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Tube à décharge comportant une cathode à oxydes.
L'invention concerne un tube à décharge comportant une cathode à oxyde de baryum, en particulier une cathode à chauffage direct, à faible consommation.
La pratique a montré que, pendant la durée de vie des tubes comportant une cathode à oxyde de baryum, la caractéristi- que Ia-Vg (dans le cas d'une diode, la caractéristique la-Va) se déplace. C'est ainsi que la caractéristique Ia-V d'un tube à une ou plusieurs grilles se déplace vers la zone de plus grande ten- sions de grilles positives, ce qui nécessite une réduction de la tension de polarisation négative pour rétablir les conditions de fonctionnement initiales. Ce phénomène gênant se manifeste sur- tout dans les tubes à alimentation par batterie c'est-à-dire des tubes à chauffage direct, en particulier dans ceux dont la con- sommation est faible.
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Des essais ont prouvé que ce phénomène est dû au fait que de la matière émissive, en particulier du baryum, qui, pendant la formation de la cathode et/ou la vaporisation de ce baryum utilisé comme getter, qui s'est déposée sur l'électrode de comman- de ou, dans le cas d'une diode, sur l'anode, peut disparaître graduellement par suite d'une combinaison avec les gaz libérés.
De ce fait, le potentiel de sortie de l'électrode mentionnée augmente, ce qui nécessite une même augmentation de la tension appliquée pour rétablir les conditions de fonctionnement initiales Si le phénomène mentionné est plus marqué dans les tubes à chauf- fage direct, à faible consommation, que dans ceux à chauffage indirect c'est que, dans ce dernier cas, la quantité de baryum vaporisée suffit à compenser les pertes de baryum de l'électrode en cause, ce qui supprime le déplacement gênant de la caractéris- tique. Dans les tubes à alimentation par batterie, le phénomène décrit peut être très gênant, surtout dans les diodes.
Aussi, pour obtenir un bon fonctionnement d'une diode détectrice, est- il désirable que le courant circule déjà lorsque l'anode se trou- ve encore à une faible tension négative par rapport à la cathode; le phénomène précité déplace la caractéristique la-va vers les valeurs positives de Va, de sorte que le coude de la caractéris- tique du courant de la diode se trouve alors dans la zone positive ce qui entraîne une distorsion du signal à basse fréquence. Pour obvier aux inconvénients précités, il suffit que, conformément à l'invention, le tube à décharge à vide poussé dont le système d'électrodes comporte au moins une cathode à base d'oxyde de baryum et une anode, renferme un ou plusieurs métaux alcalins à l'état libre.
En général, il suffit que le tube contienne un de ces métaux à l'état de vapeur; la tension de vapeur peut alors être inférieure à la tension de vapeur saturée. Les électrodes froides sont alors en contact permanent avec des atomes du métal mentionné, ce qui entretient une couche d'épaisseur atomique de ce métal sur l'électrode. Le césium fournit de très bons résul-
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tats. On peut aussi utiliser d'autres métaux alcalins tels que le lithium, le potassium, le sodium, ou le rubidium. La tension de vapeur de ces métaux est suffisamment élevée pour entretenir la couche mentionnée sur les électrodes froides, et de plus, leur potentiel de sortie est suffisamment bas.
L'emploi de césium dans les tubes à décharge est connu.
C'est ainsi qu'autrefois on utilisait des cathodes au tungstène- oxygène-césium qui ont été supplantées par les cathodes à oxyde de baryum.
De plus, les électrodes à émission secondaire peuvent com- porter du césium à l'état combiné.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée, les particularités qui res- sortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les figures 1 et 2 sont des graphiques;
La figure 3 montre un tube conforme à l'invention.
La figure 1 est la caractéristique La'V d'un tube à grille de commande. Le point de fonctionnement A s'obtient en appliquant à la grille de commande une tension de polarisation de -2,5 V. La disparition de la couche de baryum de la grille de commande pendant la vie du tube, déplace la caractéristique vers la droite, de sorte que finalement le point de fonctionnement est en B. Pour rétablir les conditions de fonctionnement initiales, la grille devrait être portée à une tension qui est, par exemple, moins négative de 0,3 V, donc à environ -2,2 V. Il est évidemment indé- sirable de devoir modifier le réglage des tensions d'un appareil pendant sa durée de vie.
Or, si le tube conforme à l'invention, contient, par exemple, du césium à l'état non combiné, le poten- tiel de sortie de la grille s'en trouve influencé d'une manière telle que la caractéristique se déplace d'environ 0,V vers de plus grandes valeurs négatives de la tension de grille.
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Par suite de la tension de vapeur assez élevée du césium, la couche superficielle généralement d'épaisseur atomique, est entretenue même lorsque les gaz libérés se combinent avec une partie du césium. Aussi, une modification de la quantité de ba- ryum se trouvant sur la surface de grille, ne provoque-t-elle pas un déplacement notable de la caractéristique.
Dans une diode, une variation du potentiel de sortie est néfaste. Pour obtenir une détection sans distorsion de signaux profondement modulée, le coude de la caractéristique de la diode (courbe 1 de la figure 2) doit se trouver dans la zone négative, c'est-à-dire que la diode doit déjà être conductrice pour une faible tension anodique négative. En pratique, le courant anodique doit déjà atteindre une intensité de 0,3 A (point de naissance du courant) pour une tension anodique négative de 0,1 à 0,3 V.
Cependant, lorsque la surface anodique est en nickel pur, le cou- rant de 0,3A ne s'obtient que pour une tension anodique posi- tive de 0,2 V environ (courbe II). Les crêtes négatives des ten- sions modulées atteignent alors le coude de la courbe Ia-Vg; ces tensions sont donc déformés, voire bloquées. Dans le cas où la surface anodique est recouverte de césium, du courant circulera dès que l'anode se trouve à un potentiel négatif extérieur de 0,3 V. La détection s'effectue alors suivant la partie droite de la caractéristique la-Va (courbe II).
La figure 3 montre un tube comportant une cathode à chauffa- ge direct, constitué par une ampoule 1, un fond 2 dans lequel sont scellées les broches de contact, un système pant ode 3 et un système diode 4. Dans le tube est fixée une plaque 7 pourtant deux manchons 5 contenant du baryum et du magnésium, et un man- chon 6 contenant un composé de césium. Lors du chauffage le césium se vaporise d'abord, puis à une température plus élevée, le Ba et le Mg. Le tube ne contenant qu'une petite quantité de césium et la tension de vapeur de ce dernier étant assez élevée, du césium reste à l'état de vapeur, ce qui permet de maintenir une couche de
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l'épaisseur d'un atome de césium sur la surface des électrodes froides sans qu'un miroir de césium ne se forme sur la paroi de l'anode.
La quantité de césium peut même être si petite que tout le césium reste à l'état de vapeur, sauf la couche qui se forme sur les surfaces des électrodes froides. Cependant, dans une telle couche,le césium ne se trouve plus à l'état libre, mais il est fixé à la surface de sorte que la tension de la vapeur de césium dans le tube peut être inférieure à la tension de vapeur saturée.
Ce tube offre donc les avantages décrits à l'aide des caractéristiques tracées sur les figures 1 et 2, pour le système pent-ode et le système diode. La cathode à- chauffage direct est alors constituée par un fil de 0 d'épaisseur et consomme moins de 0,3 Watt (1,4 V, 0,025 A). Un aussi mince filament n'est pas à même d'entrenir, par vaporisation de baryum, une couche de baryum sur la surface des électrodes froides, surtout lorsque l'amélioration de la couche émissive a permis d'utiliser une très basse température de régime.