<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE A VIDE DU TYPE A TRES HAUTE FREQUENCE.
La présente invention est relative à des tubes à décharge électronique à vide du type à très haute fréquence et, spécialement, à ceux connus sous le nom de tubes " Lighthouse ", dans lequel les électrodes sont espacées d'une distance très faible pour permettre un temps de transit extrêmement court des électrons entre les élec- trodes. Plus particulièrement, l'invention envisage un dispositif de montage assurant un espacement précis entre la cathode et la grille de tels tubes.
L'un des objets de l'invention est d'obtenir un dispositif de montage pour la cathode et la grille permettant un espacement extrêmement réduit entre lesdites électrodes sans variation dudit espacement dû à l'échauffement ou à d'autres conditions. Des tubes à vide pouvant supporter des puissances importantes ont été étudiés antérieurement en vue de leur utilisation en très haute fréquence.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans lesdits tubes, les électrodes sont extrêmement voisines de ma- nière qu'on obtienne un temps de transit des électrons très court.
De tels tubes, lorsqu'ils comportent des électrodes parallèles plates sont généralement connus sous le nom de tubes " Lighthouse ". Ils comportent généralement une cathode, une grille et une anode et ont été utilisés, par exemple, comme oscillateur et comme amplificateur.
Les électrodes sont généralement construites dans un système de ca- vité résonnante, une telle cavité étant prévue, par exemple, pour le circuit grille-cathode, et une autre cavité correspondant au circuit grille-anode.
En raison du fa,it que la grille est placée à une distance extrêmement réduite de la cathode dans de tels tubes, cette distance étant, par exemple, de l'ordre de 125/1000 de mm, un problème impor- tant dans la construction et l'établissement desdites électrodes est de prévoir des organes convenables pour établir et maintenir de fa- çon précise l'espacement étant donné qu'une variation très faible de l'espacement au cours du fonctionnement en raison de l'échauffement ou d'autres conditions produirait une variation indésirable des ca- ractéristiques du tube. Une difficulté rencontrée antérieurement dans le montage de telles électrodes était la dilatation thermique non uni- forme de la, matière qui provoque des variations indésirables de l'es- pacement entre la cathode et la grille.
Suivant certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu des organes pour le montage de la grille et de la cathode dans une position relative convenable de telle manière que l'espacement entre lesdites électrodes puisse être établi avec précision sans va- riation. On y parvient en fixant la grille à un support et en pré- voyant une cathode en recouvrant la surface d'un support isolant faisant face à la grille d'une substance émettrice d'électrons. En vue d'obtenir l'espacement électrique désiré entre la grille et la cathode, il est prévu sur le support de ladite cathode un bord en
<Desc/Clms Page number 4>
saillie ou autre élément d'espacement dont l'une des surfaces est . en contact avec le support'de la grille.
De préférence, le support de cathode est en forme de cuvette, le bord de ladite cuvette étant maintenu contre le support de grille et la surface supportant la cathode étant soulevée à partir d'un point central du support de ladite cathode. En dimensionnant de façon précise le support de cathode par rapport à la grille et à son support, on obtient l'es- pacement extrêmement réduit désiré entre ladite cathode et ladite grille.
On préfère établir,le support de cathode dans une matière céramique ou en verre susceptible de supporter une température élevée et comportant un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible. En choisissant une structure céramique de verre à forte teneur en silice et de coefficient de dilatation thermique très faible, toute tendance à la variation de la distance entre la cathode et la grille est pratiquement éliminée et les électrodes gardent de façon précise leur espacement malgré les variations de température. De plus, toute tendance qui peut exister à la dilata- tion thermique est automatiquement compensée en raison de la forme du support de cathode.
En vue du chauffage de la cathode, l'élément sur lequel la ,matière de ladite cathode est placée est de préférence muni d'une partie en creux du côté:opposé à la grille, un'élément de chauffage de la cathode étant inséré dans ladite partie en creux.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui repré- sentent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de mise en oeuvre de ladite invention.
La figure 1 est une coupe transversale en perspective sui- vant la ligne 1-1 de la figure 2, représentant un dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines caractéristiques de l'in- vention.
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 2 est une vue du dessus du dispositif représen- té à la figure 1 .
La figure 3 représente la grille utilisée dans le disposi- tif des figures 1 et 2 .
La figure 4 est une coupe transversale de la grille sui- vant la ligne 4-4 de la, figure 3 .
La figure 5 est une vue du dessus d'un anneau ou d'une rondelle utilisé pour maintenir la grille dans le dispositif des figures 1 et 2 .
La figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la figure 5 .
La figure 7 représente une structure grille-cathode mon- tée suivant certaines caractéristiques de l'invention et contenue dans un tube à, vide.
On considérera tout d'abord les figures 1 et 2 . Sur les- dites figures, il est prévu une grille 1 qui peut être construite comme représenté sur les figures 3 et 4 à l'aide de fils de grille habituels 2 fixés dans un support convenable 3 qui peut être d'une forme annulaire. Pour maintenir la grille, il est prévu une paire de rondelles de montage annulaires 4 et 5, chacune desdites ron- delles étant construite comme représenté sur les figures 5 et 6 .
On considérera, d'autre part les figures 5 et 6 . On con- state que ladite rondelle comporte une périphérie 6 présentant une partie découpée circulaire 7 sur son bord intérieur et formant un épaulement 8 . Sur la figure 1, deux desdites rondelles sont pla- cées de telle manière que leurs parties découpées 7 soient l'une contre l'autre ce qui ménage un espace annulaire entre les rondelles, espace dans lequel le support 3 de la grille s'adapte étroitement de telle manière que ledit support soit maintenu entre les sur- faces 7 et soit en contact avec les épaulements 8 . Bien entendu, la grille peut être fixée à l'une ou à l'autre des rondelles d'une
<Desc/Clms Page number 6>
autre manière convenable quelconque suivant les besoins.
Il est prévu un organe de support de la cathode sous la forme d'un élément en cuvette 9 de matière céramique ou de verre supportant une température élevée telle que le " vycor " et compor- tant une base plate 10 et un bord périphérique circulaire 11 en saillie à partir de la plaque de base et constituant une surface plane 12 au sommet du bord en saillie qui engage le dessous de la surface plane de la rondelle creuse 5 .
Une partie cylindrique en saillie 13 comportant une partie circulaire plane 14 est disposée au centre de la base à l'intérieur de la cuvette. Sur ladite partie circulaire 14 est déposé d'une ma- nière convenable un revêtement de cathode 15 qui peut être, par exemple, un dépôt métallique constituant une surface active émet- trice d'électrons telle que les oxydes de baryum et de strontium.
Ladite cathode est située axialement par rapport à la grille et est munie de connexions 15a .
Les dimensions du rebord périphérique circulaire en saillie 11 par rapport à la partie cylindrique centrale 13 et la couche à ..la partie supérieure de la cathode ont une relation telle que lors- que la surface plane 12 du rebord circulaire est maintenue directe- ment contre la rondelle 5, l'espacement entre la surface supérieure de la cathode 15 et la surface inférieure de la grille 1 est extrê- mement réduit, comme désiré. Cet espacement peut être, par exemple, de 125/1000 de mm.
Pour éviter toute variation appréciable de la distance entre la cathode et la grille, l'élément en forme de cuvette 9 est en une matière isolante à faible coefficient de dilatation thermique de telle manière qu'aucune variation sensible de sa forme ou de ses dimensions ne se produit lorsque la structure est chauffée. Par faible coefficient de dilatation thermique il faut entendre, au sens de la présente description, un coefficient de température inférieur
<Desc/Clms Page number 7>
à 1 x 10-6. Un coefficient de température aussi faible assure la sécurité désirée contre des variations de dimensions excessives.
Un verre convenable à cet effet comporte, par exemple, une composition prédominante de l'une des formules suivantes
1) 96% de S1O2, 3% B2O3, 0,4% de R2O3 # RO2 (A1203)
2) S1O2 pur fusionné
3) Al2O3 (alundum).
En vue de chauffer la cathode pour produire l'émission électronique désirée, la, partie cylindrique 13 est munie d'un alésage ou logement central 16 dont l'ouverture ou embouchure est située du côté de l'élément en forme de cuvette opposé à celui qui s'ouvre dans la cavité 17 entre la grille et la cathode. Un filament de chauffage convenable 18 est placé dans le logement 16 et les connexions terminales 19 et 20 partent dudit filament. Pour empêcher ledit fi- lament de se volatiliser, le logement 16 doit être évacué et un scel- lement de verre 21 est prévu pour maintenir le vide dans ledit loge- ment.
La cuvette de verre peut être maintenue contre la rondelle de la grille d'une manière convenable quelconque, par exemple à l'aide d'organes filetés ou d'écrous et de boulons ou d'autres or- ganes convenables. Sur les figures 1 et 2, des pinces à ressort 22 sont représentées, lesdites pinces maintenant les éléments serrés ensemble.
La figure 7 représente un dispositif de montage analogue à celui des figures 1 et 2 monté dans un tube à vide dont une partie seulement est représentée. Toutefois, cette représentation est suf- fisante pour montrer la position relative de la cathode et de la grille par rapport à l'anode 23, ladite anode ayant la forme d'un élément cylindrique massif dont le diamètre est sensiblement le même que celui de la, cathode 15 et qui est fixé coaxialement par rapport à ladite cathode. La grille est disposée entre la cathode et l'anode
<Desc/Clms Page number 8>
comme représenté. La surface inférieure de l'anode est une surface plane parallèle à celle de la grille et de la cathode.
L'anode est ëxtrêmement voisine de la grille bien que, en général, son espace- ment par rapport à la cathode ne soit pas tout à fait aussi réduit que celui de la cathode par rapport à la grille. L'espacement entre la grille et l'anode peut être, par exemple, de l'ordre de 0,5 mm.
L'anode peut être maintenue en position relative par rap- port à la grille d'une manière convenable, par exemple à l'aide de l'élément à rebord métallique 25 fixé à un épaulement 26 de l'anode et s'étendant latéralement. Une partie de verre 27 est scellée au rebord 25 et, de même, à un flasque annulaire 28 boulonné ou fixé d'une autre manière convenable quelconque ou encore scellé à la ron- delle de grille 5 comme représenté.
Si on le désire, la cavité annulaire 17 entre le bord en saillie 11 et la partie centrale 13 du support de cathode de même que la cavité 29 entre la grille et le flasque 25 peuvent former un compartiment à vide ; peut réaliser cette disposition en scel- lant l'anneau métallique 28 à la rondelle métallique 5 à leur point de jonction. Dans ce cas, les compartiments 17 et 29 peuvent être évacués d'une manière convenable quelconque et par exemple à l'aide d'un alésage central traversant l'élément d'anode et en prévoyant une'ouverture dans la cavité 29 ( non représentée ) .
Pour supporter la stjmcture des électrodes il est représen- té une cuvette de support en verre 30 scellée autour de son bord supérieur à l'anneau 28 et à travers lequel les connexions de chauf- fage de la cathode 19 et 20 sont scellées.
On comprendra que les éléments du tube représentés associés avec les dispositifs de montage de la grille et de la cathode de la figure 7 ne sont indiqués qu'à titre d'exemple et que ladite repré- sentation ne doit nullement être considérée comme limitative. Le dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines
<Desc/Clms Page number 9>
caractéristiques de l'invention peut être incorporé dans une forme désirée quelconque de tube ou de dispositif suivant les conditions particulières envisagées.
Il est commode de former les cavités convenables en fixant un élément cylindrique à l'anneau de contact de la grille 28 et en disposant le cylindre dans un sens ou dans l'autre à partir de l'an- neau de manière à former une cavité coaxiale à l'anode pouvant être aisément ajustée à l'aide d'un dispositif convenable à plongeur et une cavité analogue avec un élément cylindrique qui peut être fixé à la cathode.
On peut se rendre compte que le dispositif de montage grille-cathode conforme à certaines caractéristiques de l'invention est utile avec un certain nombre de formes de tubes et de dispositifs de cavité résonnante et que l'avantage obtenu grâce à l'emploi dudit montage est utile quel que soit la disposition des circuits élec- triques auxquels ledit montage est appliqué.
En raison du faible coefficient de dilatation thermique du dispositif de montage en céramique en forme de cuvette 9 il ne se produit pratiquement aucune variation de ses dimensions lorsque le- dit dispositif est chauffé et, en conséquence, l'espacement entre la cathode et la grille ne varie que dans une très faible mesure. De plus, toute tendance à une variation des dimensions susceptible de se produire est compensée presque totalement en raison du fait que l'élément central en saillie 13 a sensiblement la même longueur que le bord en saillie; en conséquence, toute modification de dimensions est pratiquement la même dans les deux éléments en saillie ce qui se traduit par le maintien de l'espacement prescrit entre la grille et la cathode.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans s'écarter du domaine de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
VERY HIGH FREQUENCY TYPE VACUUM ELECTRONIC DISCHARGE TUBES.
The present invention relates to very high frequency type vacuum electronic discharge tubes and, especially, to those known as "Lighthouse" tubes, in which the electrodes are spaced a very short distance apart to allow a extremely short transit time of electrons between the electrodes. More particularly, the invention contemplates a mounting device ensuring precise spacing between the cathode and the grid of such tubes.
One of the objects of the invention is to obtain a mounting device for the cathode and the grid allowing an extremely reduced spacing between said electrodes without variation of said spacing due to heating or to other conditions. Vacuum tubes capable of withstanding high powers have been studied previously with a view to their use at very high frequency.
<Desc / Clms Page number 3>
In said tubes, the electrodes are extremely close so that a very short electron transit time is obtained.
Such tubes, when they have flat parallel electrodes are generally known under the name of "Lighthouse" tubes. They generally have a cathode, a grid and an anode and have been used, for example, as an oscillator and as an amplifier.
The electrodes are generally constructed in a resonant cavity system, such a cavity being provided, for example, for the grid-cathode circuit, and another cavity corresponding to the grid-anode circuit.
Because of the fact that the grid is placed at an extremely small distance from the cathode in such tubes, this distance being, for example, of the order of 125/1000 mm, a major problem in construction. and the establishment of said electrodes is to provide suitable members for accurately establishing and maintaining the spacing since very little variation in spacing during operation due to heating or other conditions would produce an undesirable variation in the characteristics of the tube. A difficulty previously encountered in mounting such electrodes was the non-uniform thermal expansion of the material which causes undesirable variations in the spacing between the cathode and the grid.
According to certain features of the invention, members are provided for mounting the grid and the cathode in a suitable relative position so that the spacing between said electrodes can be established with precision without variation. This is accomplished by attaching the grid to a support and providing a cathode by covering the surface of an insulating support facing the grid with an electron emitting substance. In order to obtain the desired electrical spacing between the grid and the cathode, there is provided on the support of said cathode an edge in
<Desc / Clms Page number 4>
protrusion or other spacer one of the surfaces of which is. in contact with the grid support.
Preferably, the cathode support is cup-shaped, the edge of said cup being held against the grid support and the cathode-supporting surface being lifted from a central point of the support of said cathode. By precisely dimensioning the cathode support with respect to the grid and its support, the desired extremely reduced spacing is obtained between said cathode and said grid.
It is preferred to establish the cathode support in a ceramic or glass material capable of withstanding a high temperature and having a coefficient of thermal expansion as low as possible. By choosing a ceramic glass structure with a high silica content and very low coefficient of thermal expansion, any tendency for the distance between the cathode and the grid to vary is practically eliminated and the electrodes precisely keep their spacing despite the variations. temperature. In addition, any tendency that may exist in thermal expansion is automatically compensated for due to the shape of the cathode support.
With a view to heating the cathode, the element on which the material of said cathode is placed is preferably provided with a recessed part on the side: opposite to the grid, a heating element of the cathode being inserted in it. said recessed portion.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings which represent, by way of nonlimiting examples, some embodiments of said invention.
Figure 1 is a perspective cross-section taken along line 1-1 of Figure 2, showing a grid-cathode mounting device according to certain features of the invention.
<Desc / Clms Page number 5>
Figure 2 is a top view of the device shown in Figure 1.
FIG. 3 represents the grid used in the device of FIGS. 1 and 2.
Figure 4 is a cross section of the grid taken along line 4-4 of Figure 3.
Figure 5 is a top view of a ring or washer used to hold the grid in the device of Figures 1 and 2.
Figure 6 is a cross section taken on line 6-6 of Figure 5.
FIG. 7 represents a grid-cathode structure mounted according to certain characteristics of the invention and contained in a vacuum tube.
We will first consider Figures 1 and 2. In said figures, there is provided a grid 1 which can be constructed as shown in Figures 3 and 4 using customary grid wires 2 fixed in a suitable support 3 which may be of an annular shape. To hold the grille, a pair of annular mounting washers 4 and 5 is provided, each of said washers being constructed as shown in Figures 5 and 6.
We will also consider Figures 5 and 6. It can be seen that said washer has a periphery 6 having a circular cutout part 7 on its inner edge and forming a shoulder 8. In FIG. 1, two of said washers are placed in such a way that their cut-out parts 7 are against each other which leaves an annular space between the washers, space in which the support 3 of the grid fits. closely so that said support is held between the surfaces 7 and is in contact with the shoulders 8. Of course, the grid can be fixed to one or the other of the washers of a
<Desc / Clms Page number 6>
any other suitable manner as required.
There is provided a member for supporting the cathode in the form of a cup member 9 of ceramic or glass material supporting a high temperature such as "vycor" and having a flat base 10 and a circular peripheral edge 11. protruding from the base plate and constituting a flat surface 12 at the top of the protruding edge which engages the underside of the flat surface of the hollow washer 5.
A projecting cylindrical part 13 having a planar circular part 14 is disposed in the center of the base inside the bowl. On said circular portion 14 is suitably deposited a cathode coating 15 which may be, for example, a metallic deposit constituting an active electron emitting surface such as oxides of barium and strontium.
Said cathode is located axially with respect to the grid and is provided with connections 15a.
The dimensions of the protruding circular peripheral rim 11 relative to the central cylindrical portion 13 and the layer at the top of the cathode have a relationship such that when the planar surface 12 of the circular rim is held directly against it. washer 5, the spacing between the upper surface of cathode 15 and the lower surface of grid 1 is extremely reduced, as desired. This spacing can be, for example, 125/1000 mm.
In order to avoid any appreciable variation in the distance between the cathode and the grid, the cup-shaped element 9 is made of an insulating material with a low coefficient of thermal expansion so that no appreciable variation in its shape or dimensions does not occur. occurs when the structure is heated. By low coefficient of thermal expansion is meant, within the meaning of the present description, a lower temperature coefficient
<Desc / Clms Page number 7>
at 1 x 10-6. Such a low temperature coefficient provides the desired safety against excessive dimensional variations.
A glass suitable for this purpose comprises, for example, a predominant composition of one of the following formulas
1) 96% of S1O2, 3% B2O3, 0.4% of R2O3 # RO2 (A1203)
2) Pure S1O2 fused
3) Al2O3 (alundum).
In order to heat the cathode to produce the desired electronic emission, the cylindrical part 13 is provided with a central bore or housing 16, the opening or mouth of which is located on the side of the cup-shaped element opposite to that. which opens into the cavity 17 between the grid and the cathode. A suitable heating filament 18 is placed in the housing 16 and the end connections 19 and 20 lead from said filament. To prevent said filament from volatilizing, housing 16 must be evacuated and a glass seal 21 is provided to maintain a vacuum in said housing.
The glass cup may be held against the grate washer in any suitable manner, for example by means of threads or nuts and bolts or other suitable members. In Figures 1 and 2, spring clips 22 are shown, said clips holding the elements clamped together.
FIG. 7 represents a mounting device similar to that of FIGS. 1 and 2 mounted in a vacuum tube, only part of which is shown. However, this representation is sufficient to show the relative position of the cathode and of the grid with respect to the anode 23, said anode having the shape of a solid cylindrical element the diameter of which is substantially the same as that of the , cathode 15 and which is fixed coaxially with respect to said cathode. The grid is placed between the cathode and the anode
<Desc / Clms Page number 8>
as shown. The lower surface of the anode is a flat surface parallel to that of the grid and the cathode.
The anode is very close to the grid although, in general, its spacing from the cathode is not quite as small as that of the cathode from the grid. The spacing between the grid and the anode can be, for example, of the order of 0.5 mm.
The anode may be held in relative position with respect to the grid in a suitable manner, for example by means of the metal flanged member 25 attached to a shoulder 26 of the anode and extending laterally. . A portion of glass 27 is sealed to the rim 25 and likewise to an annular flange 28 bolted or otherwise conveniently secured or sealed to the grille washer 5 as shown.
If desired, the annular cavity 17 between the protruding edge 11 and the central part 13 of the cathode support as well as the cavity 29 between the grid and the flange 25 can form a vacuum compartment; can achieve this by sealing the metal ring 28 to the metal washer 5 at their junction point. In this case, the compartments 17 and 29 can be evacuated in any suitable manner and for example by means of a central bore passing through the anode element and by providing an opening in the cavity 29 (not shown). ).
To support the construction of the electrodes there is shown a glass support cup 30 sealed around its upper edge to the ring 28 and through which the cathode heater connections 19 and 20 are sealed.
It will be understood that the elements of the tube shown associated with the devices for mounting the grid and the cathode of FIG. 7 are given only by way of example and that said representation should in no way be considered as limiting. The grid-cathode mounting device conforms to certain
<Desc / Clms Page number 9>
features of the invention can be incorporated into any desired form of tube or device depending on the particular conditions envisioned.
It is convenient to form the suitable cavities by attaching a cylindrical member to the contact ring of the grid 28 and arranging the cylinder one way or the other from the ring so as to form a cavity. coaxial with the anode which can be easily adjusted using a suitable plunger device and a like cavity with a cylindrical member which can be attached to the cathode.
It can be seen that the grid-cathode mounting device according to certain features of the invention is useful with a number of shapes of tubes and resonant cavity devices and that the advantage obtained through the use of said mounting is useful whatever the arrangement of the electrical circuits to which said assembly is applied.
Due to the low coefficient of thermal expansion of the ceramic cup-shaped mounting device 9 there is hardly any variation in its dimensions when said device is heated and, consequently, the spacing between the cathode and the grid. varies only to a very small extent. In addition, any tendency for dimensional variation which may occur is almost completely compensated for due to the fact that the protruding central member 13 has substantially the same length as the protruding edge; consequently, any modification of dimensions is practically the same in the two protruding elements which results in the maintenance of the prescribed spacing between the grid and the cathode.
Of course, the invention is capable of numerous variants, accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged, and without departing from the scope of the invention.