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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY STRUCTURES DE LAMPES A DECHARGE ELECTRONIQUE.'
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en France le 27 mai 1940 au nom de la Société dite "LE MATERIEL TELEPHONIQUE".
La présente invention concerne des structures de lampes à décharge électronique et a principalement pour objet de prévoir des structures particulièrement disposées pour fonctionner à des fréquences très élevées, par exemple correspondant à des longueurs d'onde décimétriques.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des structures de lampes à fréquence ultra-élevée qui permettent l'emploi de lignes de transmission coaxiales comme connexions d'alimentation en courant et en potentiel électriques.
Dans une lampe à décharge électronique incorporant des caractéristiques de l'invention, l'électrode de commande est supportée et alimentée par une pièce annulaire faisant partie de l'enveloppe externe et entourant la structure de sortie de la cathode ; struc- ture d'électrode de commande proprement dite se termine par une pièce annulaire venant se visser dans la pièce annulaire partie de l'enveloppe, ce qui permet un réglage de la position de cette électrode pendant le montage de la lampe.
De plus, la structure d'anode
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fait également partie de l'enveloppe externe et présente de préférence une portion réentrante à l'intérieur de cette enveloppe, la portion conductrice d'anode et la pièce annulaire de connexion de grille étant mécaniquement réunies par une portion isolante qui complète l'enveloppe, avec un pied isolant à travers lequel passent les connexions de la cathode coaxialement à la pièce de connexion de grille.
L'invention sera exposée en détails dans la description suivante de divers exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, dans lesquels les figures 1 à 4 montrent en élévation en coupe des structures de lampes à décharge incorporant des caractéristiques de l'invention.
Dans la structure de la figure 1, un bloc métallique 1 sert de structure unitaire pour l'anode constituées par une portion évidée 2 de ce bloc et le dispositif de refroidissement de l'anode constitué par l'autre extrémité 3 du bloc 1 qui est découpée en ailettes pour une ventilation forcée mais qui pourrait également être prévue avec des évidements en canaux convenables pour un refroidissement par circulation d'un fluide réfrigérant. En une portion intermédiaire de cette anode est vissé et soudé un manchon évasé 4. Sur l'extrémité de ce manchon évasé 4 est scellé un cylindre ou paroi de révolution en substance isolante 5 qui remonte autour de la portion 2 de l'anode.
Dans l'autre extrémité de cette portion isolante 5 de l'enveloppe est scellé un manchon métallique évasé 6 dans lequel vient se visser intérieurement une pièce annulaire métallique servant de support à des tiges telles que 8 constituant une électrode de commande de la lampe ou sur lesquelles est enroulé un fil de grille suivant une disposition bien connue. Les tiges 8 sont d'une part brasées sur la périphérie intérieure de la pièce annulaire 7 et se prolongent suivant des génératrices d'un cylindre à l'intérieur de la cavité prévue à l'intérieur de la portion évidée 2 de l'anode.
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A cette extrémité elles sont terminées par un grillage 9 en forme de cuvette de manière à déterminer par construction capacité grille-anode. Cette capacité peut de plus être régl e au montage au moyen du fixage 10 entre les pièces 6 et 7 constituant la sor- tie de grille.
Sur l'autre extrémité de la pièce annulaire métallique 6 est scellé un pied renversé isolant 11 à travers d s scellements duquel passent des connexions de cathode, trois dal'exemple re- présenté où le point milieu du filament est sorti. La tige de connexion 12 du point milieu du filament se prolonge directement coaxialement aux structures de grille et d'anode jusqu'en un point près la cuvette 9 de fond de grille. Les deux autres tiges d e connexion 13 et 14 s'arrêtent au niveau supérieur de la grille pro- prmment dite et sont prolongées par deux filaments! en spirale in- versée 15,et 16 connectés à l'extrémité de la tige.12.
La structure de la figure 2 utilise une disposition analogue des éléments de support 6-7 de la grille, la pièce annulaire exté- rieure 6 faisant partie de l'enveloppe étant respectivement scellée sur deux portions isolantes, l'une 5 en forme de cylindre ou de sueface de révolution et l'autre 11 en forme de pied pressé pour le passage des tiges de connexion et de support du filament. Ce dernier est montré dans cette figure comme un filament en série simple, c'est-à-dire ne comprenant qu'une spirale simple 17 portée et alimentée par deux tiges 18 et 19, la tige 19 se prolongeant axialement jusqu'au fond de grille. Ce fond de grille, isolé de la tige 19 consiste dans la disposition de la figure 2 en un simple chapeau d'extrémité 20 sur la périphérie duquel viennent se fixer les tiges 8 de support et .d'alimentation de la grille.
Les dimensions générales de la lampe de la figure 2 sont encore réduites par rapport à celles de la figure 1, en utilisant comme anode une structure réentrante 21 dont le rebord se replie comme indiqué en 22 pour venir se sceller sur la portion isolante 5. Tout système de refroidissement convenable par circulation de
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fluide réfrigérant peut être prévu dans la cavité annulaire ainsi constituée entre L'anode réentrante 21 et le rebord 22 pris ou non dans la même pièce.
Dans la structure de la figure 3, la structure de filament est analogue à celle de la figure 1, et la structure de grille à celle de la figure 2. Toutefois, la portion 6 de connexion extérieure de la grille qui fait partie de l'enveloppe est prolongée cylindriquement comme indiqué en 23 de manière à venir se sceller dans une portion isolante réentrante 24 de l'enveloppe dans laquelle est coaxialement scellée une anode tubulaire fermée à une extrémité 25.
De plus, la structure de filament a ses connexions de sortie qui passent à travers un pied pressé inversé 26 de manière à éloigner de la portion active de la structure les scellements de sortie des connexions 12, 13 et 14.
Dans la structure de la figure 4, l'enveloppe de la lampe est constituée par une portion isolante en manchon 5 scellée à ses deux extrémités à deux cylindres métalliques fermés 27 et 28. Le cylindre 27 est prévu de forme et de dimension appropriées pour jouer le rôle d'anode de la lampe et il est clair qu'on peut prévoir aisément autour de cette anode un dispositif de refroidissement de tout type désiré.
Le cylindre 28 est prévu de manière à servir de,connexion électrique et de support mécanique pour la structure de grille de la lampe et peut également tre refroidi si désiré,
La structure de grille comprend un manchon conducteur 29 emmenché à force et brasé par exemple à l'intérieur du cylindre 28? Ce manchon conducteur 29 se prolonge à l'intérieur de la lampe et porte à son extrémité un filetage 30 dans lequel vient se visser un anneau fileté 31 en métal supportant la structure active 32 de la grille qui peut par exemple consister en des tiges rigides disposées sur la périphérie d'un cylindre droit entourées d'un fil de grille en hélice (non représenté). Un chapeau ou écran d'extrémité
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de toute forme appropriée est indiqué en 33 à l'extrémité de la grille du côté de l'anode 27.
De cette manière, la capacité grille-anode peut être facilement réglée au montage à la valeur désirée ou tout au moins à une valeur déterminée, grâce au filetage 30.
De plus l'alignement des électrodes de la structure est rendu plus ausément.
Une structure de filameht est disposée coaxialement à l'ano- de 27 et la portion active 32 de la grille ; dansl'exemple repré- senté cette structure consiste en un filament à simple enroulement hélicoïdal 34 porté et alimenté par deux tiges de connexion conductrice 35 et 36, la tige 36 s'étendant axialement dans la structure complète de la lampe sur une partie de sa longueur. Ces deux tiges 35 et 36 sont elles-mêmes connectées électriquement et mécaniquement à deux tiges 37 et 38 qui passent à travers des ouvertures trop grandes 39 et 40 du manchon de grille 29 et des scellements étanches 41 et 42 dans la portion isolante 5 de l'enveloppe.
On voit que ces diverses structures, qui ne sont données qu'à titre d'exemples, sont particulièrement adaptées pour fonctionner à des longueurs d'onde courtes avec un refroidissement commode. En effet, les structures d'anode permettent d'assurer de manière simple le refroidissement à tout degré désiré. Le réglage de la distance entre le fond de la grille et le fond de l'anode au moyen du filetage 10 pendant la construction permet de déterminer avec précision la capacité entre ces électrodes. La sortie annulaire de la grille permet également un centrage précis au montage de la structure de grille et de filament par rapport à l'anode.
D'autre part, les structures de sortie sont prévues, en coopération avec les formes d'électrodes, en particulier d'anodes, pour fournir des lampes de dimensions d'électrodes et de connexions faibles devant les longueurs d'onde d'utilisation.
De telles structures se prêtent également avec facilité à l'emploi de lignes coaxiales bifilaires et même trifilaires pour
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l'alimentation de la lampe. Les connexions de sortie du filament peuvent être mises sous écran et un manchon cylindrique coaxial à cet écran peut être adapté sur la sortie annulaire de la grille pour l'alimentation de la grille, ce qui constitue une ligne de transmission grille-filament coaxiale. De plus, de telles lignes de transmission coaxiales peuvent également être prévues de manière commode entre l'électrode grille et l'anode, le manchon cylindrique adapté sur cette dernière pouvant également entourer le manchon cylindrique de grille entourant l'écran des filaments de cathode.
Les connexions de telles lampes peuvent par suite être prévues de manière que ces lampes conviennent particulièrement pour être insérées dans des lignes de transmission coaxiales ou diélectriques.
Il est clair que de nombreuses modifications, concernant principalement les structures d'électrodes actives proprement dites (portions coopérantes des filaments, grilles et anodes), peuvent être apportées aux lampes décrites et représentées à titre d'illus- tration sans sortir du domaine de l'invention.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY STRUCTURES OF ELECTRONIC DISCHARGE LAMPS. '
This invention is the subject of a patent application filed in France on May 27, 1940 in the name of the company known as "LE MATERIEL TELEPHONIQUE".
The present invention relates to structures of electronic discharge lamps and its main object is to provide structures particularly arranged to operate at very high frequencies, for example corresponding to decimetric wavelengths.
Another object of the invention is to provide structures of ultra-high frequency lamps which allow the use of coaxial transmission lines as connections for supplying electric current and potential.
In an electronic discharge lamp incorporating features of the invention, the control electrode is supported and supplied by an annular part forming part of the outer casing and surrounding the output structure of the cathode; The actual control electrode structure ends in an annular part which is screwed into the annular part that is part of the casing, which allows the position of this electrode to be adjusted during the mounting of the lamp.
In addition, the anode structure
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also forms part of the outer casing and preferably has a reentrant portion inside this casing, the anode conductive portion and the annular gate connection part being mechanically joined by an insulating portion which completes the casing, with an insulating foot through which pass the cathode connections coaxially to the grid connection piece.
The invention will be explained in detail in the following description of various exemplary embodiments shown in the accompanying drawings, in which Figures 1 to 4 show in sectional elevation structures of discharge lamps incorporating features of the invention.
In the structure of FIG. 1, a metal block 1 serves as a unitary structure for the anode formed by a recessed portion 2 of this block and the device for cooling the anode formed by the other end 3 of the block 1 which is cut into fins for forced ventilation but which could also be provided with recesses in channels suitable for cooling by circulating a refrigerant fluid. In an intermediate portion of this anode is screwed and welded a flared sleeve 4. On the end of this flared sleeve 4 is sealed a cylinder or wall of revolution in insulating substance 5 which goes up around the portion 2 of the anode.
In the other end of this insulating portion 5 of the casing is sealed a flared metal sleeve 6 into which is screwed internally a metal annular part serving as a support for rods such as 8 constituting a control electrode of the lamp or on which is wound a grid wire according to a well known arrangement. The rods 8 are on the one hand brazed to the inner periphery of the annular part 7 and extend along generatrices of a cylinder inside the cavity provided inside the recessed portion 2 of the anode.
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At this end they are terminated by a screen 9 in the form of a bowl so as to determine the grid-anode capacity by construction. This capacity can moreover be adjusted during assembly by means of the fixing 10 between the parts 6 and 7 constituting the grille outlet.
On the other end of the metallic annular piece 6 is sealed an insulating inverted foot 11 through which seals pass cathode connections, three of the example shown where the midpoint of the filament has exited. The connecting rod 12 from the midpoint of the filament extends directly coaxially to the grid and anode structures up to a point near the bottom of the grid cup 9. The other two connection rods 13 and 14 stop at the upper level of the grid proper and are extended by two filaments! inverted spiral 15, and 16 connected at the end of the rod. 12.
The structure of FIG. 2 uses a similar arrangement of the support elements 6-7 of the grid, the outer annular part 6 forming part of the casing being respectively sealed on two insulating portions, one 5 in the form of a cylinder. or surface of revolution and the other 11 in the form of a pressed foot for the passage of the connection and support rods of the filament. The latter is shown in this figure as a simple series filament, that is to say comprising only a single spiral 17 carried and supplied by two rods 18 and 19, the rod 19 extending axially to the bottom of wire rack. This grid bottom, isolated from the rod 19, consists in the arrangement of FIG. 2 in a simple end cap 20 on the periphery of which are fixed the rods 8 for supporting and feeding the grid.
The general dimensions of the lamp of Figure 2 are further reduced compared to those of Figure 1, using as anode a reentrant structure 21 whose rim folds as indicated at 22 to come and seal on the insulating portion 5. All suitable cooling system by circulating
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coolant may be provided in the annular cavity thus formed between the reentrant anode 21 and the rim 22 whether or not taken in the same part.
In the structure of Figure 3, the filament structure is analogous to that of Figure 1, and the grid structure to that of Figure 2. However, the outer connection portion 6 of the grid which is part of the casing is extended cylindrically as indicated at 23 so as to come to be sealed in a reentrant insulating portion 24 of the casing in which is coaxially sealed a tubular anode closed at one end 25.
In addition, the filament structure has its outlet connections which pass through an inverted pressed foot 26 so as to move the outlet seals of connections 12, 13 and 14 away from the active portion of the structure.
In the structure of FIG. 4, the envelope of the lamp is constituted by an insulating sleeve portion 5 sealed at its two ends with two closed metal cylinders 27 and 28. The cylinder 27 is provided of suitable shape and size for playing. the role of anode of the lamp and it is clear that one can easily provide around this anode a cooling device of any desired type.
The cylinder 28 is provided so as to serve as an electrical connection and a mechanical support for the grid structure of the lamp and can also be cooled if desired,
The grid structure comprises a conductive sleeve 29 force-fitted and brazed for example inside the cylinder 28? This conductive sleeve 29 extends inside the lamp and carries at its end a thread 30 into which is screwed a threaded ring 31 of metal supporting the active structure 32 of the grid which may for example consist of rigid rods arranged on the periphery of a right cylinder surrounded by a helical grid wire (not shown). An end cap or screen
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of any suitable shape is indicated at 33 at the end of the grid on the side of the anode 27.
In this way, the grid-anode capacitance can be easily adjusted during assembly to the desired value or at least to a determined value, thanks to the thread 30.
In addition, the alignment of the electrodes of the structure is made more smoothly.
A filameht structure is arranged coaxially with the anode 27 and the active portion 32 of the grid; in the example shown this structure consists of a single helical winding filament 34 carried and fed by two conductive connection rods 35 and 36, the rod 36 extending axially in the complete structure of the lamp over part of its length . These two rods 35 and 36 are themselves electrically and mechanically connected to two rods 37 and 38 which pass through excessively large openings 39 and 40 of the grid sleeve 29 and watertight seals 41 and 42 in the insulating portion 5 of the 'envelope.
It will be seen that these various structures, which are given only by way of example, are particularly suited to operate at short wavelengths with convenient cooling. In fact, the anode structures make it possible to provide cooling to any desired degree in a simple manner. By adjusting the distance between the bottom of the grid and the bottom of the anode by means of the thread 10 during construction, the capacitance between these electrodes can be determined with precision. The annular outlet of the grid also allows precise centering when mounting the grid and filament structure relative to the anode.
On the other hand, the output structures are provided, in co-operation with the shapes of electrodes, in particular of anodes, to provide lamps of small electrode sizes and weak connections compared to the use wavelengths.
Such structures also lend themselves easily to the use of two-wire and even three-wire coaxial lines for
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the lamp power supply. The output connections of the filament can be screened and a cylindrical sleeve coaxial with this screen can be fitted on the annular outlet of the grid for feeding the grid, which constitutes a coaxial grid-filament transmission line. In addition, such coaxial transmission lines can also be conveniently provided between the grid electrode and the anode, the cylindrical sleeve fitted thereon also being able to surround the cylindrical grid sleeve surrounding the screen of the cathode filaments.
The connections of such lamps can therefore be provided in such a way that these lamps are particularly suitable for being inserted into coaxial or dielectric transmission lines.
It is clear that numerous modifications, mainly concerning the structures of active electrodes proper (cooperating portions of the filaments, grids and anodes), can be made to the lamps described and represented by way of illustration without departing from the field of 'invention.