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Perfectionnements aux tubes à décharge électronique.
L'invention, concerne des tubes à décharge électronique et plus particulièrement des tubes à décharge ayant des électrodes essentiellement planes et parallèles.
L'invention a pour objet principal la construction d'un tube à décharge électronique destiné à être utilisé pour la ultra-haute fréquence, dans lequel le temps de transit des électrons est réduit à un minimum par une distance extrêmement petite des électrodes du tube.
L'invention a encore pour objet un tube à décharge élec- tronique du genre triode dont toutes les électrodes et tous les conducteurs d'amenée de courant sont agencés de façon à consti- tuer des éléments de résonateurs à cavité coaxiaux disposés extérieurement et utilisés comme circuits d'entrée et de sortie du tube.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, des moyens sont prévus pour établir des canaux séparés parallèles pour les composantes haute-fréquence, d'une part, et pour les composantes basse fréquence et courant continu, d'autre part, des lignes de retour des courants d'anode et de grille à pro- ximité de la surface active de la cathode.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention, des moyens sont prévus pour ajuster la distance cathode-drille dans un ensemble à électrodes planes et parallèles âpres fini- tion de toutes les opérations de scellement de verre et de mé tal-verre.
L'invention a encore pour objet l'établissement de la connexion étanche au vide entrela cathode et le reste de 7' en-. semble du tube à un endroit éloigné de la surface active de la cathode de façon à supprimer tout risque d'oxydation ou de dé- térioration de la surface active de la cathode provoquée par l'échauffement nécessaire pour réaliser la connexion étanche au vide.
Bien que l'invention soit particulièrement avantageuse pour les triodes à électrodes planes et parallèles d'une symé- trie axiale, qui, pendant le fonctionnement, utilisent un courant électronique axial et sont employées, soit comme triodes à gril- le négative, soit comme triodes à grille mise à la masse, dans les circuits habituels, elle peut être aussi utilisée pour les tubes à modulation de vitesse ou pour n'importe quel genre de génératrice électronique où une distance extrêmement petite entre une cathode plate et une électrode coopérant avec celle- ci est nécessaire.
L'invention sera décrite à titre d'exemple dans son ap plication à une triode à électrodes planes, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de tubes à symétrie axiale ayant des électrodes planes et parallèles, suivant l'invention.
La figure 3 est une coupe longitudinale, à plus grande é- chelle, de l'ensemble grille-anode du tube représenté schémati- quement à la figure 1.
La figure 3 montre le procédé pour enrouler l'électrode formant la grille.
La figure 4 est une coupe de la pièce terminale du tube.
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La figure 5 est une coupe de l'ensemble constitué par l'é lément de chauffage de la cathode suivant l'invention, cet en- semble étant placé comme une unité dans l'ensemble grille-anode du tube.
La figure 5A est une coupe suivant la ligne 5A-5A de la figure 5.
Les figures 6,6A,6B et 7 montrent des gabarits pour régler la distance cathode-grille.
Les figures 8A et 8B sont des vues des gabarits pour grat- ter le revêtement de la cathode.
La figure 9 est une coupe d'un dispositif coaxial de trans- mission et de liaison pour les différentes électrodes du tube.
Le tube représenté à la figure 1 comprend une enveloppe tu- bulaire en verre 1 comportant les sections cylindriques 2,3 et 4, la pièce terminale 5, et le sommet 6. Un fourreau tubulaire mé- tallique 7 est scellé centriquement dans la pièce terminale 5, ce fourreau contenant l'ensemble 8 constitué par l'élément de chauffage et la cathode qui va être décrit ci-après. L'anode 9 est scellée entre les sections d'enveloppe 2 et 3, tandis que le disque de grille 10 est scellé entre les sections 3 et 4 de l'enveloppe 1. L'anode 9 a la forme d'une pièce métallique ayant essentiellement le contour d'un disque, et une partie inférieure courbée en forme d'une auge 11 entourant la partie centrale pla- te 12 de l'anode.
La partie périphérique 13 de l'anode 9 se trou- ve à l'extérieur de l'enveloppe du tube, et forme une amenée de courant annulaire pour constituer la surface terminale d'un con ducteur tubulaire extérieur d'un résonateur à cavité coaxial'. -Le disque de grille 10 possède une partie extérieure annulaire qui est munie d'une chemise 14 agencée de façon à s'adapter dans l'extrémité cylindrique d'un tube métallique formant une autre partie de la cavité extérieure Une ouverture centrale 15 est prévue dans la partie plate 16 du disque de grille 10, cette ouverture pouvant être un cadre annulaire 66 supportant les fils de grille.
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Le disque cathodique 17 dont la face exposée porte le re- vêtement I7a émettant des électrons, se trouve très près du dis- que de grille 10 et est supporté parc' l'ensemble 8 constitue par l'élément de chauffage et la cathode, L'ensemble comprenant l'a- node 3, la grille 10, l'enveloppe 1 et la pièce terminale b por- tant le fourreau tubulaire métallique 7 sera désigne ci-après par ensemble d'enveloppe"- L'ensemble 8 sera appelé ensemble chauffage-cathode
Le réglage de la distance entre la grille et l'anode qui peut être obtenu en scellant les éléments les uns aux autres dans un tour pour travailler le verre peut respecter les tolé- rances désirées.
Toutefois, des expériences ont démontré qu'il est très difficile d'obtenir l'égalité de la distance extrême- ment petite entre la cathode et la grille qui est nécessaire pour éliminer les effets d s au temps de transit des électrons à plu- sieurs milliers de mégacycles.Ce réglage doit porter sur des distances de l'ordre de quelques cehtièmes de millimètre, et on a trouvé qu'un tel réglage ne peut être effectué avec les tolé- rances désirées par les procédés connus de scellement du verre.
Il est surtout difficile de combiner ce réglage délicat de la distance grille-cathode avec l'autre aondition que l'amenée de courant cathodique doit faire partie d'une cavité coaxiale comprenant le circuit d'entrée du tube, et qu'il s'agit de rédui- re à un minimum les pertes haute fréquence dans ce conducteur d'amenée de courant.
Ce résultat est obtenu suivant l'invention en donnant à l'ensemble chauffage-cathode 8 la forme d'une unité essentielle- ment rigide placée dans un fourreau métallique 7. Le fourreau métallique 7 forme, suivant l'invention, un élément de l'ensemble de l' enveloppe. La. partie inférieure de cet ensemble d'envelop- pe comprenant la pièce terminale 5 avec le fourreau métallique 7 scellé est représentée, à plus grande échelle, à la figure 5.
Sur cette figure, l'ensemble chauffage-cathode 8 est représenté en place dans lefourreau métallique 7.Il comprend un tube métallique annulaire allongé à bourrelets 18'dont le diamètre
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extérieur est légèrement plus petit que le diamètre intérieur du fourreau 7. Le tube 18 comporte, à proximité de ses extrémi tés, deux bourrelets annulaires 19 et 20 servant de 'bagues de guidage pour l'ensemble 8 dans le fourreau 7. Le disque catho dique 17 comporte une partie formant chemise 21, ce disque étant maintenu à une distance correcte du bord supérieur 22 du tube à bourrelets 18 par un certain nombre de fils de support de catho de qui servent en même temps à sa fixation et dont deux) 23 et 24, sont représentés à la figure 5.
La chemise 21 est ainsi te- nue coaxialement par rapport au fourreau métallique 7 et Séparée de celui-ci par un très petit espace annulaire qui forme une ca- pacité suffisante pour conduire les courants à ultra.-hante fré- quence passant à travers la cathode et vers le fourreau métalli- que 7, sans impédance sensible.
Cette disposition présente de nombreux avantages* D'abord) elle donne au fourreau métallique 7 la forme d'un conducteur d'a menée de courant cylindrique parfait pour le disque cathodique 17. Par conséquent, le fourreau 7 est susceptible (le faire par- tie d'un conducteur intérieur d'un résonateur à cavité coaxial d'entrée pour faire fonctionner le tube dans un circuit à ultra- haute fréquence dont le conducteur extérieur peut être formé par un tube métallique 25 (fig.9) fixé à la chemise 14 du disque de grille 10, le disque cathodique 17 et le disque de grille 10 formant l'espace capacitif entre les surfaces terminales de ce résonateur à cavité concentrique.
De cette façon, aucun fil de faible diamètre n'est nécessaire pour établir la liaison élec- trique entre le disque cathodique 17 et les conducteurs exté- rieur et intérieur du résonateur à cavité d'entrée.
D'autre part, la chaleur conduite de la chemise cathodique 21 au fourreau tubulaire 7 est réduite au minimum à cause de l'espace annulaire entre ces éléments excluant un contact métal- lique direct. La conduction métallique de chaleur de la chemise cathodique 21 au tube métallique à bourrelets 22 est également réduite au minimum en supportant la chemise 21 par un grand nombre de faibles fils métalliques dont 23 et 24 sont représen- tés aux figures 5 et 5A @
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Un filaient métallique plat hélicoïdal ou an spirale 23 qui sert d'élément de chauffage cour la cathode,
est fixé àson extrémité extérieure 26 à l'enveloppe cathodique 21 et à son extrémité intérieure 27 au conducteur de filament 28 Le con- ducteur de filament 23 est maintenu axialement et concentrique- ment par rapport au tube à bourrelets 13 par une douille en verre 29 qui est scellée d'une façon étanche au vide au tube 18 et au conducteur 28.
Pour obtenir encore un autre calorifugeage, on a prévu un réflecteur de chaleur 30 à l'extrémité inférieure de la chemise cathodique 21, l'extrémité axiale du filament 20 traversant un trou central dans le réflecteur de chaleur à l'aide d'un manchon céramique 31 qui est fixé au réflecteur de chaleur et au conduc- teur de filament 29 à l'aide de ressorts formés par des fils 32,33
La figure 5 montre l'ensemble chauffage-cathode 5 qui est soudé dans le four eau métallique 7 à son extrémité inférieure par une bague annulaire de soudure 34 La figure montre aussi des parties embouties 35,36 à l'extrémité inférieure du tube àbour relet,
s 18 ainsi que des pièces de distance en bakélite 37,30 et une tige métallique inférieure 39 formant connexionfiche pour l'amenée du courant de chauffage.
Cette tige constituant la fiche pour l'amenée du courant de chauffage est faite après l'évacuation du tube 1. la partie inférieure du tube à bourrelets 18 en-dessous du bourrelet 19 n'est à ce stade pas encore emboutie, et ne contient pas les pièces de distance en bakélite 37,38, ni la tige métallique in- férieure39 lorsque l'ensemble chauffage-cathode est introduit dans lefourreau, métallique 7.
Lorsque l'ensemble chauffage-cathode est prêt à êtreplacé dans le fourreau métallique 7, il faut procéder au réglage exact de la distance'cathode-grille. Cette opération est effectuée par des calibres 'comprenant deux gabarits 40,41, comme il sera dé- crit maintenant en référence aux figures 6,6A.6B et 7
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Une tige de calibrage 42 ayant une longueur calibrée entre ses surfaces terminales (comme représenté à la fig.6) constitue l'un de deux calibres auxiliaires pour ajuster la distance cathode-grille. L'ensemble d'enveloppe décrit ci-des- sus est inséré et serré horizontalement dans la pièce de gauche 43 du gabarit 40, comme indiqué à la figure 6, où on a.
représen té les contours de l'enveloppe 1, de l'anode 9 de l'anneau de grille 10 et du fourreau métallique 7. La tige de calibrage 4 ayant la longueur L est glissée dans un dispositif à vis micro- métrique 44 (voir fig.6B) en introduisant l'extrémité droite de la tige 42 dans le fourreau métallique 7 se trouvant sur le ga- barit. La vis micrométrique 44 est alors tournée en déplaçant la tige ensemble avec celle-ci axialement vers la gauche, jusqu' à ce que l'extrémité gauche de la tige touche la partie plate 16 de la grille à l'intérieur de l'ensemble. Ce contact est de pré- férence indiqué par une lampe témoin 45, comme représenté sché- matiquement à la figure 6. La vis micrométrique est alors blo- quée, et la tige 42 est enlevée du gabarit.
Il est entendu, que l'élément 43 est isolé de la base 46 et de l'élément 44 par une pièce d'isolement 47, cet isolement étant shunté par la lampe 45 et la batterie 48 qui sont branchées en série.
L'ensemble chauffage-cathode est alors placé sur un- deu xième gabarit 41 dont la longueur L' est inférieure à la longueur L de la tige de calibrage 42 d'une valeur correspondant à la distance désirée entre la cathode et la grille. Etant donné que l'ensemble 8 est beaucoup plus court que et 1 il doit être complété par une deuxième tige de calibrage plus courte 49 munie d'une tête de serrage 50 dans laquelle est serrée la partie ter- minale du conducteur de filament 28 de façon à obtenir la dis tance correcte L entre le disque cathodique 17 et l'épaulement de calibrage 51 de la tige 49.
Ensuite, l'unité entière ayant la longueur L et comprenant l'ensemble chauffage-cathode plus la tige de calibrage complé- mentaire attachée 49 est enlevé du gabarit 41 et glissé dans le gabarit 40 en introduisant l'ensemble chauffage-cathode dansle
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bloc 52 et le fourreau métallique 7, jusqu' à ce que l'épaulement 51 s'applique contre la face de la vis micrométrique bloquée. 'La. distance grille-cathode obtenue de cette façon est évidemment L moins L1 c'est-à-dire la distance désirée.
Dans cette position, l'ensemble chauffage-cathode 2 est soudé ou brasé en 34 (voir fig.5) au fourreau métallique 7 et letube est prêt pour l'évacuation et le traitement. Apres cette opération, les parties extérieures du tube sont nettoyées et argentées, la tige métallique inférieure 39 et les pièces de distance en bakélite 37,38 sont introduites, et l'extrémité du tube à bourrelets 18 est emboutie en 35 et 36 comme décrit pré- cédemment pour l'ensemble fini de la figure 5.
Le tube est maintenant prêt à l'usage et peut êtremonta dans un ensemble approprié de tubes métalliques 25 et 53 (voit; fig.9 complétant les résonateurs à cavité coaixaux qui doivent être reliés aux bagues extérieures de l'anode 9 et de la grille 10, et au fourreau métallique 7. L'amenée de la tension de chauf- fage se fait convenablement par la. tige inférieure39 de l'en- semblechauffage-cathode.
Les différents conducteurs et éléments du tube, notamment ceux qui sont scellés au verre, devraient être de préférence en un alliage tel que Sylvania 4 alloy comportant 38 à 44% de nickel, 4 à 8% de chrome, le reste étant .essentiellement du fer, plus l'addition d'un faiblepourcentage d'un autremétal, tel qu'aluminium, zirconium, calcium ou béryllium, et la surface ex térieure des conducteurs devrait être revêtue d'un métal à faible résistance, tel nue du cuivre, On a trouvé également que à cause des dimensions critiques et précises nécessaires pour les tubes du genre décrit l'épaisseur du revêtement cathodique 17a émet- tant des électrons doit être exactement calibréa A cet effet,
l'ensemble chauffage-cathode S 'oeuf être placé dans un bloc gabarit en V.60 (voir fig. SA et 8B)
Ce bloc a. une rainure en V.61 pour recevoir 7¯'ensemble chauffage-cathode, et est pourvu d'une plaque butée 62 contre
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laquelle s'applique l'ensemble chauffage-cathode 8, comme indi qué à la figure 8B. Le revêtement cathodique 17a dépasse alors légèrement l'extrémité opposée de la rainure 67 Le cas échéant, la rainure 61 du bloc 60 peut être munie d'évidements pour re- cevoir les bourrelets 19 et 20. Lorsque on enduit la cathode, le premier revêtement est de préférence fait trop fort, de telle façon qu'une certaine épaisseur de ce revêtement cathodique dé- passe l'extrémité plate de droite du bloc 60.
Ce surplus peut alors être enlevé en grattant, comme indiqué,avec la lame 63 dont le bord tranchant 64 s'applique contre l'extrémité 65 du gabarit, l'excédent du revêtement actif étant alors exactement enlevé en déplaçant la lame 63 verticalement vers le haut et vers le bas.Cette opération de grattage supprime non seulement le problème toujours existant d'un revêtement inégal d'épais- seur incertaine, mais assure encore une surface égale et lisse qui est rigoureusement parallèle à la grille 10, même si le dis- que 17 même n'est pas aligné et 3.'est pas perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ensemble cathodique.
Etant donné que la grille doit être également parfaitement plane et parallèle à la surface de la plaque et de la cathode, elle devrait être faite de la manière représentée à la figure 3.
Chaque grille est constituée par un disque plat en molybdène 66 ressemblant à une rondelle, des fils parallèles en tungstène 67 s'étendant à travers l'ouverture centrale. La figure 3 mantre le disque pendant la fabrication, Deux grilles sont faites à la fois en appliquant deux rondelles en molybdène 66 sur des faces opposées d'un bloc gabarit 68, les rondelles 66 étant fi- xées d'une façon convenable sur lesdites faces opposées du bloc.
Le fil fin de grille 69 est alorsenroulé autour du bloc en lais- sant une distance appropriée entre les spires, puis les fils sont soudés, ou brasés à l'or sur la face plate de chaque rondelle, de préférence dans une atmosphère non oxydante. Le fil enroulé peut alors être coupé à la périphérie de chaque rondelle de façon à constituer une grille ayant la forme d'un cadre plat annulaire
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à travers une face duquel s'étendent les fils parallèles de grille 67, à des distances déterminées.
Le cas échéant, chaque rondelle 68 peut être fendue et maintenue dans une position contractée pendant l'opération d'enrouler et, de forcer la grille, de telle façon que, lorsque la grillefinie est enlevée du 'bloc d'enroulement 68 la rondelle 63 tend à s'étendre et à augmer ter la dimension de sa circonférence, en maintenant ainsi les fils de grille bien tendus.La grille finie peut alors être centrée.et fixée au disque de grille 10 à l'aide d'une série d'oeillets. Par la fabrication de la grille sous forme d'un élément séparé) on obtient une simplification de l'assemblage étant donné qu'on supprime ainsi des supports relativement com- pliqués et peu sûrs pour le montage de la grille.
En outre, il est possible avec cette disposition, d'obtenir l'ensemble à dis- que sous forme d'un ensemble individuel, tel que représenté à la figure 2, les trois sections en verre et les deux disques métal- liques étant assemblés dans un gabarit céramique appoprié le scellement des disques au. verre étant effectué par chauffage par induction à haute fréquence.
Dans le fabrication de l'ensemble chauffage-cathode (voir fig.5), ledisque 17 avec sa paroi cylindrique 21 peut être en nickel, et son diamètreextérieur doit être légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 7.On obtient ainsi un petit inter- valle annulaire entre les éléments 7 et 18 qui sert de capacité de couplage entre la cathode proprement dite 17a et le fourreau métallique cathodique 7. On constitue de cette façon un chemin de retour ayant une impédance suffisamment faible pour tous les courants à haute fréquence qui, autrement, tâcheraient de passer par les fils de support 23 et 24. Par conséquent, Ses fils peu- vent, suivant l'invention, avoir un diamètre extrêmement faible, en réduisant ainsi au minimum la chaleur soustraite de la catho- de.
Pour maintenir encore davantage la chaleur dans la coupelle cathodique, le réflecteur de chaleur 30 est, bien entendu, tenu
1 par le tube isolant en matière céramique 31 de façon à/isoler
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de l'extrémité 27 du conducteur d'amenée du courant de chauffage et la périphérie dudit réflecteur 30 peut être munie de trois bossages de telle façon que le contact avec la partie inférieure du bord 21 a lieu seulement par trois surfaces très limitées.
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Improvements to electronic discharge tubes.
The invention relates to electronic discharge tubes and more particularly to discharge tubes having essentially planar and parallel electrodes.
The main object of the invention is the construction of an electronic discharge tube for use for ultra-high frequency, in which the transit time of the electrons is reduced to a minimum by an extremely small distance from the electrodes of the tube.
A further subject of the invention is an electronic discharge tube of the triode type, all of the electrodes and all of the current supply conductors of which are arranged so as to constitute elements of coaxial cavity resonators disposed externally and used as. tube inlet and outlet circuits.
According to another characteristic of the invention, means are provided for establishing separate parallel channels for the high-frequency components, on the one hand, and for the low-frequency and direct-current components, on the other hand, return lines. anode and gate currents near the active surface of the cathode.
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According to another characteristic of the invention, means are provided for adjusting the cathode-dril distance in a set of flat parallel electrodes after completion of all the glass and metal-glass sealing operations.
A further object of the invention is the establishment of the vacuum-tight connection between the cathode and the remainder of the 7 'in-. appears from the tube at a location remote from the active surface of the cathode so as to eliminate any risk of oxidation or deterioration of the active surface of the cathode caused by the heating required to make the vacuum-tight connection.
Although the invention is particularly advantageous for triodes with planar parallel electrodes of axial symmetry, which, during operation, use an axial electronic current and are employed either as negative grill triodes or as grid triodes grounded, in the usual circuits, it can also be used for the tubes with modulation of speed or for any kind of electronic generator where an extremely small distance between a flat cathode and an electrode cooperating with that - this is necessary.
The invention will be described by way of example in its application to a triode with flat electrodes, with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic view of a set of axially symmetrical tubes having flat and parallel electrodes, according to the invention.
FIG. 3 is a longitudinal section, on a larger scale, of the grid-anode assembly of the tube shown schematically in FIG. 1.
Figure 3 shows the process for winding the electrode forming the grid.
Figure 4 is a sectional view of the end piece of the tube.
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FIG. 5 is a sectional view of the assembly constituted by the heating element of the cathode according to the invention, this assembly being placed as a unit in the grid-anode assembly of the tube.
Figure 5A is a section taken on line 5A-5A of Figure 5.
Figures 6,6A, 6B and 7 show templates for adjusting the cathode-grid distance.
Figures 8A and 8B are views of the jigs for scraping the coating from the cathode.
FIG. 9 is a sectional view of a coaxial transmission and connection device for the various electrodes of the tube.
The tube shown in Figure 1 comprises a tubular glass casing 1 comprising the cylindrical sections 2, 3 and 4, the end piece 5, and the top 6. A tubular metal sleeve 7 is sealed centrally in the end piece. 5, this sheath containing the assembly 8 constituted by the heating element and the cathode which will be described below. The anode 9 is sealed between the casing sections 2 and 3, while the grid disc 10 is sealed between the sections 3 and 4 of the casing 1. The anode 9 has the shape of a metal part having essentially the outline of a disc, and a curved lower part in the form of a trough 11 surrounding the flat central part 12 of the anode.
The peripheral part 13 of the anode 9 is located outside the casing of the tube, and forms an annular current feed to constitute the end surface of an outer tubular conductor of a coaxial cavity resonator. '. -The grid disc 10 has an annular outer part which is provided with a jacket 14 arranged to fit into the cylindrical end of a metal tube forming another part of the outer cavity A central opening 15 is provided in the flat part 16 of the grid disc 10, this opening possibly being an annular frame 66 supporting the grid wires.
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The cathode disc 17, the exposed face of which bears the electron emitting coating 17a, is located very close to the grid disc 10 and is supported by the assembly 8 constituted by the heating element and the cathode. 'assembly comprising the node 3, the grid 10, the casing 1 and the end piece b carrying the tubular metal sheath 7 will be referred to hereinafter as the casing assembly "- The assembly 8 will be called the assembly cathode heater
The adjustment of the distance between the grid and the anode which can be obtained by sealing the elements to each other in a lathe to work the glass can meet the desired tolerances.
However, experiments have shown that it is very difficult to achieve the equality of the extremely small distance between the cathode and the grid which is necessary to eliminate the effects of the transit time of electrons at several thousand. This adjustment must cover distances of the order of a few hundredths of a millimeter, and it has been found that such an adjustment cannot be effected with the desired tolerances by known glass sealing methods.
It is above all difficult to combine this delicate adjustment of the grid-cathode distance with the other condition that the cathode current supply must form part of a coaxial cavity comprising the input circuit of the tube, and that it s' This is to reduce to a minimum the high frequency losses in this current supply conductor.
This result is obtained according to the invention by giving the heating-cathode assembly 8 the form of an essentially rigid unit placed in a metal sleeve 7. The metal sleeve 7 forms, according to the invention, an element of the entire envelope. The lower part of this casing assembly comprising the end piece 5 with the sealed metal sleeve 7 is shown, on a larger scale, in FIG. 5.
In this figure, the heater-cathode assembly 8 is shown in place in the metal sleeve 7. It comprises an elongated annular metal tube with beads 18 ′ whose diameter
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outside is slightly smaller than the inside diameter of the sleeve 7. The tube 18 comprises, near its ends, two annular beads 19 and 20 serving as' guide rings for the assembly 8 in the sleeve 7. The cathode disc dique 17 comprises a part forming a jacket 21, this disc being kept at a correct distance from the upper edge 22 of the beaded tube 18 by a certain number of catho support wires which serve at the same time for its fixing and two of which) 23 and 24, are shown in Figure 5.
The jacket 21 is thus held coaxially with respect to the metal sheath 7 and separated from the latter by a very small annular space which forms sufficient capacity to conduct the ultra-high frequency currents passing through the liner. cathode and to the metal sleeve 7, without appreciable impedance.
This arrangement has many advantages * First) it gives the metal sleeve 7 the shape of a perfect cylindrical current conductor for the cathode disc 17. Consequently, the sleeve 7 is likely (to do so by- tie of an inner conductor of a resonator with coaxial input cavity to operate the tube in an ultra-high frequency circuit whose outer conductor can be formed by a metal tube 25 (fig. 9) attached to the jacket 14 of the grid disc 10, the cathode disc 17 and the grid disc 10 forming the capacitive space between the end surfaces of this concentric cavity resonator.
In this way, no small diameter wire is required to establish the electrical connection between cathode disc 17 and the outer and inner conductors of the input cavity resonator.
On the other hand, the heat conducted from the cathode jacket 21 to the tubular sleeve 7 is reduced to a minimum because of the annular space between these elements excluding direct metal contact. The metal conduction of heat from the cathode jacket 21 to the metal beaded tube 22 is also reduced to a minimum by supporting the jacket 21 by a large number of weak metal wires of which 23 and 24 are shown in Figures 5 and 5A @
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A helical flat metal wire or a spiral 23 which serves as a heating element in the cathode,
is fixed at its outer end 26 to the cathode casing 21 and at its inner end 27 to the filament conductor 28 The filament conductor 23 is held axially and concentrically with respect to the beaded tube 13 by a glass sleeve 29 which is vacuum sealed to tube 18 and conductor 28.
To obtain yet another thermal insulation, a heat reflector 30 is provided at the lower end of the cathode jacket 21, the axial end of the filament 20 passing through a central hole in the heat reflector by means of a sleeve. ceramic 31 which is fixed to the heat reflector and to the filament conductor 29 by means of springs formed by wires 32,33
Figure 5 shows the heater-cathode assembly 5 which is welded in the metal water furnace 7 at its lower end by an annular welding ring 34 The figure also shows stamped parts 35, 36 at the lower end of the reletted tube. ,
s 18 as well as distance pieces in bakelite 37,30 and a lower metal rod 39 forming a connection plug for the supply of the heating current.
This rod constituting the plug for the supply of the heating current is made after the evacuation of the tube 1. the lower part of the beaded tube 18 below the bead 19 is not yet stamped, and does not contain not the bakelite distance pieces 37,38, nor the lower metal rod 39 when the heater-cathode assembly is introduced into the metal sleeve 7.
When the heater-cathode assembly is ready to be placed in the metal sleeve 7, the exact distance between the cathode and the grid must be adjusted. This operation is carried out by gauges' comprising two gauges 40,41, as will now be described with reference to FIGS. 6,6A.6B and 7.
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A sizing rod 42 having a calibrated length between its end surfaces (as shown in Fig. 6) constitutes one of two auxiliary gauges for adjusting the cathode-grid distance. The casing assembly described above is inserted and clamped horizontally in the left part 43 of the jig 40, as shown in Figure 6, where we have.
shows the contours of the casing 1, of the anode 9 of the grid ring 10 and of the metal sleeve 7. The calibrating rod 4 having the length L is slipped into a micrometric screw device 44 (see fig.6B) by inserting the right end of the rod 42 into the metal sleeve 7 located on the template. Micrometer screw 44 is then rotated by moving the rod together therewith axially to the left, until the left end of the rod touches the flat portion 16 of the grid inside the assembly. This contact is preferably indicated by an indicator lamp 45, as shown schematically in FIG. 6. The micrometer screw is then locked, and the rod 42 is removed from the jig.
It is understood that the element 43 is isolated from the base 46 and from the element 44 by an isolation part 47, this isolation being shunted by the lamp 45 and the battery 48 which are connected in series.
The heater-cathode assembly is then placed on a second jig 41, the length L 'of which is less than the length L of the calibration rod 42 by a value corresponding to the desired distance between the cathode and the grid. Since the assembly 8 is much shorter than and 1 it must be completed with a second shorter sizing rod 49 provided with a clamping head 50 in which is clamped the end part of the filament conductor 28 of so as to obtain the correct distance L between the cathode disc 17 and the calibration shoulder 51 of the rod 49.
Next, the entire unit having the length L and comprising the heater-cathode assembly plus the attached complementary sizing rod 49 is removed from jig 41 and slid into jig 40 by inserting the heater-cathode assembly into the jig.
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block 52 and the metal sleeve 7, until the shoulder 51 rests against the face of the locked micrometric screw. 'The. grid-cathode distance obtained in this way is obviously L minus L1, that is to say the desired distance.
In this position, the heater-cathode assembly 2 is welded or brazed at 34 (see fig. 5) to the metal sheath 7 and the tube is ready for evacuation and treatment. After this operation, the outer parts of the tube are cleaned and silvered, the lower metal rod 39 and the bakelite distance pieces 37,38 are introduced, and the end of the beaded tube 18 is stamped at 35 and 36 as described above. - previously for the finite set of figure 5.
The tube is now ready for use and can be mounted in a suitable set of metal tubes 25 and 53 (see; fig. 9 completing the coaxial cavity resonators which are to be connected to the outer rings of the anode 9 and the grid 10, and to the metal sheath 7. The heating voltage is supplied conveniently via the lower rod 39 of the heating-cathode assembly.
The various conductors and elements of the tube, especially those which are sealed to glass, should preferably be made of an alloy such as Sylvania 4 alloy comprising 38 to 44% nickel, 4 to 8% chromium, the remainder being essentially iron. , plus the addition of a small percentage of another metal, such as aluminum, zirconium, calcium or beryllium, and the outer surface of the conductors should be coated with a low-resistance metal, such as copper. also found that because of the critical and precise dimensions required for tubes of the kind described the thickness of the electron-emitting cathode coating 17a must be exactly calibrated.
the heating-cathode assembly S 'egg be placed in a template block in V.60 (see fig. SA and 8B)
This block has. a V-shaped groove.61 to receive 7 ¯ heating-cathode assembly, and is provided with a stop plate 62 against
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which applies to the heater-cathode assembly 8, as indicated in FIG. 8B. The cathode coating 17a then protrudes slightly from the opposite end of the groove 67 Where appropriate, the groove 61 of the block 60 can be provided with recesses to receive the beads 19 and 20. When the cathode is coated, the first coating is preferably made too strong, so that a certain thickness of this cathode coating exceeds the right flat end of block 60.
This excess can then be removed by scraping, as indicated, with the blade 63 whose cutting edge 64 rests against the end 65 of the jig, the excess of the active coating then being exactly removed by moving the blade 63 vertically towards the up and down. This scraping operation not only removes the ever-existing problem of an uneven coating of uncertain thickness, but still ensures an even and smooth surface which is strictly parallel to the grid 10, even if the dis - that 17 itself is not aligned and 3. is not perpendicular to the longitudinal axis of the cathode assembly.
Since the grid must also be perfectly flat and parallel to the surface of the plate and the cathode, it should be made as shown in Figure 3.
Each grid is formed by a flat molybdenum disc 66 resembling a washer, parallel tungsten wires 67 extending through the central opening. Figure 3 covers the disc during manufacture. Two grids are made at a time by applying two molybdenum washers 66 to opposite faces of a jig block 68, the washers 66 being suitably attached to said faces. opposites of the block.
The fine grid wire 69 is then wound around the block leaving an appropriate distance between the turns, then the wires are soldered, or gold brazed to the flat face of each washer, preferably in a non-oxidizing atmosphere. The wound wire can then be cut at the periphery of each washer so as to constitute a grid having the shape of an annular flat frame.
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through a face of which extend the parallel grid son 67, at determined distances.
If desired, each washer 68 may be split and held in a contracted position during the operation of winding and forcing the grid, such that when the finished grid is removed from the winding block 68 the washer 63 tends to expand and increase the size of its circumference, thus keeping the grid wires taut. The finished grid can then be centered and secured to the grid disc 10 with a series of eyelets. By manufacturing the grid as a separate element, the assembly is simplified, since relatively complicated and unsafe supports are thus eliminated for mounting the grid.
Furthermore, it is possible with this arrangement, to obtain the disc assembly as an individual assembly, as shown in figure 2, the three glass sections and the two metal discs being assembled. in an appropriate ceramic jig the sealing of the discs to. glass being made by high frequency induction heating.
In the manufacture of the heating-cathode assembly (see fig. 5), the disc 17 with its cylindrical wall 21 can be made of nickel, and its external diameter must be slightly less than the internal diameter of the tube 7. This gives a small inter- annular valle between the elements 7 and 18 which serves as a coupling capacitor between the actual cathode 17a and the cathode metal sheath 7. In this way, a return path is formed having a sufficiently low impedance for all the high frequency currents which, otherwise, would attempt to pass through the support wires 23 and 24. Therefore, its wires may, according to the invention, have an extremely small diameter, thus minimizing the heat withdrawn from the cathode.
To further maintain heat in the cathode cup, the heat reflector 30 is, of course, required
1 by the insulating ceramic tube 31 so as to / isolate
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of the end 27 of the conductor for supplying the heating current and the periphery of said reflector 30 may be provided with three bosses so that contact with the lower part of the edge 21 takes place only through three very limited surfaces.