CA1141420A - Filament, procede d'affutage electrolytique et appareil permettant la mise en oeuvre du procede - Google Patents
Filament, procede d'affutage electrolytique et appareil permettant la mise en oeuvre du procedeInfo
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Abstract
Un filament de tungstène conçu comme source thermoionique, fabriqué d'un fil dont la zone définissant la pointe est de diamètre inférieur à celui de la zone basale tandis que le diamètre de la partie transitoire du fil change progressivement. Ce filament est contenu dans un même plan et ses pattes inférieures sont soudées aux poteaux rigides de la base de céramique. L'invention comprend également un procédé d'affûtage électrolytique servant à la réduction du diamètre du fil du filament, et ce procédé, qui permet la réduction progressive de la dimension d'une pièce peut servir à diverses autres applications. Il y est également décrit un appareil servant à la fabrication d'un tel filament par affûtage électrolytique cyclique, de même qu'un dispositif servant au pliage du fil et à son positionnement pendant l'opération de soudage.
Description
La présente invention concerne un emetteur thermoionique destiné, par exemple, ~ la microscopie électronique, de même que les procédés et appareils d'affûtage électrolytique pouvant servir à la fabrication de tels émetteurs thermoioniques.
En microscopie electronique on utilise une source d'électrons de longueur d'onde très courte, elle-même fonction de la tension electrique appliquee. Ce type de source d'electrons implique la necessite d'operer sous vi-de et l'exigence des valeurs de vide varie pour les diffe-rentes sources d'electrons actuellement disponibles. L'un des types de canon à electrons, appele canon thermoio-nique, libère des electrons par chauffage de la source qui est incorporee dans le canon. Les electrons emis svnt ac-celeres par un champ électrique qui ëtablit le faisceau d'electrons primaires. Le cylindre de Wehnelt du canon, maintenu à un potentiel plus negatif que la cathode, foca-lise les electrons d'emission vers l'anode. La brillance effective du canon est fonction de la forme et de la posi-tion du filament par rapport à l'ouverture du cylindre de Wehnelt.
La performance du microscope electronique est très dependante de la brillance, de la coherence et de la stabilite de la source d'electrons qui, selon le modele theorique actuel, doit être une source ponctuelle. Le , point d'operation d'un filament est etabli pa- sa tempera-ture. Si on augmente la temperature du fila~ent on aug-mente aussi l'évaporation et sa duree de vi~ ~iminue en consequence, plus rapidement. En employant les filaments conventionnels, il est generalement admis que la rupture du filament se produit lorsque la reduction du diamètre du filament par evaporation atteint 6~.
En fonction de la géometrie de la pointe du fila-ment on obtien~ differentes caracteristiques de la bril-lance. Les deux types conventionnels de filament de tung-stène sont le modèle standard et le modele pointu. La brillance du filament pointu est nettement superieure mais cette performance se paie par une importante diminution de la durée de vie (1 ~ 3 heures). Les sources thermoio-niques utilisant l'hexaborure de lanthanum donnent plus de brillance que les filaments de tungstène mais cette ameli-oration se paie en termes dlexigence de vide et en termes de coût (environ 10 fois plus cher). Par contre, la duree de vie atteint des valeurs plus acceptables.
L'autre type de canon à electrons utilise le principe d~emission d'electrons par un champ electrique.
Il presente des caractéristiques superieures de brillance et de coherence mais toutefois, la necessite dlun vide de 10-9 - 10-1~ mm Hg implique une installation beaucoup plus coûteuse.
En consequence, il existe un urgent besoin pour un filament de tungstène faisant appel au principe d'emis-sion thermoionique présentant une vie moyenne plus longue que celle des filaments standards (environ 25 heures) et de preference offrant une aussi bonne brillance que dans le cas du filament pointu dont la vie moyenne n'est que de quelques heures. Il faut realiser qu'une courte du ee de vie ne signifie pas seulement le coût de remplacement du filament, mais implique une sequence d'etapes fastidieuses - outre un travail d'observation interrompu - le temps ne-cessaire au nettoyage des elements du canon, d'assemblage, de centrage et d'ajustement de niveau du filament dans le canon, de l'alignement dans la colonne du microscope et finalement le temps requis pour la stabilisation ther-mique.
Nous avons conçu un filament d'emission thermoio-nique de tungstene, dit de pointe reduite, qui peut donner le même rendement qu'un filament de tungstène pointu et présenter une vie moyenne de l'ordre de 300 heures. Le filament repose tout entier dans un même plan. Il presen-te un diamètre plus petit à la pointe qu'à sa portion in-ferieure, ce qui definit trois zones: celle de la pointe, une zone de transition et une zone basale. Le diamètre varie progressivement le long de la zone de transition.
En effet, les tests que nous avons effectues ont demontré que les causes de la rupture sont dominees par les contraintes mecaniques et thermiques dans le cas des filaments standards alors qu'elles sont dominees par l'e-vaporation dans le cas du nouveau filament à pointe reduite.
- Les filaments standards brûlent en moyenne alors que leur diamètre a diminue de 6%.
- Le nouveau type de filament à pointe reduite a brûle alors que le diamètre avait diminue de 4~%.
- Après rupture, les deux extremites ont garde exactement la même position, ce qui n'est jamais le cas pour les filaments standards.
- Lors d'etude des effets de la mise en marche rapide des filaments, 250 cycles "on - off" (moins d'une minute par cycle) nlont pas modifie les caractères mecaniques et electriques du nouveau fllament.
Les facteurs limitatifs de la duree de la vie apparaissent donc respectivement fort differents.
Une stabilite mécanique accrue a egalement ete observee ce qui s'avère important pour le maintien du cen-trage et de la hauteur du filament dans le canon.
, .
. ..
~ ' Cette plus grande stabilite mécanique serait due en partie au fait de l'utilisation de pattes dont le dia-mètre est plus grand que celui de la pointe du filament.
De plus, la zone basale étant plus froide que dans le cas des Eilaments ~ section uniforme, il s'ensuit une diminu-tion de la quantite totale d'evaporation ce qui contribue à une reduction de la contamination des elements du canon.
Nous avons compare globalement la relation "cou-rant d'~lectrons secondaires" en fonction du courant de chauffage du filament~ Le caractère de cette relation pour le filament à pointe reduite selon cette invention est different de celui du filament standard. Il ressemble plus à celui decrit pour les filaments pointus c1est-à-dire un seuil d'emission, accroissement, presence d'un pic puis diminution. La position et l'amplitude de c~ pic sont fonctions de la profondeur du filament dans le cylin-dre de Wehnelt. De plus les caracteristiques elec~iques du filament realise selon cette invention peuvent être changees en modifiant la repartition des regions de la pointe et de transition. Cette flexibilité de technologie est avantageuse puisqu'elle permet de fabriquer et de choisir des filaments aux fins d'applications specifiques.
Nous avons également mis au point une nouvelle technique d'affûtage electrolytique qui nous a permis d'obtenir la reduction du diametre du fil de filament de , façon à obtenir une région de pointe à diam~tre reduit uniforme et une zone de transition Oa le diamètre decroi~
progressivement jusqu'~ la pointe.
Cette methode d'affûtage electrolytique, qui peut servir à d'autres applications, est caracterisée en ce que la pointe est maintenue immergee dans l'électrolyte en position fixe tandis que le niveau de l'electrolyte s'elève plus s'abaisse cycliquement. De plus, en inter-rompant le courant d'electrolyse de façon cyclique de manière à ne permettre l'affûtage que pendant la phase ascendante du mouvement de l'electrolyte nous obtenons une meilleure uniformite du processus d'affûtage puisque le menisque à l'interface filament-solution est comprime d'une part, et l'arrêt periodique de l'affûtage permet aux bul~es de gaz formees pendant l'electrolyse de s'eliminer d'autre part. Cette tecllnique s'avère contrôlable et hau-tement reproductible.
Nous avons developpe un appareil servant à effec-tuer llaffûtage electrolytique, cet appareil faisant appel à un vibrateur electro-mecanique qui agit sur le volume d'electrolyte liquide. L'appareil comprend des moyens de contr~le de l'amplitude et de la frequence du mouvement cyclique de l'electrolyte de meme qu'un moyen d'ajustement du niveau de reference. De plusl un detecteur electro-nique du niveau de l'electrolyte permet la verification de ces parametres . ~ :
,'' . .' ~ ' . ' ':
Finalement, nous avons mis au point un support de filament constitué de deux plaques percees en leur centre dont l'un comprend une rainure destinee à loger le fil après le pliage, ce support etant utilise pour centrer la pointe du filament pendant l'operation de soudage des pat-tes aux potbaux du support ceramique.
Dans les dessins ci-joints qui illustrent une realisation preferentielle de divers aspects de cette invention;
La Figure 1 est une vue en coupe d'un canon à
electrons à emission thermoionique dans lequel un filament selon cette invention est installe;
La Figure 2 est une vue en plan du support ceramique, des poteaux et du filament retenu aux poteaux;
La Figure 3 (sur la planche de la Figure 1) est une vue en elevation de la partie superieure d'un fil de tungstene une fois plie mais non affûte;
- La Figure 4 (sur la planche de la Figure 1) est une vue en elevation montrant la partie superieure de l.a zone basale, la zone de ~, :
transition et la pointe d'un filament r~ealisée selon cette invention;
La Figure 5 est une perspective du support du filament montré a la Figure 3;
La Figure 6 est une élévation schématisee d'un appareil d'affûtage electrolytique; et La Figure 7 est un graphique montrant la relation du courant d'électrolyse et du mouvement de l'élec-trolyte en fonction du temps.
Se réferant maintenant aux dessins, la Figure 1 fait voir en coupe diametrale un canon a electrons ther- ~ -moionique 10 comportant un cylindre de Wehnelt 12 ayant une ouverture circulaire 14 de diamètre Dw. ~n filament de tungstène 16, réalisé selon cette invention, est sup-portée dans une position optimale par rapport à l'ouverture 14 au moyen d'un support céramique 20 auquel sont fixés des poteaux verticaux 22 et 24. Les pattes divergentes 26 et 28 du filament de tungstène 16 sont soudees selon des ~.
techniques bien connues aux poteaux 22 et 24. La pointe 30 du filament 16 doit occuper une position optimale de centrage et de niveau Hf par rapport à l'ouverture 14 du -~
cylindre de Wehnelt 12. Des vis de nivelage (non-illus- ~ -trées) situées à la peripherie du support ceramique 20 et .
. .
agissant con-tre la base du cylindre de Wehnelt 12 facili-tent l'ajustement de la pointe 30 par rapport à l'ouvertu re 14, et le repérage du niveau du filament est effectue sous microscope optique avec eclairage de surface.
Tel que montre à la figure 2, le filament 16 est contenu dans un même plan perpendiculaire à la surface ;~ superieure 32 du support ceramique 20, et la pointe 30 est situee au centre de la surface 32 en soudant les pattes 26 et 28 aux cotes opposes des poteaux 22 et 24.
A la Figure 3 on apersoit la partie superieure d'un fil de tungstène 34 apres pliage mais avant l'opera-tion d'affûtage de la pointe. On utilise comme materiaux de départ un fil de tungstène d'un diamètre de 250 microns.
La longueur requise est de l'ordre de 26mm. En principe, on peut aussi utiliser d'autres types de materiaux et des fils de differentes dimensions pour des applications spe-ciales. Un tel materiau serait, par exemple, le tungstene avec thorium ou rhodium.
La forme initiale de la pointe 30 du fil 34 est definie par la courbure interne rint et par l'ecartement de l'épaulement dl à une distance specifique du sommet ld mesurant environ 2mm. Le pliage des parties inferieures du-fil 34 a une distance predeterminee de la pointe 30 et a un rayon rinf determine la position des points de con-',~
tact des pattes 26 et 28 par rapport a la hauteur despoteaux 22 et 24 tel qu'on le voit à la Figure 1.
Le pliage s'accomplit en deux etapes à l'aide de gabarits. La valeur du rayon de courbure à la pointe rint est critique; on exige donc un soin particulier à sa realisation. Par contre, les courbures interieures rinf specifiant la position des points de contact electrique acceptent une plus grande tolerance. ~ noter que la courbure de la pointe et les deux courbures inferieures sont realisees dans le meme plan comme demontre à la Figure 2. Il n'existe donc aucune contrainte de torsion mecanique.
L'assemblage du filament sur le support ceramique 20 est grandement facilite par l'emploi d'un support ri-gide 40 tel que montre à la Figure 5. Ce support rigide 40 est constitue de deux pièces rectangulaires 42 et~44 percees en leur centre et retenant le filament 16 par pression. Pour assurer la position precise du filament 16, une des deux pièces 42, 44 comporte l'empreinte de la partie superieure du filament 16 jusqu'à la courbure infé-rieure 46 des pattes 26 et 28. Cette empreinte a une pro-fondeur de 150 a ~00 microns. L'ouverture 48 du support 40 traverse perpendiculairement les pieces 42 et 44 au niveau de la pointe du filament 16 et elle permet de voir direc-tement le sommet du filament à l'aide d'une loupe binocu-laire (non-illustree).
Ce support 40 est monté sur une platine d'ajuste-ment (non-illustree) dont la position peut etre ajustee avec grande precision dans toutes les directions, par rap-port au support de ceramique 20 qui lui repose sur une table à proximite des electrodes de soudure. Après la soudure le filament 16 est libere de son support 40 en prenant soin de ne pas modifier sa position par rapport aux poteaux 22 et 24. La soudure du filament aux poteaux 22 et 24 remplit deux fonctions. D'abord elle assure un bon contact electrique pour le chauffage direct du fila-ment, et d'autre part elle assure mecaniquement la posi-tion centree et le niveau de la pointe 30 du filament. Le plan vertical du filament 16 est specifie par les t~ois points constitués par le sommet 30 du filament et les deux points de contact electrique sur les poteaux 22 et 24.
Selon la presente realisation, une fois le fila-ment fixé aux poteaux 22 et 24, il faut proceder à l'affu-tage de la pointe 30 du fil conducteur 16. Aux Figures 1 et 4, on peut constater que le diamètre du fil 16 est beaucoup plus grand que la zone basale 50 que dans la zone de la pointe 52 et que le changement est progressif dans la zone de -transition 54. Le diametre 60 des pattes 26 et 28 est uniforme et est de l'ordre de 250 microns. Le diamètre 62 à la pointe 30 est egalement substantiellement uniforme et mesure environ 120 microns dans une forme preferentielle du filament selon cette invention. Les sections de transi-.~' tion 64 et 66 ont un diametre qui varie progressivement dela zone 50 a la zone 52.
Afin de réaliser cet affûtage de la pointe 30 du filament 16 nous avons recours a la technique d'affutage electrolytique. Tel que mentionne précédemment, le fil de départ a un diametre uniforme plus grand (environ 2 fois) que celui des filaments conventionnels. L'opération d'af-futage a pour but de réduire le diametre du fil dans la ~region de la pointe et dans la region transitoire 54 de façon à obtenir une pointe présentant les caracteristiques optimales de diametre et de courbure tel que mentionné
précedemment.
Selon la présente realisation, le profil de tran-sition de diamètre dans la zone de transition 54 est réa~
lisé en changeant le niveau d'immersion du filament 16 . dans l'électrolyte pendant l'affutage électrolytique. En ~ principe deux options s'offrent pour remplir cette condi-tion, c'est-à-dire varier la position du support du fila-ment en fonction du temps tout en maintenant le niveau de l'électrolyte, et ~'autre part, maintenir le support 6 et varier le niveau d'électrolyte en fonction du temps.
La Figure 6 des dessins illustre schemat~iquement un appareil réalisé pour la mise en application de la .;r~
~_~?
-seconde alternative, laquelle s'est averée d'une très grande flexibilite.
L'appareil d'affutage lllustre à la Figure 6 com-prend un reservoir 70 relie au bassin d'electrolyte 72 par un couloir communiquant 74 où est situe un amortisseur 76 constitué d'une valve et destine ~ assurer un contrôle sur la variation du niveau d'~lectrolyte dans le bassin 72.
Le reservoir 70 est recouvert d'une membrane élastique ~0 couplee mecaniquement à la membrane d'un vibrateur elec-tromagnetique 82. Dans sa forme simple et pratique, le vibrateur electromagnetique 82 est constitue d'un simple haut-parleur acoustique dont la bobine 84 est alimentee par une source alternative appliquee aux bornes 86. Cette configuration permet de determiner electri~uement, au moyen de potentiomètres calibres (non-illustres~ ampli-tude et la frequence du mouvement cyclique de l'électro-lyte contenu dans le reservoir 70 et dans le bassin 72.
Le filament 16 dejà fixe sur sa base ceramique 20 est maintenu en position inversee dans le bain d'electro-lyte 72 au moyen d'une platine 90 comportan un moyen d'ajustement micrometrique 92 qui permet de determiner le degre d'immersion initiale du filament 1~ dans le bain d'electrolyte 72. Un detecteur électronique du niveau de l'electrolyte 94 relie à un oscilloscope (non-illus~re) par les fils 96 permet de contrôler le degre d'affûtage.
~ ..
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La longueur de la zone de transition 54 est déterminée par l'amplitude du changement de niveau de l'électrolyte dans le bain 72, et a la Figure 6 cette variation de niveau est montrée a la référence Dc. Une électrode 97 située dans le bassin d'électrolyte 72 com-plète le circuit du courant d'affutage passant par les bornes 98 et l'intensité du courant d'affûtage est contrôlée électroniquement par des moyens connus.
Afin d'améliorer le contrôle sur la qualité d'af-fûtage nous utilisons de préférence un courant d'affûtage alternatif (dont la fréquence est comprise entre 20 et 500 Hz) qui est interrompu de facon cyclique de manière a permettre l'affûtage que pendant la phase ascendante du mouvement de l'électrolyte. Durant la phase descendante la source de courant d'affutage reliée aux bornes 9~ est interrompue. Cette condition est illustrée a la Figure 7 qui comporte deux graphiques en fonc~ion du temps. Le graphique inférieur 102 represente l'enveloppe du courant alternatif d'electrolyse dont la frequence est beaucoup plus élevée que celle de la variation du niveau de l'élec-trolyte dans le bain 72. Cette variation du niveau d'é-lectrolyte est représentée dans le graphique supérieur 104 et on remarque que sa forme est essentiellement sinuoi-dale. Au temps tl le niveau de l'électrolyte s'elève et le courant d'électrolyse est appliqué jusqu'au temps t2 alors que l'électrolyte parvient à son niveau supérieur.
Le courant d'électrolyse est alors interrompu jusqu'au .......
~ i temps t3 c'est-à-dire pendant toute la phase descendante du niveau de l'electrolyte, puis le courant d'électrolyse est appliqué de nouveau et ainsi de suite.
Selon cette technique d'affatage electrolytique realisee en courant alternatif interrompu de façon cycli-que, le ménisque à l'interface filament--solution est comprimé d'une part, et l'arrêt periodique de l'af~ûtage permet l'elimination des bulles de gaz formées pendant l'électrolyse. Cette technique est facilement contr~lable et hautement reproductibleO
L'ajustement prealable à l'affûtage exige d'abord de positionner le filament 16 relativement à la surface de l'électrolyte dans le bain 72. Pendant l'affûtage le niveau d'electrolyte varie de facon cyclique, et la période et l'amplitude de ce mouvement sont preala~lement ajustés au moyen d'un contrôle agissant sur la source d'alimentation appliquee aux bornes ~6 de la bobine 84.
L'électrolyte est alors amené à son niveau le plus bas.
Puis à l'aide du support micrométrique 92 on ~escend la pointe du filament 16 jusqu'au contact mecanique avec la surface de l'electrolyte. Ceci definit l'immersion zéro.
On poursuit le déplacement du filament à un niveau d'im-mersion initiale qui déterminera la hauteur de la zone 52 de la pointe 30. L'immersion cyclique se superpose ~ cet-te immersion initiale pendant l'affûtage et l'amplitude de ce mouvement cyclique de l'électrolyte, tel que montre a la reference Dc a la Figure 6, determine la longueur de la zone de transition 54 du filament.
Au depart, la source etant mise à l'arrêt, on en relie les bornes respectivement au filament par l'un des poteaux de support et a l'electrolyte par l'electrode de platine 97. La source de controle du mouvement, reliee aux bornes ~6, et la source du courant d'electrolyse reliée aux bornes g~ sont alors mises en marche. A la pointe, la portion du filament impliquee dans l'immersion initiale conservera un diamètre uniforme mais diminuant continuellement au cours de l'operation d'affûtage. La hauteur du profil de transition est determinee par l'am-plitude du mouvement cyclique de l'electrolyte. L'affû-tage est fonction de la frequence et de la tension electri-que appliquee aux bornes 86,et du nombre de cycles d'affûtage.
L'affûtage dans la region de transition e'st fonction du mou-vement de l'electrolyte.
Il faut donc surveiller le temps d'affûtage, le niveau et l'amplitude du changement de niveau de l'elec-trolyte et le courant d'affûtage. En ayant recours à des valeurs de tension electrique d'amplitude et de frequence d'immersion normalisees il suffit de compter le nombre de cycles d'immersion necessaire pour atteindre le diamètre desiré. Un dispositif compteur avec interrupteur peut facilement superviser cette dernière variable. Un con-~,. ~.
'~
trôle visuel permet la verification des caracteristiques specifies.
Les paramètres presentes ci-dessous à ti-tre d'exemple permettent de former une pointe de filament dont le diamètre est de 120 microns et d'hauteur de transition de 1250 microns. Le filament de depart est un filament de diamètre uniforme~ de 250 microns fait de tungstene. L'affûtage s'effectue dans une solution saturee de KNO2:
Tension d'aEfûtage 12 V (pointe a pointe) Immersion initiale du filament: 500 microns Amplitude du changement de niveau Dc:
1250 microns Durée dlun cycle d'immersion: 4.5 sec.
Nombre de cycles d'immersion: 75 ; ~paisseur moyenne de la couche metallique enlevee par un cycle d'affûtage: 0.9 mi-crons ..
Avant et apres l'operation d'affûtage il importe de proceder au nettoyage du filament avec grand soin, et ~ une routine de nettoyage jugee efficace et suffisante com-porte d'abord une premiere operation de nettoyage electro-lytique dans une solution de Na3 PO4 (18 g/l) sous une tension de 5 V pendant 15 secondes, rinçage a l'eau dis-tillée, rinçage a l'alcool absolu, sechage a l'etuve a 60 degres, en effectuant toutes ces manipulations a l'aide de pinces.
Le temps de fabrication et d'installation d'un filament sur un microscope électronique en employant les techniques decrites ci-haut est de l'ordre de 30 minutes, et la durée de vie des cas documentes de filaments cons-truits selon cette invention est de l'ordre de 300 heures ayant atteint dans un cas pas moins de 330.5 heures d'utilisation réparties sur 55 seances.
En microscopie electronique on utilise une source d'électrons de longueur d'onde très courte, elle-même fonction de la tension electrique appliquee. Ce type de source d'electrons implique la necessite d'operer sous vi-de et l'exigence des valeurs de vide varie pour les diffe-rentes sources d'electrons actuellement disponibles. L'un des types de canon à electrons, appele canon thermoio-nique, libère des electrons par chauffage de la source qui est incorporee dans le canon. Les electrons emis svnt ac-celeres par un champ électrique qui ëtablit le faisceau d'electrons primaires. Le cylindre de Wehnelt du canon, maintenu à un potentiel plus negatif que la cathode, foca-lise les electrons d'emission vers l'anode. La brillance effective du canon est fonction de la forme et de la posi-tion du filament par rapport à l'ouverture du cylindre de Wehnelt.
La performance du microscope electronique est très dependante de la brillance, de la coherence et de la stabilite de la source d'electrons qui, selon le modele theorique actuel, doit être une source ponctuelle. Le , point d'operation d'un filament est etabli pa- sa tempera-ture. Si on augmente la temperature du fila~ent on aug-mente aussi l'évaporation et sa duree de vi~ ~iminue en consequence, plus rapidement. En employant les filaments conventionnels, il est generalement admis que la rupture du filament se produit lorsque la reduction du diamètre du filament par evaporation atteint 6~.
En fonction de la géometrie de la pointe du fila-ment on obtien~ differentes caracteristiques de la bril-lance. Les deux types conventionnels de filament de tung-stène sont le modèle standard et le modele pointu. La brillance du filament pointu est nettement superieure mais cette performance se paie par une importante diminution de la durée de vie (1 ~ 3 heures). Les sources thermoio-niques utilisant l'hexaborure de lanthanum donnent plus de brillance que les filaments de tungstène mais cette ameli-oration se paie en termes dlexigence de vide et en termes de coût (environ 10 fois plus cher). Par contre, la duree de vie atteint des valeurs plus acceptables.
L'autre type de canon à electrons utilise le principe d~emission d'electrons par un champ electrique.
Il presente des caractéristiques superieures de brillance et de coherence mais toutefois, la necessite dlun vide de 10-9 - 10-1~ mm Hg implique une installation beaucoup plus coûteuse.
En consequence, il existe un urgent besoin pour un filament de tungstène faisant appel au principe d'emis-sion thermoionique présentant une vie moyenne plus longue que celle des filaments standards (environ 25 heures) et de preference offrant une aussi bonne brillance que dans le cas du filament pointu dont la vie moyenne n'est que de quelques heures. Il faut realiser qu'une courte du ee de vie ne signifie pas seulement le coût de remplacement du filament, mais implique une sequence d'etapes fastidieuses - outre un travail d'observation interrompu - le temps ne-cessaire au nettoyage des elements du canon, d'assemblage, de centrage et d'ajustement de niveau du filament dans le canon, de l'alignement dans la colonne du microscope et finalement le temps requis pour la stabilisation ther-mique.
Nous avons conçu un filament d'emission thermoio-nique de tungstene, dit de pointe reduite, qui peut donner le même rendement qu'un filament de tungstène pointu et présenter une vie moyenne de l'ordre de 300 heures. Le filament repose tout entier dans un même plan. Il presen-te un diamètre plus petit à la pointe qu'à sa portion in-ferieure, ce qui definit trois zones: celle de la pointe, une zone de transition et une zone basale. Le diamètre varie progressivement le long de la zone de transition.
En effet, les tests que nous avons effectues ont demontré que les causes de la rupture sont dominees par les contraintes mecaniques et thermiques dans le cas des filaments standards alors qu'elles sont dominees par l'e-vaporation dans le cas du nouveau filament à pointe reduite.
- Les filaments standards brûlent en moyenne alors que leur diamètre a diminue de 6%.
- Le nouveau type de filament à pointe reduite a brûle alors que le diamètre avait diminue de 4~%.
- Après rupture, les deux extremites ont garde exactement la même position, ce qui n'est jamais le cas pour les filaments standards.
- Lors d'etude des effets de la mise en marche rapide des filaments, 250 cycles "on - off" (moins d'une minute par cycle) nlont pas modifie les caractères mecaniques et electriques du nouveau fllament.
Les facteurs limitatifs de la duree de la vie apparaissent donc respectivement fort differents.
Une stabilite mécanique accrue a egalement ete observee ce qui s'avère important pour le maintien du cen-trage et de la hauteur du filament dans le canon.
, .
. ..
~ ' Cette plus grande stabilite mécanique serait due en partie au fait de l'utilisation de pattes dont le dia-mètre est plus grand que celui de la pointe du filament.
De plus, la zone basale étant plus froide que dans le cas des Eilaments ~ section uniforme, il s'ensuit une diminu-tion de la quantite totale d'evaporation ce qui contribue à une reduction de la contamination des elements du canon.
Nous avons compare globalement la relation "cou-rant d'~lectrons secondaires" en fonction du courant de chauffage du filament~ Le caractère de cette relation pour le filament à pointe reduite selon cette invention est different de celui du filament standard. Il ressemble plus à celui decrit pour les filaments pointus c1est-à-dire un seuil d'emission, accroissement, presence d'un pic puis diminution. La position et l'amplitude de c~ pic sont fonctions de la profondeur du filament dans le cylin-dre de Wehnelt. De plus les caracteristiques elec~iques du filament realise selon cette invention peuvent être changees en modifiant la repartition des regions de la pointe et de transition. Cette flexibilité de technologie est avantageuse puisqu'elle permet de fabriquer et de choisir des filaments aux fins d'applications specifiques.
Nous avons également mis au point une nouvelle technique d'affûtage electrolytique qui nous a permis d'obtenir la reduction du diametre du fil de filament de , façon à obtenir une région de pointe à diam~tre reduit uniforme et une zone de transition Oa le diamètre decroi~
progressivement jusqu'~ la pointe.
Cette methode d'affûtage electrolytique, qui peut servir à d'autres applications, est caracterisée en ce que la pointe est maintenue immergee dans l'électrolyte en position fixe tandis que le niveau de l'electrolyte s'elève plus s'abaisse cycliquement. De plus, en inter-rompant le courant d'electrolyse de façon cyclique de manière à ne permettre l'affûtage que pendant la phase ascendante du mouvement de l'electrolyte nous obtenons une meilleure uniformite du processus d'affûtage puisque le menisque à l'interface filament-solution est comprime d'une part, et l'arrêt periodique de l'affûtage permet aux bul~es de gaz formees pendant l'electrolyse de s'eliminer d'autre part. Cette tecllnique s'avère contrôlable et hau-tement reproductible.
Nous avons developpe un appareil servant à effec-tuer llaffûtage electrolytique, cet appareil faisant appel à un vibrateur electro-mecanique qui agit sur le volume d'electrolyte liquide. L'appareil comprend des moyens de contr~le de l'amplitude et de la frequence du mouvement cyclique de l'electrolyte de meme qu'un moyen d'ajustement du niveau de reference. De plusl un detecteur electro-nique du niveau de l'electrolyte permet la verification de ces parametres . ~ :
,'' . .' ~ ' . ' ':
Finalement, nous avons mis au point un support de filament constitué de deux plaques percees en leur centre dont l'un comprend une rainure destinee à loger le fil après le pliage, ce support etant utilise pour centrer la pointe du filament pendant l'operation de soudage des pat-tes aux potbaux du support ceramique.
Dans les dessins ci-joints qui illustrent une realisation preferentielle de divers aspects de cette invention;
La Figure 1 est une vue en coupe d'un canon à
electrons à emission thermoionique dans lequel un filament selon cette invention est installe;
La Figure 2 est une vue en plan du support ceramique, des poteaux et du filament retenu aux poteaux;
La Figure 3 (sur la planche de la Figure 1) est une vue en elevation de la partie superieure d'un fil de tungstene une fois plie mais non affûte;
- La Figure 4 (sur la planche de la Figure 1) est une vue en elevation montrant la partie superieure de l.a zone basale, la zone de ~, :
transition et la pointe d'un filament r~ealisée selon cette invention;
La Figure 5 est une perspective du support du filament montré a la Figure 3;
La Figure 6 est une élévation schématisee d'un appareil d'affûtage electrolytique; et La Figure 7 est un graphique montrant la relation du courant d'électrolyse et du mouvement de l'élec-trolyte en fonction du temps.
Se réferant maintenant aux dessins, la Figure 1 fait voir en coupe diametrale un canon a electrons ther- ~ -moionique 10 comportant un cylindre de Wehnelt 12 ayant une ouverture circulaire 14 de diamètre Dw. ~n filament de tungstène 16, réalisé selon cette invention, est sup-portée dans une position optimale par rapport à l'ouverture 14 au moyen d'un support céramique 20 auquel sont fixés des poteaux verticaux 22 et 24. Les pattes divergentes 26 et 28 du filament de tungstène 16 sont soudees selon des ~.
techniques bien connues aux poteaux 22 et 24. La pointe 30 du filament 16 doit occuper une position optimale de centrage et de niveau Hf par rapport à l'ouverture 14 du -~
cylindre de Wehnelt 12. Des vis de nivelage (non-illus- ~ -trées) situées à la peripherie du support ceramique 20 et .
. .
agissant con-tre la base du cylindre de Wehnelt 12 facili-tent l'ajustement de la pointe 30 par rapport à l'ouvertu re 14, et le repérage du niveau du filament est effectue sous microscope optique avec eclairage de surface.
Tel que montre à la figure 2, le filament 16 est contenu dans un même plan perpendiculaire à la surface ;~ superieure 32 du support ceramique 20, et la pointe 30 est situee au centre de la surface 32 en soudant les pattes 26 et 28 aux cotes opposes des poteaux 22 et 24.
A la Figure 3 on apersoit la partie superieure d'un fil de tungstène 34 apres pliage mais avant l'opera-tion d'affûtage de la pointe. On utilise comme materiaux de départ un fil de tungstène d'un diamètre de 250 microns.
La longueur requise est de l'ordre de 26mm. En principe, on peut aussi utiliser d'autres types de materiaux et des fils de differentes dimensions pour des applications spe-ciales. Un tel materiau serait, par exemple, le tungstene avec thorium ou rhodium.
La forme initiale de la pointe 30 du fil 34 est definie par la courbure interne rint et par l'ecartement de l'épaulement dl à une distance specifique du sommet ld mesurant environ 2mm. Le pliage des parties inferieures du-fil 34 a une distance predeterminee de la pointe 30 et a un rayon rinf determine la position des points de con-',~
tact des pattes 26 et 28 par rapport a la hauteur despoteaux 22 et 24 tel qu'on le voit à la Figure 1.
Le pliage s'accomplit en deux etapes à l'aide de gabarits. La valeur du rayon de courbure à la pointe rint est critique; on exige donc un soin particulier à sa realisation. Par contre, les courbures interieures rinf specifiant la position des points de contact electrique acceptent une plus grande tolerance. ~ noter que la courbure de la pointe et les deux courbures inferieures sont realisees dans le meme plan comme demontre à la Figure 2. Il n'existe donc aucune contrainte de torsion mecanique.
L'assemblage du filament sur le support ceramique 20 est grandement facilite par l'emploi d'un support ri-gide 40 tel que montre à la Figure 5. Ce support rigide 40 est constitue de deux pièces rectangulaires 42 et~44 percees en leur centre et retenant le filament 16 par pression. Pour assurer la position precise du filament 16, une des deux pièces 42, 44 comporte l'empreinte de la partie superieure du filament 16 jusqu'à la courbure infé-rieure 46 des pattes 26 et 28. Cette empreinte a une pro-fondeur de 150 a ~00 microns. L'ouverture 48 du support 40 traverse perpendiculairement les pieces 42 et 44 au niveau de la pointe du filament 16 et elle permet de voir direc-tement le sommet du filament à l'aide d'une loupe binocu-laire (non-illustree).
Ce support 40 est monté sur une platine d'ajuste-ment (non-illustree) dont la position peut etre ajustee avec grande precision dans toutes les directions, par rap-port au support de ceramique 20 qui lui repose sur une table à proximite des electrodes de soudure. Après la soudure le filament 16 est libere de son support 40 en prenant soin de ne pas modifier sa position par rapport aux poteaux 22 et 24. La soudure du filament aux poteaux 22 et 24 remplit deux fonctions. D'abord elle assure un bon contact electrique pour le chauffage direct du fila-ment, et d'autre part elle assure mecaniquement la posi-tion centree et le niveau de la pointe 30 du filament. Le plan vertical du filament 16 est specifie par les t~ois points constitués par le sommet 30 du filament et les deux points de contact electrique sur les poteaux 22 et 24.
Selon la presente realisation, une fois le fila-ment fixé aux poteaux 22 et 24, il faut proceder à l'affu-tage de la pointe 30 du fil conducteur 16. Aux Figures 1 et 4, on peut constater que le diamètre du fil 16 est beaucoup plus grand que la zone basale 50 que dans la zone de la pointe 52 et que le changement est progressif dans la zone de -transition 54. Le diametre 60 des pattes 26 et 28 est uniforme et est de l'ordre de 250 microns. Le diamètre 62 à la pointe 30 est egalement substantiellement uniforme et mesure environ 120 microns dans une forme preferentielle du filament selon cette invention. Les sections de transi-.~' tion 64 et 66 ont un diametre qui varie progressivement dela zone 50 a la zone 52.
Afin de réaliser cet affûtage de la pointe 30 du filament 16 nous avons recours a la technique d'affutage electrolytique. Tel que mentionne précédemment, le fil de départ a un diametre uniforme plus grand (environ 2 fois) que celui des filaments conventionnels. L'opération d'af-futage a pour but de réduire le diametre du fil dans la ~region de la pointe et dans la region transitoire 54 de façon à obtenir une pointe présentant les caracteristiques optimales de diametre et de courbure tel que mentionné
précedemment.
Selon la présente realisation, le profil de tran-sition de diamètre dans la zone de transition 54 est réa~
lisé en changeant le niveau d'immersion du filament 16 . dans l'électrolyte pendant l'affutage électrolytique. En ~ principe deux options s'offrent pour remplir cette condi-tion, c'est-à-dire varier la position du support du fila-ment en fonction du temps tout en maintenant le niveau de l'électrolyte, et ~'autre part, maintenir le support 6 et varier le niveau d'électrolyte en fonction du temps.
La Figure 6 des dessins illustre schemat~iquement un appareil réalisé pour la mise en application de la .;r~
~_~?
-seconde alternative, laquelle s'est averée d'une très grande flexibilite.
L'appareil d'affutage lllustre à la Figure 6 com-prend un reservoir 70 relie au bassin d'electrolyte 72 par un couloir communiquant 74 où est situe un amortisseur 76 constitué d'une valve et destine ~ assurer un contrôle sur la variation du niveau d'~lectrolyte dans le bassin 72.
Le reservoir 70 est recouvert d'une membrane élastique ~0 couplee mecaniquement à la membrane d'un vibrateur elec-tromagnetique 82. Dans sa forme simple et pratique, le vibrateur electromagnetique 82 est constitue d'un simple haut-parleur acoustique dont la bobine 84 est alimentee par une source alternative appliquee aux bornes 86. Cette configuration permet de determiner electri~uement, au moyen de potentiomètres calibres (non-illustres~ ampli-tude et la frequence du mouvement cyclique de l'électro-lyte contenu dans le reservoir 70 et dans le bassin 72.
Le filament 16 dejà fixe sur sa base ceramique 20 est maintenu en position inversee dans le bain d'electro-lyte 72 au moyen d'une platine 90 comportan un moyen d'ajustement micrometrique 92 qui permet de determiner le degre d'immersion initiale du filament 1~ dans le bain d'electrolyte 72. Un detecteur électronique du niveau de l'electrolyte 94 relie à un oscilloscope (non-illus~re) par les fils 96 permet de contrôler le degre d'affûtage.
~ ..
~\
La longueur de la zone de transition 54 est déterminée par l'amplitude du changement de niveau de l'électrolyte dans le bain 72, et a la Figure 6 cette variation de niveau est montrée a la référence Dc. Une électrode 97 située dans le bassin d'électrolyte 72 com-plète le circuit du courant d'affutage passant par les bornes 98 et l'intensité du courant d'affûtage est contrôlée électroniquement par des moyens connus.
Afin d'améliorer le contrôle sur la qualité d'af-fûtage nous utilisons de préférence un courant d'affûtage alternatif (dont la fréquence est comprise entre 20 et 500 Hz) qui est interrompu de facon cyclique de manière a permettre l'affûtage que pendant la phase ascendante du mouvement de l'électrolyte. Durant la phase descendante la source de courant d'affutage reliée aux bornes 9~ est interrompue. Cette condition est illustrée a la Figure 7 qui comporte deux graphiques en fonc~ion du temps. Le graphique inférieur 102 represente l'enveloppe du courant alternatif d'electrolyse dont la frequence est beaucoup plus élevée que celle de la variation du niveau de l'élec-trolyte dans le bain 72. Cette variation du niveau d'é-lectrolyte est représentée dans le graphique supérieur 104 et on remarque que sa forme est essentiellement sinuoi-dale. Au temps tl le niveau de l'électrolyte s'elève et le courant d'électrolyse est appliqué jusqu'au temps t2 alors que l'électrolyte parvient à son niveau supérieur.
Le courant d'électrolyse est alors interrompu jusqu'au .......
~ i temps t3 c'est-à-dire pendant toute la phase descendante du niveau de l'electrolyte, puis le courant d'électrolyse est appliqué de nouveau et ainsi de suite.
Selon cette technique d'affatage electrolytique realisee en courant alternatif interrompu de façon cycli-que, le ménisque à l'interface filament--solution est comprimé d'une part, et l'arrêt periodique de l'af~ûtage permet l'elimination des bulles de gaz formées pendant l'électrolyse. Cette technique est facilement contr~lable et hautement reproductibleO
L'ajustement prealable à l'affûtage exige d'abord de positionner le filament 16 relativement à la surface de l'électrolyte dans le bain 72. Pendant l'affûtage le niveau d'electrolyte varie de facon cyclique, et la période et l'amplitude de ce mouvement sont preala~lement ajustés au moyen d'un contrôle agissant sur la source d'alimentation appliquee aux bornes ~6 de la bobine 84.
L'électrolyte est alors amené à son niveau le plus bas.
Puis à l'aide du support micrométrique 92 on ~escend la pointe du filament 16 jusqu'au contact mecanique avec la surface de l'electrolyte. Ceci definit l'immersion zéro.
On poursuit le déplacement du filament à un niveau d'im-mersion initiale qui déterminera la hauteur de la zone 52 de la pointe 30. L'immersion cyclique se superpose ~ cet-te immersion initiale pendant l'affûtage et l'amplitude de ce mouvement cyclique de l'électrolyte, tel que montre a la reference Dc a la Figure 6, determine la longueur de la zone de transition 54 du filament.
Au depart, la source etant mise à l'arrêt, on en relie les bornes respectivement au filament par l'un des poteaux de support et a l'electrolyte par l'electrode de platine 97. La source de controle du mouvement, reliee aux bornes ~6, et la source du courant d'electrolyse reliée aux bornes g~ sont alors mises en marche. A la pointe, la portion du filament impliquee dans l'immersion initiale conservera un diamètre uniforme mais diminuant continuellement au cours de l'operation d'affûtage. La hauteur du profil de transition est determinee par l'am-plitude du mouvement cyclique de l'electrolyte. L'affû-tage est fonction de la frequence et de la tension electri-que appliquee aux bornes 86,et du nombre de cycles d'affûtage.
L'affûtage dans la region de transition e'st fonction du mou-vement de l'electrolyte.
Il faut donc surveiller le temps d'affûtage, le niveau et l'amplitude du changement de niveau de l'elec-trolyte et le courant d'affûtage. En ayant recours à des valeurs de tension electrique d'amplitude et de frequence d'immersion normalisees il suffit de compter le nombre de cycles d'immersion necessaire pour atteindre le diamètre desiré. Un dispositif compteur avec interrupteur peut facilement superviser cette dernière variable. Un con-~,. ~.
'~
trôle visuel permet la verification des caracteristiques specifies.
Les paramètres presentes ci-dessous à ti-tre d'exemple permettent de former une pointe de filament dont le diamètre est de 120 microns et d'hauteur de transition de 1250 microns. Le filament de depart est un filament de diamètre uniforme~ de 250 microns fait de tungstene. L'affûtage s'effectue dans une solution saturee de KNO2:
Tension d'aEfûtage 12 V (pointe a pointe) Immersion initiale du filament: 500 microns Amplitude du changement de niveau Dc:
1250 microns Durée dlun cycle d'immersion: 4.5 sec.
Nombre de cycles d'immersion: 75 ; ~paisseur moyenne de la couche metallique enlevee par un cycle d'affûtage: 0.9 mi-crons ..
Avant et apres l'operation d'affûtage il importe de proceder au nettoyage du filament avec grand soin, et ~ une routine de nettoyage jugee efficace et suffisante com-porte d'abord une premiere operation de nettoyage electro-lytique dans une solution de Na3 PO4 (18 g/l) sous une tension de 5 V pendant 15 secondes, rinçage a l'eau dis-tillée, rinçage a l'alcool absolu, sechage a l'etuve a 60 degres, en effectuant toutes ces manipulations a l'aide de pinces.
Le temps de fabrication et d'installation d'un filament sur un microscope électronique en employant les techniques decrites ci-haut est de l'ordre de 30 minutes, et la durée de vie des cas documentes de filaments cons-truits selon cette invention est de l'ordre de 300 heures ayant atteint dans un cas pas moins de 330.5 heures d'utilisation réparties sur 55 seances.
Claims (22)
sont définies comme il suit:
1. Méthode de fabrication d'un émetteur thermoio-nique par affûtage électrolytique d'un fil conducteur métallique approprié préalablement plié dans un même plan, pour présenter une pointe arquée à rayon de courbure in-terne prédéterminé, cette méthode étant caractérisée en ce que l'affûtage est réalisé par immersion constante de la pointe arquée dans un bain électrolytique, et par immer-sion cyclique contrôlée de la région antérieure du fil plie dans ledit bain électrolytique.
2. Méthode de fabrication d'un filament thermoioni-que comprenant un support isolant rigide, deux poteaux fixés au support isolant, et un conducteur de tungstène ou autre métel ou alliage approprié, plié de façon à présent-ter dans un même plan, une pointe arquée, deux pattes soudées auxdits poteaux, et des sections de transition allant des pattes à la pointe, affûté de façon à ce que le diamètre de la section circulaire diminue progressivement dans les sections de transition, partant d'une plus grande dimension uniforme aux pattes pour atteindre une dimension normale uniforme à la pointe, cette méthode comprenant les étapes successives suivantes;
a) le pliage du fil conducteur pour former une première zone définissant une pointe arquée à rayon de courbure interne prédéterminé, une zone de transition définissant des sections transitoires essentiellement droites et légèrement recourbées vers la pointe et une zone basale définissant des pattes dont la partie supé-rieure est le prolongement rectiligne de la section tran-sitoire correspondante et dont la partie inférieure forme un angle avec la partie supérieure, b) le soudage des parties inférieures des pattes aux poteaux, et c) l'affûtage du fil conducteur par affûtage élec-trolytique, l'affûtage étant réalisé par immersion cons-tante de la première zone dans un bain électrolytique, et par immersion cyclique contrôlée de la zone de transition dans le dit bain électrolytique.
a) le pliage du fil conducteur pour former une première zone définissant une pointe arquée à rayon de courbure interne prédéterminé, une zone de transition définissant des sections transitoires essentiellement droites et légèrement recourbées vers la pointe et une zone basale définissant des pattes dont la partie supé-rieure est le prolongement rectiligne de la section tran-sitoire correspondante et dont la partie inférieure forme un angle avec la partie supérieure, b) le soudage des parties inférieures des pattes aux poteaux, et c) l'affûtage du fil conducteur par affûtage élec-trolytique, l'affûtage étant réalisé par immersion cons-tante de la première zone dans un bain électrolytique, et par immersion cyclique contrôlée de la zone de transition dans le dit bain électrolytique.
3. Méthode de fabrication d'un filament thermoioni-que comprenant un support isolant rigide, deux poteaux fixés au support isolant, et un conducteur métallique de tungstène ou autre métal ou alliage approprié, plié de façon à présenter dans un même plan, une pointe arquée, une zone basale permettant la soudure du conducteur métal-lique aux dits poteaux et une zone intermédiaire dite zone de transition, affûtée de façon à ce que le diamètre de la section circulaire diminue progressivement de la zone ba-sale vers la zone de la pointe, cette méthode comportant les étapes successives suivantes:
a) le pliage du fil conducteur métallique pour for-mer une pointe arquée à rayon de courbure interne prédé-terminée;
b) le soudage des parties inférieures des pattes aux poteaux, et c) l'affûtage du fil conducteur métallique par affû-tage électrolytique, caractérisée en ce que l'affûtage est réalisé par immersion constante de la zone de la pointe dans un bain électrolytique, et par immersion cyclique contrôlée de la zone de transition dans le dit bain electrolytique.
a) le pliage du fil conducteur métallique pour for-mer une pointe arquée à rayon de courbure interne prédé-terminée;
b) le soudage des parties inférieures des pattes aux poteaux, et c) l'affûtage du fil conducteur métallique par affû-tage électrolytique, caractérisée en ce que l'affûtage est réalisé par immersion constante de la zone de la pointe dans un bain électrolytique, et par immersion cyclique contrôlée de la zone de transition dans le dit bain electrolytique.
4. Méthode selon la revendication 2 dans laquelle l'immersion cyclique est réalisée selon une amplitude correspondante à la longueur désirée de la zone de transi-tion.
5. Méthode selon la revendication 4 dans laquelle le courant électrique d'électrolyse est interrompu durant la phase descendante du mouvement de l'électrolyte, et dans laquelle l'amplitude et la fréquence du mouvement cyclique de l'électrolyte sont contrôlées.
6. Méthode selon la revendication 5 dans laquelle le niveau de l'électrolyte est détecté électroniquement.
7. Méthode, selon la revendication 5 dans laquelle le courant d'électrolyse est un courant alternatif.
8. Méthode selon la revendication 7, dans laquelle la fréquence de courant d'électrolyse est de 20 à 500 Hz.
9. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 1, 2 et 8 dans laquelle le degré d'affûtage est déterminé
par comptage des cycles d'immersion.
par comptage des cycles d'immersion.
10. Méthode selon la revendication 3 dans laquelle l'immersion cyclique est réalisée en maintenant fixe le fil conducteur, et selon une amplitude correspondant à la longueur désirée de la zone de transition.
11. Méthode selon la revendication 10 dans laquelle le courant électrique d'électrolyse est interrompu durant la phase descendante du mouvement de l'électrolyte, et dans laquelle l'amplitude et la fréquence du mouvement cyclique de l'électrolyte sont contrôlées.
12. Méthode selon la revendication 11 dans laquelle le degré d'affûtage est déterminé par comptage des cycles d'immersion.
13. Filament thermoionique constitué d'un fil conduc-teur monopièce fait de tungstène ou autre métel ou alliage approprié, le dit fil étant contenu dans un même plan et étant plie de façon à définir a) dans une première zone, une pointe arquée à rayon de courbure interme prédéterminé, b) dans une seconde zone contig?e à la première, deux pattes espacées dont le diamètre change graduellement en s'éloignant de la pointe, passant d'une première valeur à une seconde valeur plus grande, la première valeur correspondant au diamètre constant de la pointe arquée.
14. Un filament thermoionique comprenant un fil conducteur métallique, monopièce de tungstène ou autre métal ou alliage approprié, reposant dans un même plan et définissant, dans une première zone, une pointe arquée servant de cathode thermoionique, dans une seconde, zone espacée de la première, et appelée zone basale, deux pat-tes espacées et divergentes, et dans une troisième zone, comprise entre les deux premières, et appelée zone de transition, deux sections de transition; chaque section de transition réunissant une patte à une extrémité de la pointe; le filament comprenant de plus un support isolant fait d'un matériau rigide et isolant approprié tel que la céramique, et deux poteaux conducteurs sur lesquels les pattes du fil métallique sont soudées, ce filament étant de plus caractérisé en ce que le fil conducteur est de section perpendiculaire circulaire dont le diamètre change progressivement dans la zone de transition, passant d'une dimension plus grande dans la zone basale à une dimension réduite dans la première zone.
15. Un filament, selon la revendication 14, fait à
partir d'un fil de tungstène à section perpendiculaire circulaire dont le diamètre est de l'ordre de 250 microns.
partir d'un fil de tungstène à section perpendiculaire circulaire dont le diamètre est de l'ordre de 250 microns.
16. Un filament, selon la revendication 15, dont la pointe à un diamètre d'environ 120 microns dans la région dont l'angle qui en soutient l'arc est de l'ordre de 150 degrés.
17. Un filament, selon la revendication 16 dont le rayon de courbure interne de la pointe est de l'ordre de deux fois le diamètre du fil à cet endroit.
18. Un filament, selon l'une des revendications 15, 16 et 17, dont chaque section de transition est essentiel-lement droite avec une légère courbure vers la pointe.
19. Méthode d'affûtage par immersion électrolytique destinée à affûter une pièce métallique de façon progres-sive à partir de la partie non affûtée de ladite pièce métallique, comprenant: l'installation de la pièce métal-lique au-dessus d'un bain électrolytique, l'ajustement du niveau de la dite pièce par rapport à la surface supérieure de l'électrolyte au repos, et l'entraînement de l'électrolyte en mouvement vertical relatif et cyclique, à fréquence et amplitude contrôlées pendant l'application d'un courant électrique d'électrolyse.
20. Méthode d'affûtage, selon la revendication 19, carac-térisée par l'interruption du courant pendant la sortie de la pièce métallique de l'électrolyse.
21. Méthode, selon la revendication 20, caractérisée en ce que le courant d'électrolyse est un courant alternatif d'in-tensité et de fréquences contrôlées.
22. Méthode, selon la revendication 21, caractérisée en ce que le degré d'affûtage est déterminé par le nombre de cycles d'immersion.
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