement ou d'autres conditions produirait une variation indésirable des ca- ractéristiques du tube. Une difficulté rencontrée antérieurement dans le montage de telles électrodes était la dilatation thermique non uni- forme de la, matière qui provoque des variations indésirables de l'es- pacement entre la cathode et la grille.
Suivant certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu des organes pour le montage de la grille et de la cathode dans une position relative convenable de telle manière que l'espacement entre lesdites électrodes puisse être établi avec précision sans va- riation. On y parvient en fixant la grille à un support et en pré- voyant une cathode en recouvrant la surface d'un support isolant faisant face à la grille d'une substance émettrice d'électrons. En vue d'obtenir l'espacement électrique désiré entre la grille et la cathode, il est prévu sur le support de ladite cathode un bord en
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saillie ou autre élément d'espacement dont l'une des surfaces est . en contact avec le support'de la grille.
De préférence, le support de cathode est en forme de cuvette, le bord de ladite cuvette étant maintenu contre le support de grille et la surface supportant la cathode étant soulevée à partir d'un point central du support de ladite cathode. En dimensionnant de façon précise le support de cathode par rapport à la grille et à son support, on obtient l'es- pacement extrêmement réduit désiré entre ladite cathode et ladite grille.
On préfère établir,le support de cathode dans une matière céramique ou en verre susceptible de supporter une température élevée et comportant un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible. En choisissant une structure céramique de verre à forte teneur en silice et de coefficient de dilatation thermique très faible, toute tendance à la variation de la distance entre la cathode et la grille est pratiquement éliminée et les électrodes gardent de façon précise leur espacement malgré les variations de température. De plus, toute tendance qui peut exister à la dilata- tion thermique est automatiquement compensée en raison de la forme du support de cathode.
En vue du chauffage de la cathode, l'élément sur lequel la ,matière de ladite cathode est placée est de préférence muni d'une partie en creux du côté:opposé à la grille, un'élément de chauffage de la cathode étant inséré dans ladite partie en creux.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui repré- sentent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de mise en oeuvre de ladite invention.
La figure 1 est une coupe transversale en perspective sui- vant la ligne 1-1 de la figure 2, représentant un dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines caractéristiques de l'in- vention.
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La figure 2 est une vue du dessus du dispositif représen- té à la figure 1 .
La figure 3 représente la grille utilisée dans le disposi- tif des figures 1 et 2 .
La figure 4 est une coupe transversale de la grille sui- vant la ligne 4-4 de la, figure 3 .
La figure 5 est une vue du dessus d'un anneau ou d'une rondelle utilisé pour maintenir la grille dans le dispositif des figures 1 et 2 .
La figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la figure 5 .
La figure 7 représente une structure grille-cathode mon- tée suivant certaines caractéristiques de l'invention et contenue dans un tube à, vide.
On considérera tout d'abord les figures 1 et 2 . Sur les- dites figures, il est prévu une grille 1 qui peut être construite comme représenté sur les figures 3 et 4 à l'aide de fils de grille habituels 2 fixés dans un support convenable 3 qui peut être d'une forme annulaire. Pour maintenir la grille, il est prévu une paire de rondelles de montage annulaires 4 et 5, chacune desdites ron- delles étant construite comme représenté sur les figures 5 et 6 .
On considérera, d'autre part les figures 5 et 6 . On con- state que ladite rondelle comporte une périphérie 6 présentant une partie découpée circulaire 7 sur son bord intérieur et formant un épaulement 8 . Sur la figure 1, deux desdites rondelles sont pla- cées de telle manière que leurs parties découpées 7 soient l'une contre l'autre ce qui ménage un espace annulaire entre les rondelles, espace dans lequel le support 3 de la grille s'adapte étroitement de telle manière que ledit support soit maintenu entre les sur- faces 7 et soit en contact avec les épaulements 8 . Bien entendu, la grille peut être fixée à l'une ou à l'autre des rondelles d'une
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autre manière convenable quelconque suivant les besoins.
Il est prévu un organe de support de la cathode sous la forme d'un élément en cuvette 9 de matière céramique ou de verre supportant une température élevée telle que le " vycor " et compor- tant une base plate 10 et un bord périphérique circulaire 11 en saillie à partir de la plaque de base et constituant une surface plane 12 au sommet du bord en saillie qui engage le dessous de la surface plane de la rondelle creuse 5 .
Une partie cylindrique en saillie 13 comportant une partie circulaire plane 14 est disposée au centre de la base à l'intérieur de la cuvette. Sur ladite partie circulaire 14 est déposé d'une ma- nière convenable un revêtement de cathode 15 qui peut être, par exemple, un dépôt métallique constituant une surface active émet- trice d'électrons telle que les oxydes de baryum et de strontium.
Ladite cathode est située axialement par rapport à la grille et est munie de connexions 15a .
Les dimensions du rebord périphérique circulaire en saillie 11 par rapport à la partie cylindrique centrale 13 et la couche à ..la partie supérieure de la cathode ont une relation telle que lors- que la surface plane 12 du rebord circulaire est maintenue directe- ment contre la rondelle 5, l'espacement entre la surface supérieure de la cathode 15 et la surface inférieure de la grille 1 est extrê- mement réduit, comme désiré. Cet espacement peut être, par exemple, de 125/1000 de mm.
Pour éviter toute variation appréciable de la distance entre la cathode et la grille, l'élément en forme de cuvette 9 est en une matière isolante à faible coefficient de dilatation thermique de telle manière qu'aucune variation sensible de sa forme ou de ses dimensions ne se produit lorsque la structure est chauffée. Par faible coefficient de dilatation thermique il faut entendre, au sens de la présente description, un coefficient de température inférieur
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à 1 x 10-6. Un coefficient de température aussi faible assure la sécurité désirée contre des variations de dimensions excessives.
Un verre convenable à cet effet comporte, par exemple, une composition prédominante de l'une des formules suivantes
1) 96% de S1O2, 3% B2O3, 0,4% de R2O3 # RO2 (A1203)
2) S1O2 pur fusionné
3) Al2O3 (alundum).
En vue de chauffer la cathode pour produire l'émission électronique désirée, la, partie cylindrique 13 est munie d'un alésage ou logement central 16 dont l'ouverture ou embouchure est située du côté de l'élément en forme de cuvette opposé à celui qui s'ouvre dans la cavité 17 entre la grille et la cathode. Un filament de chauffage convenable 18 est placé dans le logement 16 et les connexions terminales 19 et 20 partent dudit filament. Pour empêcher ledit fi- lament de se volatiliser, le logement 16 doit être évacué et un scel- lement de verre 21 est prévu pour maintenir le vide dans ledit loge- ment.
La cuvette de verre peut être maintenue contre la rondelle de la grille d'une manière convenable quelconque, par exemple à l'aide d'organes filetés ou d'écrous et de boulons ou d'autres or- ganes convenables. Sur les figures 1 et 2, des pinces à ressort 22 sont représentées, lesdites pinces maintenant les éléments serrés ensemble.
La figure 7 représente un dispositif de montage analogue à celui des figures 1 et 2 monté dans un tube à vide dont une partie seulement est représentée. Toutefois, cette représentation est suf- fisante pour montrer la position relative de la cathode et de la grille par rapport à l'anode 23, ladite anode ayant la forme d'un élément cylindrique massif dont le diamètre est sensiblement le même que celui de la, cathode 15 et qui est fixé coaxialement par rapport à ladite cathode. La grille est disposée entre la cathode et l'anode
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comme représenté. La surface inférieure de l'anode est une surface plane parallèle à celle de la grille et de la cathode.
L'anode est ëxtrêmement voisine de la grille bien que, en général, son espace- ment par rapport à la cathode ne soit pas tout à fait aussi réduit que celui de la cathode par rapport à la grille. L'espacement entre la grille et l'anode peut être, par exemple, de l'ordre de 0,5 mm.
L'anode peut être maintenue en position relative par rap- port à la grille d'une manière convenable, par exemple à l'aide de l'élément à rebord métallique 25 fixé à un épaulement 26 de l'anode et s'étendant latéralement. Une partie de verre 27 est scellée au rebord 25 et, de même, à un flasque annulaire 28 boulonné ou fixé d'une autre manière convenable quelconque ou encore scellé à la ron- delle de grille 5 comme représenté.
Si on le désire, la cavité annulaire 17 entre le bord en saillie 11 et la partie centrale 13 du support de cathode de même que la cavité 29 entre la grille et le flasque 25 peuvent former un compartiment à vide ; peut réaliser cette disposition en scel- lant l'anneau métallique 28 à la rondelle métallique 5 à leur point de jonction. Dans ce cas, les compartiments 17 et 29 peuvent être évacués d'une manière convenable quelconque et par exemple à l'aide d'un alésage central traversant l'élément d'anode et en prévoyant une'ouverture dans la cavité 29 ( non représentée ) .
Pour supporter la stjmcture des électrodes il est représen- té une cuvette de support en verre 30 scellée autour de son bord supérieur à l'anneau 28 et à travers lequel les connexions de chauf- fage de la cathode 19 et 20 sont scellées.
On comprendra que les éléments du tube représentés associés avec les dispositifs de montage de la grille et de la cathode de la figure 7 ne sont indiqués qu'à titre d'exemple et que ladite repré- sentation ne doit nullement être considérée comme limitative. Le dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines
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caractéristiques de l'invention peut être incorporé dans une forme désirée quelconque de tube ou de dispositif suivant les conditions particulières envisagées.
Il est commode de former les cavités convenables en fixant un élément cylindrique à l'anneau de contact de la grille 28 et en disposant le cylindre dans un sens ou dans l'autre à partir de l'an- neau de manière à former une cavité coaxiale à l'anode pouvant être aisément ajustée à l'aide d'un dispositif convenable à plongeur et une cavité analogue avec un élément cylindrique qui peut être fixé à la cathode.
On peut se rendre compte que le dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines caractéristiques de l'invention est utile avec un certain nombre de formes de tubes et de dispositifs de cavité résonnante et que l'avantage obtenu grâce à l'emploi dudit montage est utile quel que soit la disposition des circuits élec- triques auxquels ledit montage est appliqué.
En raison du faible coefficient de dilatation thermique du dispositif de montage en céramique en forme de cuvette 9 il ne se produit pratiquement aucune variation de ses dimensions lorsque le- dit dispositif est chauffé et, en conséquence, l'espacement entre la cathode et la grille ne varie que dans une très faible mesure. De plus, toute tendance à une variation des dimensions susceptible de se produire est compensée presque totalement en raison du fait que l'élément central en saillie 13 a sensiblement la même longueur que le bord en saillie; en conséquence, toute modification de dimensions est pratiquement la même dans les deux éléments en saillie ce qui se traduit par le maintien de l'espacement prescrit entre la grille et la cathode.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans s'écarter du domaine de l'invention.