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SCELLEMENTS POUR TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE
La présente invention se rapporte à la fabrication.de scellements étanches pour tubes à décharge électronique et aux tubes comportant de tels scellements.
,La fabrication d'un scellement hermétique entre surfaces de cuivre, grâce à l'interposition, entre lesdites surfaces, d'une couche d'or, sous forme de feuille, de fil, ou d'or obtenu par dé- pôt électrolytique, à leur pressage et à leur chauffage est bien connue. La formation d'un scellement hermétique satisfaisant dé- pend de la diffusion de l'or dans le cuivre et cette dernière a lieu à une température très inférieure au point de fusion de l'or et, par conséquent, du cuivre. A 400 0. par exemple, l'opération ne prend que quelques minutes. La pression nécessaire pendant le chauffage n'est pas très grande.
Toutefois si l'on a à exécuter un scellement hermétique de ce genre pendant l'opération de ouis-
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son nécessaire au dégazage de l'enveloppe, au cours du vidage du tube, il est indispensable que les surfaces entre lesquelles le joint doit être formé soient maintenues étroitement l'une sur l'autre, de manière à former un scellement pratiquèrent étanche au vide, avant que la chaleur soit appliquée pour 3'obtention de scellement permanent. Ceci est nécessaire afin de préserver les parties internes du tube des gaz chauds.
Il y a eu jusqu'à présent quelques restrictions à l'utilisation du type ci-dessus de scellements hermétiques en ce que les parties à joindre doivent être de forme et de diamètre tels qu'une presse puisse être appliquée aux pièces, sans exercer de tension indésirable sur les parties de verre de l'enveloppe et que ladite presse puisse être enlevée du tube terminé. Ceci im- pliquait que le scellement hermétique entre surfaces de cuivre devait être fait sur un diamètre supérieur à, celui de toute autre partie du tube. Ceci était désavantageux à la fois au point de vue des dimensions du tube et à celui du fonctionnement du cir- cuit dont ledit tube faisait partie.
Conformément à certaines caractéristiques de l'inven- tion, le procédé de fabrication du tube à vide comporte l'assem- blage de deux pièces métalliques dont les surfaces juxtaposées sont parallèles à l'axe du tube, lesdites surfaces juxtaposées comportant entre elles un second métal susceptible de se diffuser aisément dans le métal desdites pièces, à une température très au-dessous du point de fusion de l'un ou de l'autre métal, l'a- daptation d'un manchon sur lesdites parties, la création d'une différence de dilatation thermique entre lesdites pièces et ledit manchon, de manière à obtenir un effet de serrage radial à une température inférieure à environ 200 C.
ledit serrage radial étant suffisant pour l'obtention d'un joint hermétique et le chauf- fage desdites pièces suffisamment pour que ledit second métal se diffuse à l'intérieur desdites pièces en formant un joint hermé- tique permanent.
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Si les pièces à joindre sont entièrement en cuivre, le manchon extérieur peut être en acier et il doit s'adapter étroite- ment autour des pièces à joi'ndre. Cette adaptation étroite peut être obtenue par un usinage précis auquel cas le cuivre se dilate suffisamment au moins pendant les premiers 200 C. d'augmentation de température au-dessus de la température ambiante, pour former un joint hermétique temporaire et le vidage du tube peut avoir lieu sans danger que les gaz endommagent les parties internes dudit tube.
Toutefois, si l'on ne peut garantir la précision d'usinage on fait le manchon d'acier d'un diamètre inférieur , à froid, au diamètre extérieur des pièces 4 joindre et on le glisse sur lesdites pièces avant que le traitement du tube ne commence, en le dilatant par la chaleur et en le laissant se refroidir partiellement en place.
Un joint hermétique peut cependant être obtenu entre des pièces d'un métal autre que le cuivre, par exemple d'un alliage nickel-fer, à 50 eu ( ou d'un alliage analogue de coefficient de dilatation convenable pour le scellement dans le verre) par diffu- sion d'or, pourvu que lesdites pièces soient revêtues de cuivre.
Toutefois, un tel alliage a un faible coefficient de dilatation thermique et, dans ce cas, la gaine extérieure est maintenue froide et les pièces sont chauffées.
Pour faciliter l'application et le retrait du manchon extérieur, les surfaces extérieures des pièces à joindre et la surface intérieure dudit manchon extérieur sont de préférence légè- rement coniques.
Si un joint hermétique a été obtenu pendant le temps que la température a mis pour atteindre environ 200 C. il y a en géné- ral peu de danger d'endommagement des pièces internes du tube par les gaz chauds, mais, pour plus de sûreté, il est préférable que le scellement se fasse dans la première étape de chauffage, entre 50 et 100 0.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des-
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aription suivante et à l'examen des dessins joints qui en repré- sentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif-, un mode de réalisation.
La figure 1 représente un tube à vide comportant un joint hermétique conforme à certaines caractéristiques de l'inven- tion.
La figure 2 représente séparément l'anode, une bague sceller à l'anode et un manchon utilisés pour la confection du joint entre ces pièces.
Sur les dessins, le tube à vide complet comporte une anode de cuivre 1, une grille 2 supportée par un disque de grille 3 et une cathode 4 supportée par un disque de cathode 5; les dis- ques 3 et 5 sont scellés aux pièces de verre 6 et 7 et une pièce de verre en forme d'ampoule 8 est scellée au disque 5. Un élément chauffant en spirale 9 est supporté sur les fils de connexion 10, 11, soudés aux pièces de connexion 12, 13, scellées à travers l'ampoule 8. Un anneau de cuivre 14, à bords amincis, est scellé 8 la pièce de verre 7.
On assemble tout d'abord les pièces du tube autres que l'anode et on les joint ensemble, avec un queusot de verre, (non représenté) fixé à la partie d'ampoule 8, pour permettre le vidage du tube. Pour sceller l'anneau de cuivre 14 à l'extérieur de l'anode 1, ledit anneau 14 a été revêtu à son intérieur d'or, par traitement électrolytique et la partie de l'anode à laquelle l'anneau 14 doit être scellé a été revêtue de façon analogue.
On place alors l'anode 1 à l'intérieur de l'anneau 14, de manière à obtenir la juxtaposition des surfaces revêtues d'or et on règle la position de l'anode, de manière à ce qu'elle soità la dis- tance correcte de la grille 2. Un manchon d'acier 15 comporte une surface intérieure légèrement conique et son diamètre inté- rieur est inférieur au diamètre extérieur de l'anneau 14. Le manchon 15 est chauffé, de manière à ce qu'il se dilate, on le glisse par dessus l'anneau 14 et on le laisse se contracter.
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Le tube à vide assemblé est alors soumis à l'opération usuelle de cuisson du verre, au cours de laquelle l'anode de cuivre 1 et l'anneau 14 se dilatent,davantage que le manchon 15, ce qui maintient la pression entre l'anneau 14 et l'anode 1. Pendant cette opération, le tube peut être vidé à travers le queunot de verre fixé à la partie d'ampoule 8. Pendant ce chauffage, l'or se diffuse dans le cuivre et termine le joint étanche, après quoi le manchon 15 peut être enlevé. La forme conique de l'inté- rieur dudit manchon 15 facilite à la fois son application et son enlèvement.
Si l'anode 1 et l'anneau 14 sont usinés avec une pré- cision suffisante, l'opération préliminaire destinée à assurer la contraction du manchon 15 sur les deux pièces assemblées peut n'être pas nécessaire. Il suffit qu'un joint étanche temporaire soit produit à une température inférieure à celle à laquelle les parties internes du tube peuvent être endommagées par contact avec des gaz susceptibles de réagir sur elles.
Si, par conséquent, @ l'anode 1 et l'anneau 14 s'ajustent oonenablement à l'origine, le cuivre se dilatera suffisamment, au moins pendant les premiers 200 de chauffage, et de préférence pendant les premiers 50 ou 100 au-dessus de la température ambiante, pour que le joint ne présente pas de fuite et le vide peut alors être établi avant que les gaz aient eu l'occasion d'endommager l'intérieur du tube.
Un joint hermétique peut être produit entre des pièces d'un alliage convenable pour le scellement dans le verre, tel qu'un alliage nickel-fer à 50 %, si ledit alliage est tout d'abord revê- tu de cuivre et qu'on place l'or entre les pièces, alors que celles-ci sont chauffées et maintenues en contact étroito Toute- fois, le nickel-fer se dilate moins que la plupart des autres métaux, de sorte que, si l'anode 1 et l'anneau 14 sont faits de nickel-fer revêtu de cuivre, le manchon 15 doit être maintenu froid quand la chaleur est appliquée à l'anode 1. Si l'anneau 14 est en un alliage tel que le nickel-fer, il n'est, bien entendu, pas né-
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cessaire qu'il soit muni d'un bord aminci en vue de son scelle- ment à la pièce de verre 7.
On remarquera que, grâce à. l'utilisation du mode de confection de joint hermétique ci-dessus décrit, il est possible d'utiliser une anode qui, non seulement ne soit pas de diamètre supérieur à celui du reste du tube, mais même qui soit de diamè- tre inférieur.
De la sorte, le tube représenté à la figure1 peut faire partie d'une ligne coaxiale, sans qu'il soit nécessaire de faire accomplir un grand détour aux courants à haute fréquence qui, bien entendu, s'écoulent à la surface du métal. Ainsi, l'a- node est jointe à un tube intérieur 16, constituant le conducteur intérieur d'une ligne coaxiale et les disques 3 et 5 sont joints à d'autres tubes, 17 et 18. Le circuit anode-grille peut alors être accordé au moyen d'un piston annulaire 19 et le circuit cathode-grille au moyen d'un piston annulaire 20.