FR1465019A - Filament émetteur pour canon à électrons, ainsi que les machines à souder pourvues d'un filament conforme ou similaire au précédent - Google Patents

Description

Filament émetteur pour canon à électrons, ainsi que les machines à souder pourvues d'un filament conforme ou similaire au précédent.
L'invention concerne un canon à électrons et se réfère plus particulièrement à un nouveau filament émetteur d'électrons perfectionné pour un canon à électrons, ce filament étant stable mécaniquement et électriquement.
Quand des dispositifs du caractère décrit sont employés pour la soudure, le faisceau d'électrons est accéléré et concentré par un élément reçu dans ce but, ce qui fait qu'un faisceau de grande densité est produit, ce faisceau venant frapper les pièces avec une énergie qui est transférée à ces pièces et qui provoque leur fusion. Les éléments essentiels d'un tel dispositif de soudure comprennent une partie du corps du canon, un filament, une cathode, une anode et une bobine de concentration. Ces éléments sont conçus de telle sorte et ils ont des positions respectives telles que divers métaux, et particulièrement ceux qui sont caractérisés par une haute température de fusion, peuvent être soudés de façon satisfaisante dans le vide.
Dans les canons à faisceau électronique fabriqués jusqu'ici qui utilisaient des filaments du type à chauffage direct, la surface émettrice d'électrons était de forme ovale, carrée ou rectangulaire. Le faisceau formé par ces émetteurs conservait la forme de la surface émettrice et pour cette raison les résultats de la soudure dépendaient de l'orientation du filament par rapport au sens de la soudure. D'autres structures de filaments utilisaient des fils minces, plats ou ronds enroulés en spirale plate.
Le faisceau produit par des filaments de ce type n'était pas uniforme sur la zone de section transversale du faisceau à cause des zones ouvertes de la surface émettrice. Pour diminuer le champ magnétique entourant les filaments, on employait des structures bifilaires quand on utilisait du courant alternatif pour chauffer le filament. Celles-ci prenaient la forme de configurations spéciales non inductives spirales bifilaires ou repliées. On a trouvé que les filaments étaient de structure faible et tendaient à se déformer facilement et produisaient donc des résultats irréguliers.
La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un filament-émetteur pour canon à électrons caractérisé par ce qu'il se compose d'une bande de métal façonnée de telle manière qu'elle possède deux surfaces espacées pour le serrage et, au centre, un élément cylindrique relié aux surfaces de serrage, ce qui permet la réalisation simple d'un filament robuste qui ne se déforme pas notamment après de nombreux chauffages et refroidissements.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les surfaces de serrage et le fond de l'élément cylindrique sont disposés dans des plans approximativement perpendiculaires.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, des zones en diagonale relient les surfaces de serrage avec le cylindre.
L'invention concerne aussi les machines de soudages pourvues du filament conforme à l'invention ou similaire.
L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles.
Un filament conforme à l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins cijoints, dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un canon à électrons comprenant le filament perfectionné conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en perspective du filament; La figure 3 est une vue en coupe fragmentaire qui montre en détail la manière dont le filament peut être serré de façon amovible sur les électrodes conductrices de courant du canon; La figure 4 est une vue en plan du filament; La figure 5 est une vue schématique représentant les connexions électriques des divers éléments d'un canon à faisceau électronique tel que décrit; La figure 6 est une vue de détail montrant la grandeur et la forme de la bande métallique avant son cintrage pour former le filament.
La présente invention permet, en conséquence, la réalisation d'un filament qui est d'un faible prix de revient, qui est d'un fonctionnement très efficace et qui a une forme facilitant sa mise en place et son enlèvement, ce filament ayant en outre, pour avantage, d'émettre un faisceau d'électrons de section transversale circulaire.
Le filament conforme à l'invention peut par ailleurs, être facilement serré et maintenu en position par rapport à l'anode de façon à obtenir la reproductibilité de la performance du canon à électrons.
Un tel filament peut, par ailleurs, être embouti dans une plaque de métal, ce qui rend possible sa reproduction exacte en forme et en dimensions. Ces filaments auront donc tous une zone émissive identique et seront robustes et stables mécaniquement et électriquement.
En se reportant aux dessins, et en particulier à la figure 1, le mode de réalisation choisi pour représenter l'invention, une partie du corps du canon 39 auquel les diverses pièces du canon sont suspendues.
Les électrodes conductrices de courant 1 et 2 et la cage intérieure 3 comprennent un ensemble qui est supporté par la partie isolante du corps du canon. Les électrodes 1 et 2 sont espacées et isolées l'une de l'autre et de la cage intérieure. Les électrodes sont donc reliées mécaniquement pour former un ensemble qui comprend des moyens de serrage pour serrer le filament sur les électrodes.
Chaque électrode est asociée à une barre de serrage telle que 4 et 5 disposée en contact avec la surface extérieure de chaque électrode et chaque barre présente une bride inférieure 6 et 7 adaptée pour établir le contact sur un épaulement tel que 8 de l'électrode correspondante.
Un organe de serrage 9 est prévu pour chaque barre et celui-ci fait contact sur sa barre en des endroits espacés longitudinalement. A cet effet, chaque organe 9 est muni de pieds 10.
Un boulon 11 traverse chacun des organes 9 et sa barre de serrage associée, et il est vissé dans son électrode respective. Les organes de serrage sont de préférence réalisés en métal tel que du cuivre qui présente une certaine résilience étant donné que. quand les boulons 11 seront serrés, il sera entendu qu'une force de serrage élastique est appliquée à chaque barre de serrage, de façon que par le serrage on maintienne de façon sûre les brides 6 et 7 contre les épaulements 8 et que l'on obtienne ainsi un bon serrage mécanique et électrique du filament 12.
La cage intérieure 3 de forme essentiellement cylindrique peut être réalisée en acier inoxydable et cette cage est façonnée avec plusieurs ouvertures 13, ce qui ménage un accès commode pour manipuler les vis 14 et 11. Il sera nécessaire de desserrer les vis Il et de démonter le dispositif de serrage dans le cas où un filament doit être remplacé.
L'extrémité inférieure de la cage intérieure 3 est filetée en 15 et cette extrémité filetée reçoit la bague de retenue 16 pour maintenir ou démonter la cathode 17 sur le fond de la cage. Cette cathode est maintenue à un potentiel d'environ 50 000 volts et celle-ci est munie d'une ouverture centrale qui reçoit le filament 12 placé axialement.
Le filament 12 est façonné dans une bande de métal 18 (fig. 6), tel que du tantale, du tungstène ou autre métal approprié celle-ci ayant une forme telle que représentée sur la figure 6. Les extrémités relativement larges 19 constituent les parties qui sont serrées entre les épaulements 8 et les brides 6 ou 7. Les zones de raccordement 20 rétrécissent la bande en une section centrale 21 qui a une longueur, une largeur et une forme qui permettent le façonnage d'une surface d'émission ronde et plane pourvue de brides, de manière à former un capuchon cylindrique. Le filament étant fixé par serrage avec les électrodes 1 et 2, comme représenté dans la figure 3. les zones de jonction 20 s'étendent en diagonale vers le bas et vers l'intérieur jusqu'au coude 22, après quoi l'élément cylindrique s'étend vers le bas jusqu'à la surface émettrice circulaire plate 21.
Le façonnage du filament 12 tel que décrit et représenté dans les figures 1, 3 et 4 a pour résultat une structure particulièrement rigide, en forme de pont et stable, qui n'est pas affectée par un cycle répété de chauffage et de refroidisement ou par un bombardement d'ions - la surface émettrice restant toujours sensiblement normale à l'axe mécanique du canon à électrons.
Le faisceau électronique doit émerger verticalement du canon et à cet égard, la construction du filament est importante. Sa zone plate fournit une surface émissive de dimension définie et qui peut être maintenue à plat. En outre, l'ensemble du filament peut être remplacé à peu de frais. facilement et rapidement. Etant donné que le filament est reproductible d'une façon précise, un changement de filament ne gêne en aucune façon le fonctionnement de l'appareil.
La forme du filament est telle qu'on peut placer les surfaces de serrage dans des plans qui sont perpendiculaires à la zone plate.
Pour concentrer et diriger un faisceau électronique de façon à obtenir un faisceau de densité maximale pour souder les pièces. une bobine de concentration 23 est suspendue par les vis 24 à la bague 25 supportant l'anode. Cette bobine de concentration se compose essentiellement d'un enroulement enfermé dans une enveloppe de fermeture 27 en fer. Un entrefer 28 existe entre le cylindre intérieur en fer 29 et la plaque de couvercle en fer 38.
On fait passer un courant continu de tension rela-

Claims (9)

1. tivement faible à travers l'enroulement pour fournir un effet magnétique à l'intérieur du passage central formé par le cylindre intérieur 29. La bobine de concentration est placée en dessous de l'anode où le faisceau électronique commence à diverger. L'action du flux magnétique dans l'entrefer est tel qu'il fait converger le faisceau et en réglant le courant dans la bobine on peut faire frapper le faisceau d'électrons sur la pièce avec une densité maximale pour que l'opération de soudure soit la plus satisfaisante possible. Quand la température du filament 12 s'est accrue dans une mesure prédéterminée, l'énergie cinétique de certains des électrons est également accrue, ce qui leur permet de s'échapper du filament. Dans le vide et sous l'influence d'un champ électrique produit par la cathode 17 et l'anode 30, les électrons sont accélérés et ils se déplacent dans le sens du champ. Du fait que le faisceau électronique a tendance à diverger, il faut s'opposer à ce phénomène naturel en prévoyant la bobine de concentration 23. La bobine est placée à une distance prédéterminée en dessous de l'anode 30. Le circuit électrique du canon est représenté schématiquement dans la figure 5. Le courant de chauffage du filament est fourni par une alimentation à basse tension et à courant continu de forte intensité 31. Les redresseurs sont alimentés par les lignes d'alimentation triphasée Lj, L2 et L3. Les bornes 32 et 33 sont reliées aux électrodes 1 et 2 et fournissent ainsi du courant continu au filament 12. L'alimentation haute tension 40 fournit un courant continu de tension voulue pour obtenir le champ électrique nécessaire entre la cathode et l'anode. Le conducteur négatif 34 est relié au conducteur 32 et le conducteur 35 ferme le circuit sur la cathode 17. Le conducteur positif 36 de l'alimentation haute tension est relié à l'anode 30 et un circuit en parailèle comprenant le conducteur 37 est relié aux pièces et mis à la terre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. RÉSUMÉ L'invention s'étend, notamment, aux caractéristiques ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles.

   1. Filament émetteur pour canon à électrons caractérisé par ce qu'il se compose d'une bande de métal façonnée de telle manière qu'elle possède deux surfaces espacées pour le serrage et au centre, un élément cylindrique relié aux surfaces de serrage, ce qui permet la réalisation simple d'un filament robuste qui ne se déforme pas notamment après de nombreux chauffages et refroidissements;
2. 2. Les surfaces de serrage et le fond de l'élément cylindrique sont disposés dans des plans approximativement perpendiculaires ;
3. 3. Des zones en diagonale relient les surfaces de serrage avec le cylindre;
4. 4. La bande de métal est en tantale;
5. 5. Le cylindre est réuni aux zones de liaison en diagonale par le métal de la bande et sur des côtés diamétralement opposés;
6. 6. La bande de métal est sensiblement de la même épaisesur d'un bout à l'autre mais varie en largeur;
7. 7. Les surfaces de serrage d'extrémité sont disposées dans des plans parallèles, la bande ayant sa largeur maximale à hauteur de ses surfaces de serrage;
8. 8. La bande présente une largeur maximale sur les surfaces de serrage et cette largeur diminue progressivement le long des zones en diagonale;
9. 9. Les machines de soudage pourvues du filament conforme à l'invention ou similaire.