Procédé pour l'introduction d'une substance vaporisable dans l'enveloppe d'un dispositif électrique à vide. L'invention se rapporte à un procédé pour l'introduction dans l'enveloppe d'un dis positif électrique à vide, d'une substance va porisable devant s'y trouver au moins tem porairement à l'état de vapeurs, telle qu'une substance de nettoyage, servant à l'élimina tion de gaz résiduels, ou d'une substance servant à l'augmentation de l'émission élec trique de cathodes.
Des métaux alcalins ayant les deux effets susdits en même temps ont été introduits par distillation dans l'en veloppe ou tube, la théorie -du dernier de ces deux effets étant qu'une. couche moléculaire de métal alcalin est formée sur la, surface de la cathode, de sorte que l'émission électronique et le rendement de celle-ci sont augmentés en raison du fait que ces métaux ont des fonc tions de travail basses, c'est-à-dire n'exigent qu'une faible énergie pour le dégagement de chaque électron, et permettent, par consé quent, à la cathode @de fonctionner à des tem pératures basses.
Le caesium est un exem ple remarquable d'un métal de cette espèce. En employant du caesium, l'émission d'un filament de tungstène à 900 g (environ 625 C) est d'environ '/3 d'ampère par cm' de la surface cathodique.
En se référant particulièrement au cae- sium, ce métal -est très facilement oxydable, de sorte qu'il ne peut pas être manipulé et être directement introduit -dans l'enveloppe d'un dispositif électrique à vide, et le pro cédé usuellement employé est de chauffer un mélange de chlorure de caesium et de calcium dans une ampoule de verre auxiliaire for mant un prolongement de l'enveloppe prin cipale du dispositif, produisant ainsi du ca,e- sium métallique qui passe par distillation dans l'enveloppe principale après que celle-ci a été évacuée et pendant qu'elle est encore en connexion avec la pompe d'évacuation,
l'ampoule auxiliaire étant ensuite enlevée. Cependant, le caesium attaque le verre plom- bique ordinaire quand la température est au dessus de la. valeur normale, de sorte qu'il est nécessaire de produire la, réaction dans une ampoule en verre spécial tel que celui connu sous le nom -de verre Pyrex. De plus, il est nécessaire .que l'enveloppe principale consiste aussi d'un verre spécial de ce genre, attendu qu'elle devra. être scellée à l'ampoule auxiliaire.
Dans tous les cas, le chauffage du chlorure de caesium et du cal cium demande des précautions et des expé riences particulières, et pour ces raisons, on n'a que rarement employé jusqu'à présent des dispositifs électriques à vide ainsi con ditionnés.
La. présente invention permet d'empêcher toute oxydation de la substance vaporisable qui doit être amenée à se trouver au moins temporairement à. l'état de vapeurs dans l'en veloppe du dispositif électrique à vide. Sui vant l'invention, on enferme la substance devant former lesdites vapeurs dans une poche de retenue et la. soumet dans cette der nière à un effet de chauffage s'effectuant indépendamment de ladite enveloppe, qu'on produit après l'évacuation de celle-ci, pour faire passer les vapeurs dégagées dans ladite enveloppe.
Cet effet de chauffage peut être réalisé par exemple par la, chaleur résultant d'un traitement thermique d'une électrode, mais le plus avantageusement par des cou rants d'induction à fréquence élevée produits dans la paroi électriquement conductrice de la. poche de retenue, ou bien la substance peut être chauffée directement par des cou rants d'induction à. haute fréquence. Par cette méthode, la, substance ne s'oxydera. pas et comme l'enveloppe principale en: verre n'est pas elle-même directement chauffée, on peut employer pour cette enveloppe toute espèce de verre qui soit. convenable pour qu'elle puisse contenir du caesium à des tem pératures normales.
La, poche de retenue pour la. substance peut être logée en permanence dans l'enveloppe principale elle-même ou à l'intérieur d'un prolongement de l'enveloppe principale qui peut alors en être détaché et enlevé.
Le procédé suivant l'invention sera, bien compris par la description qui suit en se ré férant au dessin annexé, donné à titre d'exem- ple, dans lequel les fig. 1, 9 et 3 représentent trois dispositifs électriques à vide pour expliquer trois exemples de réalisation dif férents du procédé pour introduire du cae- sium,
ou une autre substance de nettoyage vaporisable appropriée dans leur enveloppe. La fig. 4 est une \-ne en perspective à plu grande échelle d'une électrode similaire aux électrodes représentées dans les autres fi gures et se rapporte à. une autre manière d'introduire le caesium ou autre substance analogue.
La, fig. 5 est une coupe de détail à. plus grande échelle, et la. fi ;. 6 se rapporte à. un mode pour la préparation de capsules scellées contenant du caesium ou autre subs tance analogue qui doit être introduite dans un dispositif électrique à vide.
En se référant à la fig. 1, une soupape électrique à. trois électrodes est représentée comme comprenant une anode tubulaire 1, à l'intérieur de laquelle est disposée une grille, dont le support 2 seulement est visible, et un filament dont les supports sont indiqués en 3 et 4. Les différents supports d'électrodes sont fixés dans le culot 5 formé sur un tube rentrant scellé par fusion d'une pièce avec l'enveloppe de verre 7. L' n tube 8 est scellé par fusion dans le culot 5 de façon à débou cher par une ouverture 9 à l'intérieur de l'enveloppe 7. Cette dernière est disposée pour être évacuée par le tube 8 destiné à être relié à une pompe d'évacuation.
L'extré mité opposée de l'enveloppe 7 est pourvue d'un prolongement tubulaire 10 scellé à son extrémité libre 11 et pourvu d'une partie étranglée 12 de sorte qu'il peut être facile ment détaché par fusion en cet endroit et être enlevé de l'enveloppe principale 7.
L'ex trémité scellée 11 forme en quelque sorte un culot dans lequel est fixé un fil 13 auquel est attachée une capsule tubulaire de nickel 14, formant la. poche de retenue précitée, ayant ses extrémités fermées par tout moyen approprié, par écrasement par exemple, pour laisser une ouverture non montrée au dessin, pour l'évacuation et pour la sortie des va peur: de eaesium, et. contenant une quantit@# d'un mélange de chlorure de caesium et de calcium.
La capsule de nickel 14 est de pré férence exempte de joints, ou s'il existe un joint, les bords adjacents de celui-ci devront être soudés ensemble de sorte que les cou rants d'induction à haute fréquence peuvent circuler autour de son axe lorsqu'ils y sont induits.
Le dispositif électrique ainsi constitué est évacué de la manière usuelle, l'enveloppe étant passée au four pendant environ 10 à 12 minutes à 400', par exemple, après quoi les électrodes plaque et grille peuvent être chauffées au rouge par _ induction de cou rants à haute fréquence. Le filament peut être chauffé par l'envoi d'un courant électri que à travers lui.
Après que les gaz absor bés ont été éliminés à la. suite du traitement thermique, la capsule de nickel 14 peut être chauffée en y induisant des courants électri ques à haute fréquence, jusqu'à ce qu'elle soit portée au rouge par exemple, après quoi la réaction se produit entre le chlorure de caesium et le calcium pour former du caesium métallique et du chlorure de cal cium. Le caesium métallique passe par dis tillation dans l'enveloppe principale 7 et se condense à la surface interne des parois de celle-ci et aux surfaces des électrodes.
Pou ou point de caesium ne se condensera. à la surface interne du prolongement 10, attendu que celui-ci sera. chaud par radiation de cha leur depuis la capsule de nickel 14, ou en tout cas, le prolongement 10 peut être chauffé au moyen de la torche de scellement ou dé tachement ou autrement et le ca.esium être ainsi refoulé :dans l'enveloppe principale.
Quand le caesium a été introduit dans l'enveloppe principale 7, le prolongement 10 peut être détaché par fusionnement de la. par tie étranglée 12, après quoi l'enveloppe prin cipale peut être détachée par fusionnement de la pompe d'évacuation.
On comprend que le procédé sus-décrit peut être modifié de différentes manières; par exemple, le caesium peut être passé par distillation dans l'enveloppe principale 7 après que celle-ci a été évacuée et détachée de la pompe d'évacuation. Ou bien le traite- ment thermique des électrodes et le chauf fage du tube 14 peuvent être effectués après que la soupape a été évacuée par la pompe et disconnectée de celle-ci.
En se référant à la fig. 2, la capsule de nickel 14, au lieu d'être :disposée dans un prolongement de l'enveloppe principale 7, est fixée à l'un des supports d'électrodes, à savoir le support 3 pour l'extrémité supé rieure du filament, l'enveloppe étant évacuée par la, tubulure 15 prévue à l'extrémité su périeure de celle-ci, au lieu de l'être par un tube relié au culot 5. La capsule de nickel 14 est soudée au support de filament 3 ou y est retenue par pinçage.
Après l'évacuation et le traitement thermique de -l'enveloppe principale, l'anode et la. capsule de nickel 14 peuvent être soumises au traitement Îher- mique prévu, soit avant ou après le :détache ment de l'enveloppe principale de la pompe d'évacuation.
La. capsule de nickel 14 peut aussi être reliée par soudage ou autrement à. l'anode, auquel cas la chaleur engendrée dans l'anode aura pour effet que la capsule 14 sera suf fisamment chauffée pour provoquer la, réac tion chimique nécessaire.
Dans certains cas, au lieu d'introduire la substance dans une capsule, comme en fig. 1 et 2, la. substance peut aussi être pas sée dans une poche 16 prévue à l'anode 1 (fig. 3 et 4). Lorsqu'après l'évacuation de l'enveloppe 7 l'anode est chauffée par pur bombardement électronique depuis la. cathode ou par effet d'induction à haute fréquence, les vapeurs seront dégagées par la substance à l'intérieur de l'enveloppe 7.
Dans tous les cas où les réactifs sont sup portés sur l'anode ou sont chauffés par la chaleur engendrée dans l'anode, la chaleur nécessaire peut être produite, à titre de va riante, par bombardement électronique de puis le filament. Dans les cas où l'intervalle entre les électrodes est petit ou si la surface de l'anode n'est pas très grande en comparai son de celle du filament, l'anode peut être chauffée à une température suffisante uni quement par radiation de chaleur depuis le filament qui, dans le cas du tungstène, peut; être chauffé à une température d'environ 2500<B>0</B> h (2225 C).
Lorsque les réactifs sont chauffés à l'in térieur de l'enveloppe principale et qu'un agent réducteur modérément volatil, tel que le magnésium ou le calcium, est employé, il sera. d'un certain avantage qu'un pareil agent réducteur soit aussi en présence dans l'enveloppe et serve de substance fixatrice pour l'enlèvement de gaz résiduels.
Au lieu d'introduire du caesium dans l'enveloppe sous forme de composé réductible, comme décrit en regard -des fig. 1 et 2, du caesium peut aussi être introduit à l'état mé tallique dans une capsule hermétiquement scellée 18 (fig. 5) qui peut être placée dans le tube ou récipient métallique 14 (fig. 1). La capsule scellée 18 consiste avantageuse ment de verre boro-silicaté.
En réalisant cette variante du procédé, l'enveloppe 7 est reliée à la pompe d'évacua tion par le tube 8 et évacuée pendant que l'enveloppe est chauffée au four, les électrode étant ensuite traitées par effet thermique au moyen de courants d'induction à haute fré quence, après quoi le tube ou récipient mé tallique 14 est chauffé par- des courants d'in duction à haute fréquence, ce qui fait que la.
pression des vapeurs de caesium métalli que dans la capsule 18 s'élève et fait en même temps céder les parois de celle-ci, soit que la capsule soit brisée, soit qu'étant ra mollie par la chaleur, elle soit traversée ou percée par les vapeurs de caesium qui pas sent alors dans l'enveloppe principale, après quoi le prolongement 10 peut être détaché par fusion à l'endroit de la partie étranglée 12. A titre de variante, les électrodes peu vent être chauffées après que l'enveloppe principale a été détachée -de la pompe d'éva cuation, de même que le tube ou récipient métallique 14 peuvent l'être.
Dans ce cas, le prolongement 10 peut être enlevé de l'en veloppe après que celle-ci a été détachée de la. pompe et après que les vapeurs de ca.esium ont été refoulées dans l'enveloppe principale. Dans certains cas, le caesium métallique dans la, capsule 18 pourra. être chauffé di rectement par des courants d'induction à haute fréquence, auquel cas le tube ou réci pient 14 peut être supprimé. La capsule peut être placée en d'autres endroits dans l'enveloppe et être chauffée par d'autres moyens que représenté.
Une capsule telle que 18 renfermant du caesium métallique peut s'obtenir de la ma nière suivante en se référant à la fi-.<B>6.</B> Un long tube mince 20 de verre boro-silicaté est pourvu, à. une extrémité, d'une ampoule 21 contenant un mélange de chlorure de caesium et de calcium, l'autre extrémité 22 de ce tube 20 étant reliée à une pompe à vide (non représentée), le tube étant. préférable ment soumis à. un traitement thermique pour l'élimination de gaz occlus.
Les réactifs se trouvant dans l'ampoule 21 sont. alors chauf fés de sorte qu'ils entrent en réaction, des vapeurs de caesium métallique étant produi tes et passant par distillation dans le tube 20 où elles se condensent. L'ampoule 21 est ensuite détachée du tube 20 par fusion à l'endroit 23. Une portion du tube 20 est alors détachée par fusion en 24, une autre portion de tube en 25, et ainsi de suite, cha que portion de tube ainsi détachée contenant un peu de caesium, ces portions de tube for mant des capsules disposées pour être insé rées dans le tube ou poche métallique 14 pour introduire les vapeurs de caesium dans l'enveloppe.
L'invention n'est pas limitée aux opéra tions décrites ci-dessus. Le chauffage peut être effectué, par exemple, aussi au moyen d'une bobine (le chauffage disposée à l'inté rieur de l'enveloppe et alimentée de courant de chauffage, et bien que le procédé ait été décrit pour l'introduction de caesium, on peut aussi l'employer pour tout autre métal alcalin ou d'autres substances vaporisables, de nettoyage ou autres.