<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF
EMI1.1
déposé à l'appui d t une demande de BREVET d'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES A DECHARGE.
La présente invention vise des perfeetionnements aux tubes à décharge comportant des cathodes susceptibles de fournir une émission électronique pratiquement illimitée dans un champ électrostatique approprié, ces cathodes étant généralement constituées par une certaine quantité de mercure, bien que d'autres métaux puissent également être employés.
La rameur engendrée par la cathode de ce genre joue un rôle considérable dans le fonctionnement du tube. Pour éviter l'amorçage d'arcs en retour ou de toutes autres décharges perturbatrices, il est nécessaire d'appliquer certains moyens destinés à limiter, à la valeur désirée, la pression de la dite vapeur. Dans les tubes à décharge de puissance assez élevée, on prévoit généralement à cet effet un espace de condensation appréciable en un point quelconque de
<Desc/Clms Page number 2>
l'enveloppe; on peut encore prévoir une réfrigération par circulation d'un liquide quelconque sur une assez grande surface de l'enveloppe. La première solution entraîne un certain encombrement, et la seconde complique le dispositif puisqu'elle impose un système de circulation.
La présente invention a pour objet de prévoir un tube à décharge à grande puissance relativement compact et solide, refroidi par l'air.
Une des caractéristiques essentielles de l'invention consiste à enfermer la matière constituant la cathode dans une enceinte métallique dont les parois latérales sont en bon contact thermique aveo le milieu réfrigérant, ladite enceinte comportant un organe de fixation confinant la tache cathodique à une région de la surface de cathode voisine des parois, De cette façon, la chaleur engendrée sur la dite tache se propage aisément vers le fluide réfrigérant.
Dans certains de ses aspects, l'invention est tout d'abord ap- plicable aux tubes à plusieurs anodes et dont la tache cathodique est constamment maintenue pendant le fonctionnement, Elle permet de oombiner un tube à enveloppe métallique à une cathode du type susmentionné qui se trouve en contact électrique direct avec la partie principale de l'enveloppe.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte aux moyens permettant de confiner la tache cathodique à la surface de la cathode, bien que la dite surface soit en continuité électrique avec les parois du tube à décharge.
Ces moyens de l'invention empêchent la tache oathodique d'atteindre les parois de l'enveloppe et de s'y fixer.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels!
La fig.l représente en coupe un tube à décharge conforme à l'in- vention;
La fig.2 une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig.1;
La fig.3 une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la fig.1.
Sur la fig,l, qui ne représente qu'une forme particulière de réalisation de l'invention, on voit une enveloppe constituée par un tube métallique 10, en acier sans soudure par exemple, qui peut évidemment affecter toute autre forme. Ce tube est fermé, à son extrémité supérieure, par une pièce 11 supportant un certain nombre d'anodes 12, de préférence en graphite' Une autre pièce (décrite plus loin) ferme la partie inférieure et contient le mercure,
Chaoune des anodes 12 est isolée du corps principal de l'enveloppe
<Desc/Clms Page number 3>
par une bague 16 que traversent les conducteurs d'amenée 18. Pour éviter le passage de courants excessifs entre les anodes au cours du fonctionnement, on a prévu des écrans métalliques 20 qui les séparent.
La séparation ainsi réalisée est d'ailleurs améliorée par une paroi transversale 21 portant contre les extrémités inférieures des écrans 20 et munie d'ouvertures 22 alignées sur les anodes. On évite l'accumulation de matière cathodique condensée sur la surface supérieure de la paroi 21 en lui donnant une légère pente vers le centre du tube et en prévoyant une ouverture centrale 23 destinée à l'écoulement du mercure. Des cornières 24 peuvent être prévues pour fixer les écrans 20 l'un à l'autre et à la pièce 21.
La matière constituant la cathode peut remplir la totalité du fond de l'enveloppe où elle se trouve confinée par les parois du cylindre métallique 10. Toutefois, pour des raisons expliquées plus loin, on préfère prévoir une enceinte spéciale 25 destinée à contenir la partie active de la cathode. Pour la clarté du dessin on n'a pas représenté la masse cathodique, mais son niveau en cours de fonctionnement a été indiqué par la ligne pointillée 26.
Ce niveau peut d'ailleurs être maintenu par exemple par un trop-plein comportant une petite tubulure 27 sur le fond du tube et communiquant avec l'extérieur de l'enveloppe par un tube 28 qui est scellé avant la mise en marche*
En cours de fabrication, une certaine quantité de mercure ou d'autre substance peut être introduite dans l'enveloppe par le tube 28, cette quantité étant limitée par le trop-plein 27.
Comme l'extrémité supérieure de ce tube 27 est exposée au bombardement au cours du fonctionnement du tube, il est utile de la recouvrir par une couche protectrice 29, en verre par exemple, qui résiste à l'action de la tache cathodique,
Pour amorcer la décharge au début du fonctionnement, on a prévu une électrode spéciale 31 comportant un conducteur d'amenée 32 isolé de la cathode et constituée par une matière semi-conductrice effilée dont la résistivité est comprise entre 10-2 et 10-5 ohms par centimètre cube. Cette électrode peut être conforme au brevet belge N 417.962 déposé le 17 octobre 1936 par la société demanderesse et à ses perfectionnements. Pour que le fonctionnement soit satisfaisant, il est désirable que cette électrode pénètre dans la cathode sur une longueur de l'ordre de 10 mm. on davantage.
En confinant la matière cathodique à la pièce 25 dont le diamètre est moindre que celui de l'enveloppe cylindrique 10, la quantité de matière cathodique reste malgré cela d'un ordre de grandeur acceptable.
Pour assurer le fonctionnement stable et satisfaisant du tube, il faut limiter la valeur de la tension de vapeur qui est principalement fonction
<Desc/Clms Page number 4>
de la température et, pour cette raison, il importe de disposer de la quantité de chaleur développée dans la tache cathodique ou tout au moins de la limiter.
La plus grande partie de la chaleur engendrée provient de la tache et elle doit être éliminée par conduction au travers de la masse cathodique. Comme le mercure a une faible conductibilité thermique, ce mode d'élimination de la chaleur est par conséquent peu efficace et ne donne nullement satisfaction. Pour cette raison, il est extrêmement difficile d'évacuer la chaleur avec une rapidité suffisante par conduction en la transmettant sur les dispositifs de refroidissement prévus au fond de la pièce cathodique.
Conformément à la présente invention, un refroidissement satisfaisant est obtenu en confinant la tache cathodique à une portion de la surface voisine du dispositif de réfrigération,
On obtient ce résultat en prévoyant une pièce destinée à confiner lé tache cathodique à une région voisine des parois latérales de l'enjointe 25, et en y adjoignant un dispositif de dissipation de la chaleur en bon contact thermi- que avec les dites parois. Grâce à ce dispositif, on réduit la distance de transmission de chaleur au travers de la substance cathodique; il peut affecter diverses formes et, dans le cas actuel, il est constitué par un radiateur comportant un certain nombre d'ailettes métalliques 35 jointes à une pièce circulaire 36 solidaire avec la paroi externe de l'enceinte 25.
Ce radiateur peut être constitué par des métaux très bons conducteurs tels que le cuivre et il peut être maintenu en bon contact thermique avec l'enceinte 25 par l'interposition de soudure en 38 qui peut être introduite en plaçant le tube à décharge en position Inversée par exemple. Une garniture 39 en amiante ou toute autre matière équivalente doit être prévue pour éviter que la soudure en fusion ne s'échappe au cours de l'opération.
Une forte plaque de cuivre 41, fixée au fond de l'enceinte 25, sert à assurer un bon contact thermique entre la dite surface et le radiateur.
La capacité de dissipation de ce dernier et aussi celle du tube considéré peut être améliorée par un courant d'air dont la direction est de préférence axiale et vers le haut du tube, Cette réfrigération peut être accrue en enfermant le tube dans une enceinte de même forme, de manière à confiner le courant d'air et accroître sa vitesse.
La tache cathodique peut être limitée à une région très voisine de la paroi refroidie de l'enceinte 25 grâce à des dispositifs connus. On peut par exemple prévoir une bague 43 de matière choisie parmi celles qui permettent la fixation de la tache cathodique, cette bague étant en contact continu avec la
<Desc/Clms Page number 5>
cathode sur la totalité de sa circonférence et en saillie au-dessus de la dite surface cathodique.
On peut employer de ncmbreux métaux à cet effet,'mais on préfère un métal réfractaire tel que le molybdène décapé par un acide et cuit ensuite dans l'hydrogène,
L'expérience a montré que la tache cathodique apparaît sous la forme d'une fine ligne suivant l'intersection de la pièce de fixation de tache cathodique et de la cathode proprement dite, la longueur de cette ligne dépendant de l'intensité du courant* Pour que la dite pièce soit efficace, c'est-à-dire pour qu'elle fixe la tache cathodique au cours du passage de courants d'intensité appréciable, on peut prévoir sur la bague 43 des pièces auxiliaires 45 qui, comme représenté au dessin, sont des nervures radiales fixées à la face interne de la bague 43.
Du point de vue purement thermique, la disposition idéale de la bague 43 serait telle qu'elle assure un contact direct et continu avec la surface intérieure de l'enceinte 25. Du point de vue de la fabrication, il est toutefois difficile d'assurer un tel contact continu sans qu'il ne subsiste de petits espaces entre ces deux pièces.
Ces espaces peuvent être si minces que la matière cathodique ne peut y pénétrer: auquel cas ils constituent un isolement contre le transfert de chaleur*
La Société demanderesse préfère, dans ces conditions, prévoir la bague 43 de telle sorte que sa périphérie soit suffisamment espacée de la paroi interne de l'enceinte pour permettre l'existence d'une mince couche de matière cathodique entre elles* Dane le cas où l'on utilise le mercure, un espace de 2,5 mm. est par exemple considéré comme admissible, car pour un espacement moindre, la tension superficielle du mercure est suffisante pour qu'il ne pénètre pas dans le dit espace.
Ce dispositif possède de plus l'avantage d'empêcher la tache cathodique d'atteindre les parois du récipient, méme dans les cas où elle tend à quitter le dispositif qui la fixe du fait que, comme on le sait, l'arc passe difficilement dans un espace étroit.
Que la pièce de fixation de la tache soit en contact direct avec la paroi de l'enveloppe ou légèrement espacée d'elle comme représenté, on conçoit qu'il ne subsiste qu'un chemin très court que la chaleur doive emprunter pour pas- ser au travers de la masse cathodique, entre la tache cathodique et le radiateur.
Pour cette raison, on assure l'évayacion rapide de la chaleur en prévoyant un radiateur de dimensions appropriées.
<Desc/Clms Page number 6>
Evidemment, une certaine quantité de chaleur est également engendrée dans l'espace de décharge au-dessus de la cathode et particulièrement au voisinage des anodes 12; elle est transmise à la cathode par les parois métalliques de l'enveloppe. Cet effet est réduit dans le mode de construction représenté, du fait qu'on a prévu un chemin relativement long pour la chaleur entre l'espace anodique et les parois de l'enceinte 25. Sur une partie de ce trajet est disposée une pièce annulaire 47 associée à la partie inférieure du tube et qui sert à connecter le tube 25 au cylindre 10. Cette paroi est de préférence constituée par un métal plus mince que le corps principal de l'enveloppe et elle réduit le passage de la chaleur qui risquerait de se propager vers la masse cathodique.
Dans certains cas, on peut renforcer cet% effet d'étranglement en prévoyant la paroi annulaire 47 en alliage fer-chrome dont la conductibilité thermique est moindre que celle de l'enveloppe.
De plus, la partie de l'enveloppe située entre la pièce d'extré- mité 21 et la partie annulaire 47 est sensiblement plus longue qu'il ne serait autrement nécessaire, ce qui diminue le flux calorifique à partir des parois de l'enveloppe adjacentes aux anodes. Grâce à ce dispositif, on réalise une surface relativement froide pour les éolaboussures de mercure consécutives à l'agitation de la masse cathodique par la tache cathodique. De cette manière, la quantité de vapeur engendrée par les éclaboussures de mercure peut être relativement faible.
A l'examen du dessin, on voit que ce tube est particulièrement compact; et du fait que la partie qui confient la cathode a un diamètre moindre que celui du cylindre principal, le radiateur associa ne risque pas de faire trop saillie sur l'enveloppe principale. Pour cette raison, le diamètre du tube est sensiblement le même sur toute sa longueur, ce cpzi est un avantage précieux pour le montage dans un équipement.
Bien qu'on ait représenté et décrit une seule forme de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière, donnée simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que las disposition indiquée ci-dessus, rentreraient comme elle dans le cadre de l'invention.