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La présente invention est relative à des dispositifs à déchar- ge d'électrons tels que c'eux du type à décharge contrôlée par la grille, et plus particulièrement à des perfectionnements dans la construction de ces dispositifs.
Dans des systèmes de controle électronique, l'équipement doit souvent*résister à de sévères vibrations, à des chocs et à des tempé- ratures relativement élevées. On a trouvé que la partie la plus faible d'un tel système est souvent constituée par les tubes à vide qui, dans des conditions de vibration continue, tendent à donner lieu à des courts- circuits entre électrodes et à des pannes. Un autre inconvénient de la construction habituelle des tubes à décharge d'électrons est qu'en outre de la tendance aux court-circuits entre électrodes, la grille a une fréquence de résonance habituellement très basse dans le domaine acous- tique ce qui fait que des signaux microphoniques et autres signaux parasites sont introduits dans le circuit.
Un autre désavantage de la construction normale des tubes à décharge d'électrons est que, pour des puissances élevées, leurs dimen- sions hors-tout deviennent fâcheusement grandes et ceci à nouveau augmente leur vulnérabilité à l'égard des dommages mécaniques.
Un objet de la présente invention est de procurer une construction de tubes à décharge d'électrons qui soit petite et robuste, et qui continue à fonctionner de manière souple à températures plus hautes que les constructions normales, élevant ainsi les limites normales de la capacité de traitement en puissance.
La présente invention consiste en principe à prévoir une enveloppe céramique en deux ou plusieurs parties qui peuvent être scellées l'une à l'autre de manière étanche aux gaz, une de ces parties ayant, faisant corps avec elle,une formation pour le placement ou le soutien d'électrodes, qui constitue une base de référence pour l'assemblage d'au moins une des électrodes avant le scellement et l'évacuation de l'enve- loppe.
L'enveloppe est de préférence en deux parties principales qui sont assemblées dans un plan parallèle à celui de la grille de contrôle .
Le champ de l'invention est défini dans les revendications ci-annexées ; un mode de construction préféré suivant l'invention sera maintenant décrit en particulier à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins ci-annexés dans lesquels : - figure 1 est une coupe transversale fortement agrandie faite suivant la ligne I-I de la figure 3, d'un dispositif à décharge d'électrons suivant l'invention; - figure 2 est l'élévation latérale, à une plus petite échelle, d'un dispositif de décharge de la figure 1; - figure 3 est une vue en plan de l'ensemble de la grille de contrôle et de la cathode; - figure 4 est une vue en plan par dessous de l'ensemble d'anode.
Le tube électronique représenté aux dessins a une enveloppe qui comprend deux sections ou tronçons de céramique. Cette céramique peut être du type à zircon ou à alumine. Le tronçon de base 10 de l'enveloppe est circulaire et a deux nervures parallèles 11 et 12 et deux gradins 13 et 14 à sa face supérieure. Le tronçon supérieur 15 de l'enveloppe est cylindrique et de même diamètre que la section inférieure et a un épaulement 16 ramené vers l'intérieur, à son sommet. Une lèvre 17 autour du bord du tronçon supérieur est scellée à la base.
Une paire d'épaulements 20 et 21 de la paroi intérieure du cylindre recouvrent, avec jeu, les gradins 13 et 14 du tronçon de base.
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les deux tronçons d'enveloppe de céramique la,15 sont scellés ensembles, de préférence en utilisant des techniques connues de métallisation des surfaces à assembler. Dans un de ces procédés, les surfaces à métalliser sont recouvertes d'une fine poudre de molybdène qui est ensuite cuite à haute température pour fritter la poudre métallicu@ la surface céramique. Ces surfaces métallisées peuvent alors être-brasées ensemble avec une soudure à l'argent ou analogue, fermant un scellement étanche au vide.
Le tube montré est une triode ayant une cathode 22, une grille 23 et une anode 24. L'anode 24 a une surface électrode plane formée sur un bloc de métal ayant une bonne conductivité thermique et électrique, de préférence du cuivre, et est montée dans l'ouverture 25 au sommet de l'enveloppe 15. Le bord de l'ouverture 25 est métallisé et une extrémité d'un manchon de métal gaufré 26 y est brasé intérieurement. L'extrémité opposée du manchon 26 est brasée à l'anode 24, formant ainsi un joint étanche au vide entre l'anode et l'enveloppe et autorisant des différences de dilatation entre l'enveloppe de céramique et l'anode de métal.
La grille 23 comprend une multiplicité de fils parallèles espacés qui peuvent être de tungstène plaqué d'or, ou d'une autre matière convenable. Les extrémités des fils sont brasées à une pièce à ressorts en forme d'L 30 et 31 qui peuvent être de molybdène. Les fils de la grille sont tendus entre deux nervures parallèles 11 et 12, qui définissent le plan de la grille, et les ressorts en forme d'L 30 et 31 reposent sur les gradins 13 et 14 respectivement. Lorsque les deux tronçons 10, 15 de l'enveloppe sont assemblés, les 'paulements 20 et 21 du tronçon supérieur compriment les ressorts, appliquant ainsi une tension continue et relativement constante aux fils de la grille.
Dans la fabrication de tubes suivant la présente invention, il est nécessaire que la tension appliquée à la grille de chaque tube fabriqué soit sensiblement la même. Il est également désirable pour que l'enveloppe céramique soit fabriquée facilement, qu'elle n'ait pas besoin d'être conforme à des tolérances précises, spécialement dans l'étendue des gradins 13,14 et des épaulements 20, 21. Pour éviter la différence en tension qui naîtrait normalement(de différences dans les jeux entre les gradins et les épaulements des divers tubes, les ressorts 30, 31 sont construits de telle façon que, lorsque les parties céramiques sont assemblées, les limites élastiques des ressorts sont dépassées et chaque ressort est légèrement déformé.
Comme les ressorts sont tous semblables, ce processus a pour résultat que sensiblement la même tension est appliquée à la grille de chaque tube.
Cette tension sur les fils de grille sert un double but.
D'abord la tension relativement constante assure que les fils sont toujours au point en sorte que l'écartement entre électrodes ne changera pas du fait de l'affaissement des fils de grille, ce qui se produit souvent lorsque les pièces sont échauffées et que les fils se dilatent.
Deuxièmement, la fréquence de résonance des fils est élevée vers l'extrémité supérieure de la bande audible, en sorte que les bruits microphoniques et les signaux parasites introduits dans le circuit du fait de la vibration de la grille sont également augmentés en fréquence jusqu'au point où ils n'affectent pas davantage les composantes de circuit associées.
L'ensemble de cathode et de filament 19 comprend une cathode 22 ayant une surface émettrice plane, et est, de préférence, du modèle en matrice décrit dans deux demandes des Etats-Unis de la même date (21.10.1953). Ce modèle utilise une substan@ mettrice d'électrons tel que l'oxyde de barium et de strontiu ou 'autres oxydes de métaux alcalino-terreux qui ont été imprégnés "in --tu" et sont formés comme
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continuum de substance émettrice d'électrons à travers toute la struc- ture de matrice poreuse. Une telle construction est mécaniquement supé- rieure aux autres dispositifs connus puisqu'elle procure une meilleure adhérence entre la matrice et le matériau émetteur d'électrons.
Il procu- re aussi une plus forte émissiité par unité de surface.
La cathode est formée par une série d'étapes d'imprégnation, qui comprend une première imprégnation d'une matrice de nickel poreux ou d'un autre métal de base avec une solution saturée d'un sel soluble de barium-strontium tel que du nitrate de barium-strontium dans un rapport molaire de 50/50. Cette matrice imprégnée est séchée et encore imprégnée une seconde fois avec un excès d'une solution saturée d'un carbonate soluble tel que du carbonate d'ammonium, précipitant ainsi le carbonate de barium-strontium "in situ". La matrice est alors traitée pour enlever les impuretés solubles, soit par lavage et chauffage, le carbonate sta- ble insoluble restant dans la matrice et les sels solubles étant enlevés.
Par la suite, la cathode imprégnée et nettoyée est chauffée pour trans- former le carbonate en oxyde correspondant en libérant du gaz carbonique.
Le dispositif de cathode est alors prêt pour l'activation et ceci est réalisé en chauffant l'ensemble à une température de 1000 C à 12000 C pendant une durée de 2 à 3 minutes. Les temps et températures pré- indiqués peuvent être modifiés suivant les circonstances.
Dans un processus en variante, l'imprégnation peut être exé- cutée en une étape unique dans laquelle on utilise un sel soluble de barium-strontium décomposable directement en oxyde sans qu'il faille une deuxième imprégnation pour accomplir une transformation intermédiaire en carbonate. Dans ce but, les sels acétate et formiate de barium et strontium ont été trouvés utiles, ou, en variante, le butyrate, le propionate ou d'autres de tels sels d'acidesorganiques supérieurs peuvent être utilisés. Par exemple, une solution saturée de rapport moléculaire 50/50 d'acétate de barium-strontium est amenée en imprégnation dans la matrice de métal poreux. Si on le désire, plusieurs imprégnations peuvent être utilisées en vue d'introduire la quantité convenable de ce sel dans la matrice poreuse.
Après l'imprégnation, le dispositif est séché et chauffé à une température d'environ 1000 C en vue de transformer l'acétate en carbonate. Après une transformation substantielle en carbonate, la température est au@mentée à environ 1150 C auquel point les carbonates sont transformés en les oxydes respectifs. Le dispositif est activé par traitement à la chaleur comme décrit avant et, après activation, est prêt pour être utilisé comme cathode.
Le fil de filament 32 est isolé avec de l'oxyde d'aluminium 33 ou un matériau isolant similaire et toute la structure de filament métallique est enrobée dans du matériau isolant pour empêcher toute vibration des fils du filament qui souvent produisent des déficiences du filament.
L'ensemble de cathode et de filament est maintenu en place par une paire d'organes de support sensiblement en forme'd'U. 34, dont l'un est montré à la figure 1. Les extrémités de chaque pièce de support sont fixées aux points de l'ensemble de cathode et les centres des organes de support sont soudés pa- points ou fixés autrement à une broche de métal 35 qui s'étend à travers la base 10. L'organe de support 34 fournit également une connexion électrique de la cathode à la broche 35.
Un manchon 36 est brasé dans la base 10 et la broche 35, qui s'engage dans le manchon, est réglée pour l'écartement grille-cathode convenable. La broche est alors brasée au manchon. Les nervures 11 et 12 servent comme plan de référence par rapport auquel l'écartement cathodegrille est déterminé, et en plaçant une garniture convenable contre les nervures, la cathode peut être rapidement et facilement mise en place avec le réglage convenable.
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Trois autres broches 4C, 41 et 42 qui sont reliées au filament 32 et à la grille 23 sont brasées dans des trous métallisés 4? dans la base de céramique 10. Dans la pratique actuelle, l'épaisseur du matériau métallisant @ur la céramique est de l'ordre de 0,002 pouces. La métallisation du @iou 43 est continuée jusqu'à une partie de la surface de l'échelon 14 et de la nervure 12. Le ressort en forme d'L 31 est ainsi pressé contre cette surface métallisée et donne un trajet bon conducteur entre la grille et la broche 42.
La figure 3 montre les connexions entre l'enroulement du filament et les broches 40 et 41.
@ dispositif est guidé par un tube de métal 44 qui est brasé dans le coutre-alésage axial 46 dans l'anode 24 et ce contre-alésage est rencontra par un trou 47 percé radialement à travers la paroi de l'anode comme montré à la figure 1, Lorsque le processus d'évacuation est achevé, l'extrémité du tube de métal est pincée et scellée. Un capuchon dissipateur de chaleur 45 ayant des ailettes de refroi@issement extérieures est alors fixé à la partie extérieure de l'anode 24. Le capuchon 45 fait un contact électrique avec l'anode et est utilisé comme connexion d'anode.
L'usage d'une enveloppe céramique permet de réaliser la construction d'un tube très compact qui peut fonctionner avec succès à des températures sensiblement plus élevées que ce n'est possible avec une enveloppe '¯ verre. Une forme de réalisation avantageuse du tube présente un diamètre de 3/4 pouces et une hauteur d'un pouce et a des caractéristiques électriques qui sont semblables à celles d'une triode à mu moyen telle que la 6 S N 7. La température relativement élevée à laquelle le tube peut fonctionner, cependant, autorise une dissipation de puissance sensiblement supérieure.
REVENDICATIONS. -
1.- Dispositif à décharge d'électrons ayant une multiplicité d'électrodes comprenant une anode et une cathode dans une enveloppe vidée d'air, dans lequel l'enveloppe comprend deux ou plusieurs pièces de matière céramique propres à être scellées ensemble de manière étanche aux gaz, l'une desdites pièces ayant de même venue qu'elle, une formation définissant un plan de référence pour la mise en pla relative d'au moins deux des électrodes avant l'assemblage final et le scoiioment ae l'enveloppe.