Dispositif de cathode pour tubes électriques à vide. Cette invention a pour objet un dispositif de cathode pour tubes électriques à vide, comportant une cathode en forme d'écran émetteur d'électrons, par exemple plat ou tubulaire, pouvant être chauffé par exemple par bombardement thermionique, ou bien par radiation depuis un filament auxiliaire de chauffage, ou encore par induction électro magnétique, ledit écran-cathode étant supporté par une pluralité de supports, tels que par exemple des tiges, disposés pour le tenir en plusieurs points. Ces supports peuvent servir en même temps de conducteurs pour amener le courant à la cathode.
Au dessin annexé, donné à titre d'exemple: Fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'un tube à vide formant soupape électrique avec urie forme d'exécution du dispositif de cathode suivant l'invention; fig.2 est une coupe de certaines électrodes de cette sou pape, dessinées à une échelle plus grande;
fig. 3 est une coupe d'un tube électrique semblable, dans sa construction générale, à celui représenté dans les fig. 1 et 2, sauf eu ce que ses parties métallique et vitreuse sont soudées d'une manière permanente ; fig. 4 est une coupe d'une autre forme de tube monté d'une manière différente, la cathode qui est de forme tubulaire y étant chauffée par un bombardement d'électrons depuis une cathode auxiliaire; fig. 5 est une vue en plan d'une variante de cathode, formée par des feuilles plates;
fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5. et fig. 7, 8 et 9 montrent des détails; fig. 10 est une coupe d'une autre l'orme de cathode, et fig. 11 est une vue en perspective d'une des parties de l'objet montré en fig. 10.
Le tube électrique à vide représenté dans la fig. 1 est du type décrit dans le brevet suisse n 102853. IL comporte une anode 1 consistant en un tube de cuivre, acier ou autre métal convenable et formant une partie de l'enveloppe évacuée de la soupape. La partie rétrécie 2 du tube 1 représente la partie active de l'anode. La cathode 3 est constituée par un écran tubulaire émetteur d'électrons formé d'un tube métallique qui peut être chauffé par bombardement thermionique depuis une cathode auxiliaire en forme de filament; ou bien par radiation de chaleur depuis un organe auxiliaire, ou par induction électro magnétique à haute fréquence.
Le tube 3 formant la cathode peut être fait en matière réfractaire telle que le tungstène ou le mo- lybdène; il peut aussi, si on le désire, être enduit d'oxydes appropriés, tels que les oxydes de baryum, de calcium ou de strontium, afin de faciliter l'émission d'électrons. On pourrait également employer, pour faire le tube-cathode, du platine ou du nickel, enduits de la même manière. Les écrans 4 et 5 limitent la dé charge. L'écran 4 est un disque en matière réfractaire; l'écran 5 est fait également en matière réfractaire et est supporté par des tiges qui portent aussi la cathode. Cet écran peut consister par exemple une ou plusieurs feuilles minces de molybdène entourant les dites tiges.
Ces organes, ainsi que la manière dont ils sont montés, seront décrits plus loin en détail avec référence à la fig. 2. Les organes qui supportent la cathode sont fixés à un tube fendu 6 en cuivre, acier, nickel ou une autre matière convenable, tube monté sur la tubulure rentrante 8 de façon à pou voir glisser longitudinalement sur celle-ci et y fixé au moyen de brides de serrage, ainsi qu'il est indiqué en 9. La tubulure 8 est faite d'une matière vitreuse. Elle est pourvue des conducteurs nécessaires pour l'arrivée et la sortie du courant, et son extrémité est soudée à la partie tubulaire vitreuse 10 de la soupape.
La partie tubulaire 10 de l'enveloppe de la soupape, ainsi que la partie métallique de l'anode 1 possèdent des sièges coniques 11 s'emboîtant l'un dans l'autre. Leur joint est rendu étanche au vide, c'est-à-dire à l'air, au moyen de cire, ou de n'importe quelle autre manière. Le dessin représente un joint établi entre ces parties de façon à permettre la séparation éventuelle des .pièces 1 et 10.
La conicité des sièges du joint garantit l'ajustage exact des électrodes, fixées à la partie 10 de l'enveloppe, par rapport au tube 1, c'est-à- dire que tous les points de la cathode 3 au ront toujours la distance voulue de la partie réduite active 2 de l'anode, ce qui est néces- saire vu que l'écartement entre les électrodes est petit.
Dans l'appareil représenté, l'extrémité extérieure du tube 1 est façonnée de manière à pouvoir être raccordée à une pompe à vide au moyen d'un raccord conique 13, de sorte que l'enveloppe peut être vidée continuellement pendant le fonctionnement de la. soupape. Dans certains cas, le tube 1 peut rester raccordé continuellement à la pompe à vide. . Dans l'appareil décrit, l'anode est refroidie par circulation d'un liquide, et à cet effet, elle est munie d'une chemise 12 possédant des tuyaux d'entrée et de sortie pour le liquide réfrigérant.
D'après 12 fig. 2, la cathode comprend un tube principal extérieur 3, un tube intérieur 15 et un filament auxiliaire convenable 16, pour l'amorçage du fonctionnement de l'appa reil. Le tube 3 est porté par trois tiges de support 17 réparties symétriquement, faites de préférence en tungstène. Le tube 15 est porté par trois tiges 18 déplacées par rapport aux tiges 17. Le filament d'amorçage 16 est porté par des tiges 19 et 20, la tige 20 supportant aussi l'écran 4. Les tiges 17 sont brasées à un support 21 en acier ou en un autre métal, et les tiges 18 sont brasées à un tube 22 en acier ou en un autre métal.
Les tiges 19<B>Sont</B> solidaires de supports 23 et 24 faits en acier ou en nickel et tenus en place, et en même temps isolées au moyen d'une douille 2:5 et d'une rondelle 26 en stéatite. La douille 25 est munie d'une bride servant à la fixer à la pièce 21 au moyen de vis 27. Comme le voit, toutes les pièces de la cathode sont supportées par cette pièce métallique 21 fixée au moyen de vis 22 au tube fendu 6 supporté par la tubulure 8, ainsi qu 'il a été dit.
La douille 25 en stéatite et la rondelle 26 sont maintenues en place au moyen d'une tige centrale 28 en acier munie d'un côté d'une tête 29, et de l'autre côté d'un écrou 30. C'est dans cette tête 29 qu'est fixée par brasage la tige centrale 20. La boucle du filament d'amorçage 16 est tenue par un crochet 31 fixé à l'extrémité de la tige centrale 20 par un fil de tungstène enroulé et soudé.
Pendant l'opération du brasage des diverses tiges, les électrodes sont tenues en place par une bride; une feuille de cuivre est enroulée autour des extrémités des tiges à braser in troduites dans des trous percés dans les parties de support. Le tout est alors placé dans un four à vide ou à hydrogène et la température est élevée jusqu'à ce que le cuivre fonde, le brasage des tiges dans les parties de support étant ainsi achevé. L'écran 4 est fixé à l'extrémité de la tige centrale 20 au moyen de deux équerres en molybdène 33. Les deux parties de l'écran 5 formées cha cune par une feuille de molybdène, courbée en forme de tube, sont tenus par les tiges 17 et 18 respectivement.
Ce double écran limite à l'extrémité de la cathode le courant passant entre les électrodes, tandis qu'un autre écran 34 placé à l'intérieur de l'écran 5 et supporté par un fil 35 lié et soudé à l'une des tiges 19, limite la décharge auxi liaire ou d'amorçage. La distance entre le tube 15 et la cathode de démarrage 16 n'est pas particulièrement réduite, et quoique la décharge soit limitée à cet espace, l'ionisation qui en résulte peut produire une désintégra tion de la cathode de démarrage. Cependant, comme le courant ne passe entre le filament 16 et le tube 15 que lorsque la soupape est mise .en fonction, la réduction du diamètre du filament 16 comme suite de ladite désinté gration est négligeable ou tout au moins proportionnée à la durée des pièces. princi pales de la cathode.
Dans la construction décrite, le courant est conduit dans le tube 3 par les tiges 17 réparties uniformément sur le pourtour de celui-ci et qui en même temps servent de supports rigides au tube 3. Ces tiges peuvent avoir une section transversale relativement petite et elles peuvent être disposées pour être reliées en parallèle au point de vue de la connexion électrique. La connexion des conducteurs 36 (fig. 1) aux électrodes n'est pas représentée dans la fig. 2. L'appareil représenté dans la fig. 3 est de construction semblable à celle illustrée par les fig. 1 et 2, sauf que cet appareil est évacué d'une manière définitive et fermé.
Les1pièces correspondantes sont, autant que possible, désignées par les mêmes numéros. L'anode 1 est formée par un tube en cuivre, évasé à l'un de ses bouts 11 et fermé à l'autre bout 37 par un couvercle vitreux 38 scellé à l'anode. L'extrémité 37 de l'anode est fermée seulement après le montage; pen dant le montage, elle est ouverte afin de permettre de bien voir les électrodes pendant leur centrage lorsqu'on monte l'appareil. Comme dans l'exemple précédent, les cathodes 3 et 15 sont supportées chacune par trois tiges 17 et 18 régulièrement espacées et soudées aux cathodes respectives.
Les tiges 1 i et 18 sont, d'autre part, soudées _à des tubes-en acier 39 et 40 munis de brides, et ces tiges sont en outre tenues en place les unes- par rapport aux autres et en même temps isolées les unes des autres par un isolateur circulaire 41 en stéatite. Les tubes à brides 39 et 40 sont fixés à l'isolateur 41 par des vis 27 et 92. Les fils conducteurs 23 et 24 de la cathode auxiliaire 16 peuvent être faits en tungstène, et tenus dans la pièce 43 de la tubulure rentrante 8 qui est faite de préférence d'un verre ayant le même coefficient de dilatation que le tungstène, par exemple d'un verre connu sous le nom de verre "Pyrex".
Les cathodes sont supportées par la tubu lure 8 au moyen d'une bride de serrage en acier, 44, fixée par des vis à la tubulure 8. La bride de serrage 44 porte trois bras 45 en acier, répartis symétriquement et fixés au tube à bride 40. Les fils conducteurs 46 et 47 raccordés respectivement aux parties 3 et 15 de la cathode peuvent être faits en tung stène et ils passent par les tubulures laté rales 48 prévues sur -la partie principale vitreuse 10 de l'enveloppe. Le fil conducteur 46 est relié à une bride de serrage en acier, fixée au tube 39 par un conducteur flexible en nickel 49 isolé au moyen de perles 50. Le fil conducteur 47 est relié à la bride de serrage 4.1 au moyen d'un conducteur flexible en nickel 52.
Lorsqu'on monte la soupape, la tubulure S, avec les électrodes qui y sont fixées au moyen de la bride de serrage 44, est soudée à la partie 10 de l'enveloppe. Les électrodes sont, pendant cette opération, centrées l'une par rapport à l'autre, ce qui peut être con trôlé en regardant par l'ouverture 37 du tube 1 formant l'anode. Ensuite, les fils conduc teurs 46 et 47 sont scellés dans les tubulures latérales 43, et enfin l'extrémité 37 de l'anode est fermée et scellée. L'évacuation du tube est effectuée au moyen d'une, tubulure 53.
Le redresseur montré par la fig. 4 com porte une anode 1 et une cathode 3 qui est titi tube en tungstène chauffé par le bombar dement d'électrons depuis une cathode auxi liaire en forme de filament 54. L'anode 1 est (ni tube en cuivre dont les extrémités sont soudées à deux tubes vitreux 55 munis chacun d'un culot 56 par lequel passent et clans lequel sont soudés les différents fils conducteurs servant à supporter les électrodes, ainsi qu'il va être décrit.
La cathode 3 est formée par titi tube en tungstène formant l'écran émetteur d'électrons sus-ntentionné, disposé concentriquement dans l'anode 1 et supporté par une pluralité de tiges 57 rùpar- ties régulièrement autour du tube 3 et pa rallèles à l'axe de ce tube. Les tiges supé rieures sont fixées, par exemple par brasure, à titi support tubulaire 58 fait en acier ou en nickel. Ce support est fixé d'une faon rigide ait culot 56 au moyen de brides de serrage 59 reliées avec ledit support par des tiges 60.
Les tiges 57 inférieures- sont fixées à titi support mobile 61 pouvant se déplacer axiale- ment et subissant l'influence d'un ressort 66, de sotte que toutes les tiges sont tendues. Ce support mobile 61 est formé par un anneau pouvant se déplacer le long d'un tube 62 fixé d'une façon rigide ait culot du redres seur, à l'endroit voulu, au moyen de brides de serrage ainsi que de bras 64.
Le tube rigide 62 sur lequel l'anneau 61 petit glisser est pourvu, à sort extrémité libre, d'une bride 65 servant d'appui au ressort 66 qui agit sur l'anneau mobile 61 et maintient tendues les tiges 57 de la cathode, l'anneau glissant 61 étant relié électriquement au tube fixe 62 au moyen de conducteurs flexibles 67 tels que des càbles en cuivre.
Suivant une variante de la construction décrite, on peut laisser les tiges 57 libres d'un côté de la cathode, au lieu de les fixer toutes à l'anneau commun 61 recevant la pression du ressort 66, chaque tige étant dans ce cas tendue séparément par son propre ressort agissant dans la direction de l'axe de la cathode.
Le filament 54 formant la cathode de chauffage est supporté par des tiges 68 rac cordées à des fils conducteurs qui sont scellés dans les culots 56. Les tubes 58 et 62 sont raccordés respectivement à des conducteurs 69 et 70. Des écrans 71 attachés aux tiges 68 sont prévus pour limiter à l'espace com pris entre les électrodes la décharge auxi liaire émanant du filament 54.
Les fin. 5 à 9 montrent une forme d'exécution de l'objet de l'invention comprenant tin écran- cathode plat. La cathode est formée par trois feuilles carrées ou rectangulaires 72 et 73 en tungstène, montées parallèlement l'une à côté de l'autre. Les feuilles 73 extérieures forment la cathode principale pour l'émission d'élec trons. Cette cathode plate coopère avec une anode (rte figurant pas sur le dessin) faite également de deux feuilles rectangulaires qui pourront former une partie de l'enveloppe de l'appareil et étre disposées de chaque côté de la cathode.
La feuille du milieu 73 de la cathode fonctionne comme il est décrit au brevet suisse n 105604, la température de fonctionnement de la cathode étant: maintenue de la manière décrite dans cette demande.
Les trois feuilles qui forment la cathode plate sont placées dans titi cadre rectangulaire 74 qui leur sert en même temps de support. Ce cadre est fait d'une matière convenable quelconque, et ii est fixé d'une façon rigide au récipient évacué de l'appareil. Lés trois feuilles sont supportées chacune par quatre tiges fixées aux angles des feuilles et partant depuis les feuilles à peu près dans la direction de leurs diagonales. Lesdites tiges sont guidées et tendues comme il va être décrit. Les quatre tiges 75 de la feuille du milieu 73 reposent sur deux supports 76, isolés du cadre et fixés à celui-ci d'une manière rigide, comme le dessin le montre.
Les tiges 75 passent par des "trous ménagés dans les extrémités des supports 76, et sont munies de têtes 77. Des ressorts à boudin 78 s'appuient d'une part, contre le support 76; et, d'autre part, contre les têtes 77, maintenant ainsi les tiges 75 tendues. Les tiges75 sont reliées électriquement aux supports 76 au moyen de conducteurs flexibles 79.
Les tiges 80 des plaques extérieures 72 sont maintenues par le cadre lui-même dont l'épaisseur, à l'endroit où passent les tiges 80, sert à assurer la distance qu'on veut donner à ces feuilles extérieures 72 de la cathode. A cet effet, le cadre est muni de rainures 81 visibles dans les fig. 8 et 9. La direction de ces rainures est à peu près celle des diagonales des feuilles de la cathode. Les tiges 86 sont tendues par des ressorts- lames courbés 82, fixés à l'extérieur du cadre et faits par exemple en tungstène, molybdène, acier ou une autre matière convenable.
Les tiges 80 sont tenues dans les rainures 81 au moyen de lamelles 83 (fig. 9) fixées au cadre et s'engageant dans les rainures 81 où elles s'appuient contre les tiges 86. Les tiges 80 sont reliées électriquement au cadre par des conducteurs flexibles 84, comme on le voit en fig. 5. Une électrode auxiliaire (ne figurant pas sur le dessin) destinée à chauffer la ca thode au commencement de l'opération de l'appareil peut aussi être montée à l'intérieur du cadre à côté de la cathode. Le cadre est fixé par une pièce 85 à un support tubulaire 86 qui peut être serré, comme dans les exemples précédents, sur le culot ou tubulure rentrante de l'enveloppe de l'appareil.
Dans la construction que montrent les fig. 10 et 11, la cathode est du même type que dans les appareils décrits en premier lieu. Elle est composée d'un tube extérieur 3, d'un tube intérieur 15 et d'un filament d'a morçage 16. Les deux tubes 3 et 15 sont munis de deux jeux de trous 87 qui se trouv6nt près des extrémités des tubes. Des douilles en stéatite 88 et 89 servent à isoler les deux tubes et en même temps à les maintenir dans leur position relative. Chacune de ces douilles possède deux parties cylin driques d'un diamètre différent, ainsi qu'on le voit clairement dans la fig. 10. Le tube intérieur 15 est ajusté sur la partie réduite des douilles et fixé à ces dernières par des vis 90.
Le tube extérieur 3 est plus long que le tube intérieur 15; il est fixé à la douille supérieure 88 par des vis 91, tandis que l'extrémité inférieure du tube peut glisser librement sur la partie plus large de la douille 89: L'extrémité supérieure 9-9 du tube exté rieur 3 dépasse la douille 88. Elle est fixée au moyen de bras 45 à une bride de serrage ou à une pièce analogue, au moyen de la quelle elle peut être reliée, de la manière décrite ci-dessus, au culot ou tubulure ren trante de l'enveloppe de l'appareil. Les bras 45 peuvent en même temps servir de fils con ducteurs pour amener le courant au tube extérieur 3.
Un conducteur 93 passe par la douille supérieure 88 et est électriquement relié à la partie 95 du tube, entre les trous 87, au moyen d'une ou plusieurs pièces con ductrices 94 en nickel ou en une autre ma tière. II est évident que les parties 95 forment une pluralité de supports aux deux bouts des tubes-cathodes, et qu'elles forment également une pluralité de conducteurs amenant le Cou rant à l'extrémité supérieure du tube-cathode extérieur. Le filament d'amorçage 16 est raccordé aux conducteurs 23 et 24 passant par la douille supérieure 88. La boucle du filament 16 est tenue dans un crochet 31 prévu à une tige 96 qui porte l'écran 4 et passe par la douille inférieure 89 où elle est retenue par deux butées 97 soudées à la tige 96.
Les tubes 3 et 15 de la cathode sont faits d'un métal ayant un point de fusion relativement bas. Ils peuvent être faits par exemple en acier, fer, nickel ou molybdène et leur surface active, c'est-à-dire la partie située entre les jeux de trous 87 peut porter un enduit consistant un une matière telle qu'un mélange d'oxydes de baryum eet de strontium, afin de faciliter l'émission d'élec trons. Cet enduit peut être appliqué d'une manière convenable quelconque. Les extré mités des tubes n'ayant pas d'enduit. elles restent inactives, et le courant sera effective- ment limité à l'espace entre les électrodes.
La cathode petit être placée î1 l'intérieur d'une anode, par exemple de la manière dé crite par rapport à la fig. 3. La cathode (le démarrage 16 peut être un filament en tung- sténa ou bien un filament enduit d'oxydes, propre à chauffer le tube intérieur 15 par bombardement d'électrons ou par radiation de chaleur, suivant le cas.