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Electrodes émissives carburées et leur mode d'obtention.
L'invention a pour objet des électrodes pour tubes à décharges du type dit activé, et leur,,procédé d'obtention.
Il est connu d'obtenir des électrodes activées, en recouvrant le métal support par des sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux.
Ces électrodes, dites de Wehnelt connues depuis fort longtemps, peuvent être obtenues suivant différentes méthodes.
Lorsqu'elles sont utilisées dans des tubes à vide complets, tels que les lampes amplificatrices de T.S.F., les cathodes sont enduites avec des sels d'alcalino-terreux,tels que des oxydes.
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Lorsque les cathodes de Wehnelt sont employées dans des tubes à décharges, les électrodes dégagent des gaz nocifs lors du fonctionnement du tube, jusqu'à ce qu'il y ait réduction totale des sels; l'enduit émetteur doit être totalement privé d'eau et d'oxygène. La réduction des sels préalablement colmatés sur le support est donc indis- pensable.
Quels que soient leur mode d'obtention et les variétés de leur constitution, toutes ces électrodes appartenant à la famille des électrodes de Wehnelt, présentent plusieurà inconvénients :
Le premier est d'ordre industriel. Lorsque ces élec- trodes sont fabriquées et montées sur le tube, les sels al- calins ou alcalino-terreux s'effritent sous l'action des agents atmosphériques. Il faudrait pomper les tubes dès que le soufflage est terminé.
Cet inconvénient est particulièrement grave dès qu'il s'agit d'une fabrication importante.
En outre les particules qui tombent de l'électrode, et qui restent collées aux parois de verre, provoquent souvent au pompage ou après finition du tube, la brisure de ce dernier.
Le second inconvénient est d'ordre intrinsèque à la constitution même de l'électrode du type activé connue à ce jour. Dans la plupart des cas, le tube fonctionne sur courant alternatif. Les électrodes du type Wehnelt quelle que soit leur variante, supportent mal le rôle d'anode, et la couche émettrice est facilement volatilisée par le bombardement des ions négatifs, surtout si le gaz rare employé dans le tube, a un potentiel d'innisation élevé ( hélium, néon), ou encore si l'intensité du courant est importante.
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Enfin, pour qu'une électrode du type Wehnelt une fois traitée et réduite dans le tube à décharges puisse fonctionner comme cathode sans 'se désintégrer par démétal- lisation électronique, l'électrode doit rester en permanence à une température convenable.
Pour fonctionner sous des intensités variables, l'é- lectrode doit conserver le plus possible son énergie ther- mique, elle doit donc être aussi réfractaire que possible.
L'exposé ci-dessus est destiné à mieux faire compren- dre les buts de l'invention, qui vise à donner simultanément la solution de ces différents points.
L'invention consiste en des électrodes constituées essentiellement, après traitement, par des carbures de métaux alcalino-terreux.
Pour obtenir des électrodes, on prendra tout d'abord suivant le procédé classique, un métal support, du nickel, du molybdène, du tungstène ou carbone par exemple slus une forme quelconque :creusée, fil spiralé, etc...qui sera colmaté par un moyen quelconque par les mélanges émetteurs.
Ce mélange émetteur qui semble donner les meilleurs résultats est constitué du baryte anhydre, auquel est ajouté de 20 à 40% de chaux anhydre (proportions en volume).
Ce mélange pulvérulent est mis en solution aqueuse, de façon à former une mixture presque sirupeuse.
Le métal support est plongé dans cette mixture, et séché, soit dans un four, soit dans une flamme, de façon à ce que la température atteinte durant le chauffage ne dépasse pas le rouge sombre, toute température plus élevée risquant de provoquer une volatilisation partielle ou totale, de la couche ainsi formée. Le passage au four ou à la flamme, n'a pour but que de solidifier la croute.
Si l'on désire augmenter l'épaisseur de la croute, on procédera à plusieurs immersions et à plusieurs séchages successifs.
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Une fois l'épaisseur désirée obtenue, le second temps d'opération consiste à plonger l'électrode dans un second mélange à base de graphite en suspension ou dans un mélange susceptible de donner naissance à une couche de graphite après carbonisation.
Ce mélange destiné à constituer une seconde couche, pourra être avantageusement obtenu, avec 500 grammes de sucre et 500 gr. de graphite pulvérulent, le tout mis en solution aqueuse, à l'état légèrement sirupeux.
On laisse de préférence sécher lentement cette couche.
Cette couche étant devenue dure, on la chauffe à la flamme pour faire brûler le sucre.
Ces deux colmatages successifs peuvent être remplacés par une seule opération de colmatage, en mélangeant le mélange émetteur et le mélange à base de graphite dansles proportions adéquates. A titre indicatif : 2/3 de mélange sucre et graphite et 1/3 de mélange chaux baryte.
On obtient ainsi des électrodes qui peuvent impuné- ment supporter les intempéries sans se désagréger.
Le carboné ayant une très faible chute anodique dans lesgaz rares ou les vapeurs métalliques, apporte ses pro- priétés dans les carbures alcalins ou alcalino-terreux qui se forment après pompage, et permet d'obtenir des électro- des jouantle rôle d'anode ou de cathode.
Le carbone qui rentre ainsi dans la constitution d'une électrode, étant par lui -même très réfractaire, assure aux électrodes obtenues, une inertie thermique nécessaire à leur bon fonctionnement comme cathodes.
Enfin le carbone lors du pompage, assure la réduc- tion extrêmement rapide des sels émetteurs employés, permet- tant ainsi en quelques minutes de pompage sous passage si- multané d'effluves électriques dans le tube, l'obtention d'électrodes purgées et aptes à fonctionner.
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Enfin lors de leur emploi dans les tubes à mercure, la présence du carbone dans les électrodes, évite la formation de taches que l'on observe fréquemment sur la paroi du verre, après un certain nombre d'heures de fonctionnement.
Subsidiairement, si on fait un colmatage direct par un mélange carbone et sels d'alcalins ou alcalino-terreux, il est indiqué de procéder à un second trempage dans l'en- duit ne contenant que du graphite et du sucre.
Ces électrodes s'appliquent aux tubes luminescents à gaz rares fonctionnant à haute ou basse tension, et en par- ticulier aux lampes à vapeurs métalliques à haute pression, aux lampes au sodium etc.....
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Carburized emissive electrodes and their method of obtaining.
The invention relates to electrodes for discharge tubes of the so-called activated type, and their, method of obtaining.
It is known practice to obtain activated electrodes by covering the support metal with salts of alkali or alkaline earth metals.
These so-called Wehnelt electrodes, known for a very long time, can be obtained according to various methods.
When used in complete vacuum tubes, such as T.S.F. amplifier lamps, the cathodes are coated with alkaline earth salts, such as oxides.
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When Wehnelt cathodes are used in discharge tubes, the electrodes give off harmful gases during the operation of the tube, until there is total reduction of the salts; the emitting coating must be completely deprived of water and oxygen. It is therefore essential to reduce the salts previously clogged on the support.
Whatever their method of obtaining and the varieties of their constitution, all these electrodes belonging to the family of Wehnelt electrodes, have several drawbacks:
The first is industrial. When these electrodes are manufactured and mounted on the tube, the alkaline or alkaline earth salts crumble under the action of atmospheric agents. The tubes should be pumped as soon as the blowing is complete.
This drawback is particularly serious when it comes to a large production.
In addition, the particles which fall from the electrode, and which remain stuck to the glass walls, often cause the tube to break when pumping or after finishing the tube.
The second drawback is intrinsic to the very constitution of the electrode of the activated type known to date. In most cases, the tube operates on alternating current. The Wehnelt type electrodes, whatever their variant, do not support the role of anode, and the emitting layer is easily volatilized by the bombardment of negative ions, especially if the rare gas used in the tube has a high innization potential. (helium, neon), or if the intensity of the current is high.
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Finally, in order for a Wehnelt type electrode once treated and reduced in the discharge tube to function as a cathode without disintegrating by electronic demetalization, the electrode must be kept at a suitable temperature at all times.
In order to operate at varying intensities, the electrode must conserve its thermal energy as much as possible, so it must be as refractory as possible.
The above description is intended to provide a better understanding of the aims of the invention, which aims to simultaneously provide a solution to these different points.
The invention consists of electrodes consisting essentially, after treatment, of alkaline earth metal carbides.
To obtain electrodes, we will first of all take according to the conventional method, a support metal, nickel, molybdenum, tungsten or carbon for example slus any shape: hollow, spiral wire, etc ... which will be sealed by any means by the emitter mixtures.
This emitter mixture, which seems to give the best results, consists of anhydrous barite, to which is added 20 to 40% of anhydrous lime (proportions by volume).
This pulverulent mixture is placed in aqueous solution, so as to form an almost syrupy mixture.
The support metal is immersed in this mixture, and dried, either in an oven or in a flame, so that the temperature reached during the heating does not exceed dark red, any higher temperature may cause partial volatilization. or total, of the layer thus formed. Passing in the oven or in the flame, is only intended to solidify the crust.
If one wishes to increase the thickness of the crust, one will proceed to several immersions and several successive dryingings.
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Once the desired thickness has been obtained, the second operating step consists in immersing the electrode in a second mixture based on suspended graphite or in a mixture capable of giving rise to a layer of graphite after carbonization.
This mixture, intended to constitute a second layer, may advantageously be obtained with 500 grams of sugar and 500 g. of pulverulent graphite, the whole placed in aqueous solution, in a slightly syrupy state.
This layer is preferably allowed to dry slowly.
This layer having become hard, it is heated over a flame to burn the sugar.
These two successive plugging operations can be replaced by a single plugging operation, by mixing the emitter mixture and the graphite-based mixture in the appropriate proportions. As an indication: 2/3 of sugar and graphite mixture and 1/3 of barite lime mixture.
Electrodes are thus obtained which can withstand bad weather with impunity without disintegrating.
The carbon having a very low anodic drop in rare gases or metal vapors, provides its properties in the alkali or alkaline-earth carbides which are formed after pumping, and makes it possible to obtain electrodes playing the role of anode or cathode.
The carbon which thus enters into the constitution of an electrode, being by itself very refractory, provides the electrodes obtained with a thermal inertia necessary for their proper functioning as cathodes.
Finally, the carbon during pumping ensures the extremely rapid reduction of the emitting salts used, thus allowing, in a few minutes of pumping under the simultaneous passage of electric waves in the tube, to obtain purged and suitable electrodes. to operate.
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Finally, when they are used in mercury tubes, the presence of carbon in the electrodes prevents the formation of spots which are frequently observed on the wall of the glass, after a certain number of hours of operation.
In the alternative, if a direct plugging is done with a mixture of carbon and alkali or alkaline-earth salts, it is advisable to carry out a second soaking in the coating containing only graphite and sugar.
These electrodes apply to rare gas luminescent tubes operating at high or low voltage, and in particular to high pressure metal vapor lamps, sodium lamps, etc.