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APPAREILS A DECHARGE ELECTRONIQUE DU TYPE A FAISCEAUX.
La présente invention est relative à des appareils à décharge électronique et, plus particulièrement, à ceux du type à faisceaux.
Dans les appareils à décharge électronique, des électrons sont normalement émis par la cathode dans toutes les directions normales à la surface de ladite cathode, mais l'ensemble de cette émission ne remplit pas une fonction utile. Au contraire, l'émission dans certaines directions est non seulement inutile, mais nuisible en ce qu'elle affecte de façon désavantageuse les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil.
L'un des objets de l'invention est l'obtention d'un appareil à décharge électronique, comportant une cathode dont les caractéristiques d'émissivité en divers points de sa surface suivent les exigences de l'appareil. Par exemple, en certains points il n'y a pratiquement aucune émission électronique.
Dans les appareils à décharge électronique du type à faisceaux, l'émission électronique, provenant de la cathode dans une
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direction autre que suivant les trajectoires des faisceaux, ne remplit aucune fonction utile et, de plus, une telle émission inutile introduit des facteurs complexes affectant de façon nuisible les caractéristiques de fonctionnement optima de l'appareil. En conséquence, un autre objet de l'invention est l'obtention dans un appareil à décharge électronique du type à faisceaux comportant des trajectoires de faisceaux pré-déterminées entre la cathode et l'anode, d'une cathode émettant des électrons exclusivement à partir des surfaces qui se trouvent en face desdites trajectoires.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation avec coupe partielle d'un appareil à décharge électronique conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 1A est une coupe partielle suivant la ligne A-A de la figure 1.
La figure 2 est une coupe fortement grossie de l'un des filaments élémentaires faisant ressortir ses détails.
On considèrera tout d'abord la figure 1. La référence générale 1 désigne un tube de puissance du type à faisceaux. L'enveloppe 2 du tube comporte une partie isolante supérieure 3 et une partie isolante inférieure 4, ces deux parties étant réunies par un élément de forme générale annulaire 5 permettant le montage de la structure de grille. L'élément 5 peut être eh cuivre et est scellé aux parties supérieure et inférieure 3 et 4 de l'enveloppe par des moyens convenables quelconques, tels que des scellements à bords amincis 6. Les éléments de support 7 et 8 de la cathode traversent la partie supérieure de l'enveloppe 2 à laquelle ils sont scellés et servent en outre de connexions de courant.
Des anneaux métalliques 9 et 10 sont respectivement fixés aux extrémités infé-
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rieures des éléments de support de cathode ou connexions 7 et 8.
Sur chacun des anneaux sont fixées plusieurs tiges conductrices 11 et 12; une cathode cylindrique 13 est suspendue aux tiges 11 et 12.
Ladite cathode est composée d'un certain nombre d'éléments filaments élémentaires 14, lesdits filaments 14 étant parallèles entre eux, et disposés suivant un cercle concentrique à l'axe longitudinal du tube. Les filaments élémentaires 14 sont espacés d'une distance égale, les extrémités inférieures 15 des filaments 14 étant recourbées vers l'intérieur, rassemblées et fixées à un écrou crénelé qui sert à maintenir les éléments en place et de plus relie électriquement tous les éléments à leur extrémité inférieure. Un élément 14 sur deux est relié à une tige 11, les autres éléments 14 étant reliés aux tiges 12.
On voit ainsi que le courant de chauffage des filaments passe travers la connexion 7, l'anneau 9, les tiges 12 et les éléments 14 reliés aux tiges 11 jusqu'à l'écrou crénelé 16 et de là à travers les autres éléments 14 reliés aux tiges 12, !'enneau 10 et connexion 8.
L'anode 17 peut être formée à partir d'un bloc de métal plein, de préférence de cuivre. Un bord coupant convenable 18 est déterminé à l'extérieur de la structure d'anode pour assurer le scellement à l'extrémité inférieure de la partie cylindrique inférieure 4 de l'enveloppe, ce qui complète ladite enveloppe. La partie active de l'anode, c'est-à-dire celle qui reçoit le courant électronique de la cathode, est une surface cylindrique 19 qui peut être obtenue en alésant l'extrémité du bloc de cuivre. La longueur de ladite surface active 19 est de préférence sensiblement égale à celle de la cathode qui lui fait face. La surface active 19 est concentrique à la cathode cylindrique 13.
La partie inférieure 20 du bloc de cuivre peut être munie d'organes de refroidissement convenables quelconques tels que, par exemple, des ailettes 20a con- çues de telle manière qu'elles puissent être refroidies soit par soufflage d'air, soit par une circulation d'un liquide.
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Le tube 1 comporte, en outre, deux grilles 21 et 22, portées par l'élément annulaire 5 au moyen de pièces de support coniques conductrices 23 et 24, la pièce conique 23 étant reliée électriquement à l'élément 5 et la pièce conique 24 étant isolée électriquement dudit élément 5, au moyen de rondelles convenables 25 et connectée à un conducteur d'entrée 26 traversant une ouverture 27 de l'élément annulaire 5 et le tube 28, dont l'étanchéité est assurée par une perle de verre 29. L'anneau 5 sert de connexion extérieure pour la grille 19 et le conducteur de sortie 24 sert de connexion extérieure pour la grille 20.
Les grilles 21 et 22 consistent chacune en plusieurs tiges parallèles 30 et 31, disposées suivant des cercles concentriques avec la cathode cylindrique 13 et avec la surface active de l'anode 19. Lesdites tiges 30 et 31 sont maintenues en place par des éléments d'espacement convenables 32 et 33 à l'une de leurs extrémités et leur autre extrémité est scellée à l'élément de support conique correspondant 23 ou 24.
On considèrera, d'autre part, la figure 14. Sur ladite figure, on peut voir que chacune des tiges 30 de la grille 21 est alignée radialement avec la tige 31 correspondante de la grille 22.
Cette disposition sert à établir des parcours radiaux ininterrompus34 entre les paires de tiges alignées, s'étendant à partir de la surface active de l'anode 19 jusqu'à l'un des côtés des filaments élémentaires 14, chacun desdits filaments 14 faisant face le long de l'un desdits parcours 34 à la surface active 19 de l'anode suivant une ligne ininterrompue.
Comme exposé ci-dessus à propos des objets de l'invention, il est désirable que les filaments élémentaires 14 ne soient émetteurs d'électrons qu'à partir des parties de leur surface qui font face en ligne droite à la surface active 19 de l'anode. La surface 35 des filaments élémentaires 14, faisant face à la surface active 19 de l'anode, peut être une surface plane, comme représenté sur la figure 2, de telle façon que les électrons émis normalement à
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ladite surface tendent à former un faisceau le long du parcours 34 vers l'anode et ne s'étalent pas latéralement autant qu'ils tendraient à le faire si ladite surface 35 était incurvée. Alors que la surface 35 de l'élément filamentaire 14 doit émettre des électrons, il est désirable que le reste de la surface incurvée 36 n'émette pratiquement pas d'électrons.
Suivant une méthode permettant de réaliser cette disposition, chaque filament 14 qui peut être en tungstène thorié, comporte une surface plane 35, de préférence carburée comme indiqué en 37, tan.dis que la surface incurvée 36 est, de préférence, non carburée et peut être recouverte d'une couche 38 d'une substance anti-émissive telle que, par exemple, ùn ou plusieurs des oxydes de zirconium, du beryllium et du titanium ou un ou plusieurs azotites de bore, de zirconium, de beryllium et de titanium.
Comme représenté sur la figure lA, on peut voir que lorsque les filaments élémentaires 14 sont disposés dans le tube, leurs surfaces planes 35 sont directement en face de l'anode suivant les parcours du faisceau 34. On peut voir également, qu'il n'y a aucune émission dans aucune des autres directions, soit vers le centre du tube, soit latéralement, et tangentiellement à la structure de la cathode.
Bien qu'il n'ait été représenté ci-dessus qu'une seule réalisation de l'invention, il est évident que certains détails peuvent être modifiés sans s'écarter des caractéristiques de ladite invention.
Par exemple, alors que l'invention a été représentée en choisissant une tétrode, il est évident qu'elle est également applicable à une pentode ou à d'autres tubes à électrodes multiples.
En outre, bien qu'on ait représenté un assemblage d'électrodes du type "cage d'écureuil" il est évident que d'autres formes d'assemblage peuvent être utilisées.
En conséquence, l'invention est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications
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envisagées, et sans s'écarter du domaine de l'invention.
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ELECTRONIC DISCHARGE DEVICES OF THE BEAM TYPE.
The present invention relates to electronic discharge devices and, more particularly, to those of the beam type.
In electronic discharge devices, electrons are normally emitted by the cathode in all directions normal to the surface of said cathode, but all of this emission does not perform a useful function. On the contrary, emission in certain directions is not only unnecessary, but harmful in that it adversely affects the operating characteristics of the apparatus.
One of the objects of the invention is to obtain an electronic discharge device, comprising a cathode whose emissivity characteristics at various points on its surface meet the requirements of the device. For example, in some places there is hardly any electronic emission.
In beam-type electronic discharge devices, the electron emission, coming from the cathode in a
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direction other than following the paths of the beams, performs no useful function and, moreover, such unnecessary emission introduces complex factors adversely affecting the optimum operating characteristics of the apparatus. Consequently, another object of the invention is to obtain, in an electronic discharge apparatus of the beam type comprising predetermined beam paths between the cathode and the anode, a cathode emitting electrons exclusively from surfaces which are in front of said trajectories.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings which represent, by way of non-limiting example, an embodiment of the invention.
Figure 1 is an elevational view in partial section of an electronic discharge device according to certain features of the invention.
Figure 1A is a partial section taken on line A-A of Figure 1.
Figure 2 is a highly magnified section of one of the elementary filaments showing its details.
We will first of all consider FIG. 1. The general reference 1 designates a power tube of the beam type. The casing 2 of the tube comprises an upper insulating part 3 and a lower insulating part 4, these two parts being joined by an element of generally annular shape 5 allowing the mounting of the grid structure. Element 5 may be copper and is sealed to the upper and lower parts 3 and 4 of the casing by any suitable means, such as tapered edge seals 6. The support members 7 and 8 of the cathode pass through the cathode. upper part of the casing 2 to which they are sealed and furthermore serve as current connections.
Metal rings 9 and 10 are respectively attached to the lower ends.
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of the cathode support elements or connections 7 and 8.
On each of the rings are fixed several conductive rods 11 and 12; a cylindrical cathode 13 is suspended from the rods 11 and 12.
Said cathode is composed of a certain number of elementary filament elements 14, said filaments 14 being mutually parallel, and arranged in a circle concentric with the longitudinal axis of the tube. The elementary filaments 14 are spaced an equal distance apart, the lower ends 15 of the filaments 14 being curved inward, gathered and secured to a castellated nut which serves to hold the elements in place and in addition electrically connects all the elements to each other. their lower end. Every second element 14 is connected to a rod 11, the other elements 14 being connected to the rods 12.
It can thus be seen that the heating current of the filaments passes through the connection 7, the ring 9, the rods 12 and the elements 14 connected to the rods 11 to the castellated nut 16 and from there through the other elements 14 connected to the rods 12, the ring 10 and connection 8.
The anode 17 can be formed from a block of solid metal, preferably copper. A suitable cutting edge 18 is determined on the outside of the anode structure to ensure the seal at the lower end of the lower cylindrical part 4 of the casing, which completes said casing. The active part of the anode, that is to say that which receives the electronic current from the cathode, is a cylindrical surface 19 which can be obtained by reaming the end of the copper block. The length of said active surface 19 is preferably substantially equal to that of the cathode which faces it. The active surface 19 is concentric with the cylindrical cathode 13.
The lower part 20 of the copper block may be provided with any suitable cooling members such as, for example, fins 20a designed in such a way that they can be cooled either by blowing air or by circulation. of a liquid.
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The tube 1 further comprises two grids 21 and 22, carried by the annular element 5 by means of conductive conical support parts 23 and 24, the conical part 23 being electrically connected to the element 5 and the conical part 24 being electrically insulated from said element 5, by means of suitable washers 25 and connected to an input conductor 26 passing through an opening 27 of the annular element 5 and the tube 28, the sealing of which is ensured by a glass bead 29. Ring 5 serves as an outer connection for grid 19 and output conductor 24 serves as an outer connection for grid 20.
The grids 21 and 22 each consist of several parallel rods 30 and 31, arranged in circles concentric with the cylindrical cathode 13 and with the active surface of the anode 19. Said rods 30 and 31 are held in place by elements of. proper spacing 32 and 33 at one end thereof and their other end sealed to the corresponding conical support member 23 or 24.
On the other hand, we will consider FIG. 14. In said figure, it can be seen that each of the rods 30 of the grid 21 is aligned radially with the corresponding rod 31 of the grid 22.
This arrangement serves to establish uninterrupted radial paths 34 between the pairs of aligned rods, extending from the active surface of the anode 19 to one of the sides of the elementary filaments 14, each of said filaments 14 facing the along one of said paths 34 to the active surface 19 of the anode along an unbroken line.
As discussed above with regard to the objects of the invention, it is desirable that the elementary filaments 14 emit electrons only from those parts of their surface which face in a straight line to the active surface 19 of the. 'anode. The surface 35 of the elementary filaments 14, facing the active surface 19 of the anode, may be a flat surface, as shown in FIG. 2, such that the electrons normally emitted at
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said surface tend to beam along path 34 to the anode and do not spread sideways as much as they would if said surface 35 were curved. While the surface 35 of the filamentary element 14 must emit electrons, it is desirable that the remainder of the curved surface 36 emit substantially no electrons.
According to a method making it possible to achieve this arrangement, each filament 14 which may be of thoriated tungsten, comprises a flat surface 35, preferably carburized as indicated at 37, whereas the curved surface 36 is preferably non-carburized and may be covered with a layer 38 of an anti-emissive substance such as, for example, one or more of the oxides of zirconium, beryllium and titanium or one or more azotites of boron, zirconium, beryllium and titanium.
As shown in FIG. 1A, it can be seen that when the elementary filaments 14 are arranged in the tube, their planar surfaces 35 are directly in front of the anode following the paths of the beam 34. It can also be seen that it is not There is no emission in any of the other directions, either towards the center of the tube or laterally, and tangentially to the structure of the cathode.
Although only one embodiment of the invention has been shown above, it is obvious that certain details can be modified without departing from the characteristics of said invention.
For example, while the invention has been shown by choosing a tetrode, it is obvious that it is also applicable to a pentode or to other tubes with multiple electrodes.
Further, although a "squirrel cage" type electrode assembly has been shown, it is obvious that other forms of assembly can be used.
Consequently, the invention is capable of numerous variants, accessible to those skilled in the art, depending on the applications.
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envisaged, and without departing from the scope of the invention.