CH264439A - Tube à décharge électronique. - Google Patents

Tube à décharge électronique.

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CH264439A
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Incorporated Western E Company
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Western Electric Co
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J21/00Vacuum tubes
    • H01J21/36Tubes with flat electrodes, e.g. disc electrode

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description


  Tube à décharge électronique.    La présente invention concerne (les     tubes     à décharge électronique     comprenant    une élec  trode à grille entre une cathode et une anode,  et destinés au fonctionnement en haute fré  quence, par exemple à 3000 mégacycles.  



  Le fonctionnement de ces dispositifs dé  pend des paramètres des éléments qui définis  sent le système d'électrodes et de ceux du  système de couplage ou du transducteur entre  le système d'électrodes et le circuit extérieur  associé au dispositif envisagé. Plus spéciale  ment, les caractéristiques de fonctionnement,  comme le gain, la largeur de bande, le rapport  entre signal et bruit et la limite supérieure  de la fréquence de fonctionnement dépendent  largement de la grandeur et de l'uniformité  des distances cathode-grille et grille-anode,  de la finesse et de la régularité de la grille,  ainsi que de l'ampleur des variations dues  aux effets de la température dans les posi  tions relatives des électrodes, au cours du  fonctionnement.

   Pour obtenir un gain élevé,  une grande largeur de bande et: un grand  rapport     signal-bruit,    ainsi qu'une limite (le  fréquence élevée permettant de maintenir ces  facteurs, les conditions à remplir sont: des  distances d'électrodes     réduites,    précises et       uniformes,    qui doivent être strictement main  tenues pendant le fonctionnement.  



  lie     transducteur    entre le     s'vstènic        (Félee-          trodes    et     les    bornes du dispositif,     c'est-à-dire     les parties externes de la cathode, de la grille  et du conducteur d'entrée à l'anode, aux  quelles sont connectés les circuits extérieurs, a    une     grande    importance pour le fonctionne  ment, car il détermine dans     unie    large mesure  les conditions aux bornes pour telles ou telles  conditions particulières dans les régions des  électrodes.

   Autrement dit, ce transducteur  détermine effectivement dans quelle mesure  les conditions électroniques, à réaliser dans  les régions des électrodes, se retrouvent aux  bornes. Par suite, ledit transducteur doit être  tel que ses pertes et son action sur la largeur  de bande soient petites et, de plus, qu'il per  mette une bonne transformation d'impédance  entre les régions des électrodes et. les bornes  externes.  



  L'invention vise à obtenir de meilleures  caractéristiques de fonctionnement du     diqpo-          sitif    avec grille de réglage. D'autres buts de  l'invention sont les suivants:  réaliser entre électrodes des distances  extrêmement petites, précises et     uniformes.     particulièrement entre cathode et grille et  entre grille et anode;  réduire à un minimum les effets de la  température sur ces distances;  faciliter la fabrication de dispositifs de  décharge d'électrons ayant des électrodes très       voisines.     



  L'objet (le l'invention. est un tube à dé  charge électronique, caractérisé en ce qu'il  comporte un premier support ayant une sur  face d'appui plane, une cathode montée sur  ledit support, de manière à avoir une face co  planaire à ladite surface d'appui, un second  support ayant également.

   une surface d'appui      plane,     une    anode montée sur ce second sup  port, de     manière    à avoir une face coplanaire       à,    la surface d'appui de celui-ci,     une    grille  plane et des moyens maintenant les faces de  la cathode et de l'anode et la grille parallèles  et alignées avec des organes d'espacement  portant sur les     surfaces    d'appui desdits pre  mier et second supports et déterminant les  écarts entre la grille, l'anode et la cathode,  ces écarts étant ainsi maintenus constants.  



  Comme moyen maintenant des écarts cons  tants entre les électrodes, on peut avoir     un     châssis plan ou cadre sur lequel est montée la  grille, et qui repose sur la surface d'appui du  second support et, en outre, une cloison plane  intermédiaire engagée entre     une    face du châs  sis et la surface d'appui du premier support.  



  De préférence, l'anode, la grille et la ca  thode sont assemblées et maintenues en place  à l'intérieur de l'ampoule-enveloppe par des  pièces jouant le rôle de rivets isolants qui tra  versent les supports et les maintiennent rigi  dement ensemble.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution et des détails du tube  à décharge électronique selon l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue en élévation et par  tiellement en coupe, représentant un exemple  d'exécution du tube.  



  La     fig.    2 est     une    vue en perspective de  certains détails de     l'ensemble    de la cathode  du tube suivant la     fig.    1.  



  La     fig.    3 représente la grille en perspec  tive.  



  La     fig.    4 est une mitre vue en perspective  montrant l'exécution de la cathode pour l'or  gane d'espacement de la grille.  



  La     fig.    5 est une vue en perspective mon  trant en détail un anneau de retenue et un  organe élastique, formant une partie de l'en  semble du tube de la     fig.    1.  



  La     fig.    6 est     ime    vue en coupe partielle  du condensateur en dérivation que comporte  le tube de la     fig.    1, et  la     fig.    7 est un détail en coupe d'une  forme modifiée de     l'ensemble    de l'anode.  



  Le tube à décharge électronique représenté  en     fig.    1 comporte une     ampoule-enveloppe    à    vide très poussé qui comprend     une    base 10  traversée par une pluralité de conducteurs  d'entrée 11, hermétiquement scellés sur la  base par des renflements en perles 12. L'am  poule comporte aussi une partie cylindrique  en métal, 13,     munie    d'un rebord scellé à la  base 10 par soudure ou brasure et fermée par  tiellement à son mitre extrémité par un corps  diélectrique, par exemple un disque 14 en  verre ou en céramique, qui est hermétique  ment scellé sur la partie cylindrique 13 le  long des surfaces de joint, comme en 15, à  l'aide d'un mastic vitreux ou métallique.  



  Un ensemble d'électrodes est monté à l'in  térieur de l'ampoule; il comporte un élément  cylindrique en métal à rebord 16, muni d'un  diaphragme annulaire concentriquement on  dulé 17, en métal à faible coefficient de dila  tation et de conductibilité, par exemple en  Invar. L'élément cylindrique 16 est recouvert  d'un revêtement ou glaçure mince de céra  mique, 18, enveloppé à son tour d'un revête  ment métallique mince 19, par exemple en  argent.  



  Le revêtement 19a un diamètre extérieur  tel qu'il garnit étroitement la paroi intérieure  de la partie cylindrique 13 de l'ampoule.  L'élément cylindrique 16 constitue, avec le  revêtement 18 et la partie 13, un condensa  teur cylindrique dont la fonction sera exposée  plus loin.  



  Un support isolant 20, par exemple en  céramique, repose sur le diaphragme 17; sur  ce support en forme de disque est monté     un          ensemble    de cathode comportant     (fig..2).    un  disque métallique 21, par exemple en platine,  une tige 22, par exemple en molybdène, fixée  au disque 21 et     munie    d'une tête 23 et d'un  disque 24, par exemple en nickel, soudé à la  tête 23.

   Au cours de la fabrication de la ca  thode, le disque 21 est monté dans le disque  20, les surfaces 25 et 26 du disque isolant 20  et du disque 24 sont rectifiées simultanément  à l'aide d'un abrasif, par exemple de carbure  de silicium, de manière à être soigneusement  coplanaires, avec une tolérance de, par exem  ple, 5 microns; puis, une matière     thermoioni-          que    est appliquée à la surface 26 ainsi recti-      fiée, de façon à réaliser un revêtement mince  d'une épaisseur uniforme et prescrite de l'or  dre, par exemple, de 12,5 à 25 microns.  



  L'ensemble de la cathode comprend aussi  un cylindre en métal protecteur (le la chaleur  27, relié au disque 21 et à une pièce cylin  drique en métal 28, qui est fixée au dia  phragme 17. La tige 22 est entourée étroite  ment par un filament hélicoïdal de chauffage  29, qui est, par exemple, un fil de     tungstène     entouré d'un isolant et dont les extrémités  sont reliées aux conducteurs 30, reliés à leur  tour à certains des conducteurs d'entrée 11.  Sur les conducteurs 30 est montée une pro  tection métallique 31 réfléchissant la chaleur,  qui est munie de larges ouvertures traversées  par les conducteurs 30, et qui est montée sur  un support 32 reposant sur la base 10.  



  Parallèlement à la surface recouverte du  disque 24 et en face de celle-ci se trouve une  grille 33 contenant des fils coplanaires pa  rallèles, par exemple en molybdène, qui sont  attachés à un cadre 34 dont ils traversent une  ouverture centrale circulaire 35, comme repré  senté en     fig.    3. La grille 33 est fabriquée en  enroulant un fil fin, par exemple en tungstène  de 8,4     mierons    et, à raison de 40 tours par  millimètre, autour d'une paire de cadres 34  ayant, par exemple, une épaisseur de 125 à  250 microns et séparés par un cloisonnement  36.

   Après l'enroulement, les spires (le la  grille sont attachées aux cadres, par exemple  en les brasant à l'or dans une atmosphère       d'h,#drogène    le long des arêtes 37, et elles sont,  coupées là proximité de ces arêtes pour former  deux cadres servant chacun de grille. Pendant  l'enroulement, le fil est, maintenu sous tension  constante, afin de faciliter la réalisation d'un  pas uniforme et la fixation des spires pendant  ].'opération du brasage. Après le brasage, des  dépressions incurvées 80     (fig.    1) sont impri  mées au cadre 34 pour raidir le fil de grille  jusqu'à 20 à 30     J    de sa limite de rupture. On.  obtient ainsi une tension uniforme des fils qui  constituent la grille, cette     tension    étant cons  tante et contrôlée.

   Dans le dispositif achevé,  les fils de grille sont. soumis à une tension  continue, et le parallélisme coplanaire est    maintenu en dépit des variations de tempé  rature dans les fils au cours du fonctionne  ment du dispositif dont la grille fait partie.  



  Le cadre 34 est calé sur une cloison annu  laire en métal 38, ].'ouverture 35 étant alignée       coaxialement    avec le disque 24, et la face du  cadre sur laquelle reposent les fils de grille  étant tournée vers le disque 24, d'où il ré  sulte que l'écartement, entre cathode et grille  est. déterminé par la différence entre l'épais  seur de la cloison 38 et la hauteur du revête  ment de la     surface    du disque 20. La cloison  38 présente une ondulation annulaire dans la  quelle se trouve une pièce annulaire en métal       '9,    fixée par     uri    anneau 40 en matière à sou  der on à braser, la surface interne étant éta  mée dans un but qui sera bientôt éclairci.

   La  cloison 38 est également munie de plusieurs  douilles plongeantes 41 qui passent     Ù.    travers  des ouvertures 42 du disque en céramique 20  (une seule ouverture est représentée     fig.    l.).  Ces douilles ont pour but d'empêcher des  fuites d'énergie à haute fréquence à travers  les trous du cadre de grille, entre la, région  de sortie et celle d'entrée.  



  Un support d'anode 43 en forme de cloche  et en matière isolante, par exemple en     céra-          inique,    est placé sur le cadre de     grille    34;  l'anode 44 est montée à demeure dans le sup  port 43. La face inférieure de l'anode     (fig.    1)  et la. face du bord du support. 43 sont recti  fiées simultanément à l'aide d'un abrasif, par  exemple de carbure de silicium, pour être  bien coplanaires, d'où il résulte que l'espace  ment entre anode et grille est déterminé par  l'épaisseur du cadre 34 de grille.

   L'anode a  un prolongement 45, ajusté dans un     évide-          .nent    de l'extrémité intérieure fendue     d'un     conducteur d'entrée 46 étamé intérieurement,  comme indiqué     fig.    1 en 52. Le conducteur  46     est,    scellé à, une pièce isolante 47, par  exemple en céramique ou eu verre, le long des  surfaces de contact 48, et la pièce 47 est  scellée de son côté, le long des surfaces de  contact 49, à un     conducteur    cylindrique d'en  trée 50 coaxial au conducteur 46; le conduc  teur 50 est scellé au disque 14 en verre ou en  céramique, le long des surfaces de contact 51.

        La: cathode, l'anode et la grille sont éta  blies de manière à former un ensemble com  portant aussi un corps isolant 53, par exem  ple en céramique, les parties constitutives  étant serrées et groupées en position coaxiale  par plusieurs, par exemple trois, montants  en céramique 54     pourvus    de renflements 55  en verre fondu sur leurs extrémités, les mon  tants traversant les diverses parties. Ces ren  flements reposent, d'un côté de l'ensemble,  sur le support d'anode 43; de l'autre côté, ils  sont fondus dans des douilles 56 fixées à un  anneau de retenue 57 (montré en détail à la       fig.    5), qui porte sur     ime    pièce métallique et  élastique en forme d'anneau bombé 58, lequel  s'appuie de son côté sur le corps 53.  



  Au point de vue de la fabrication du dis  positif, le cylindre 13,     les    conducteurs 46 et  50 et les disques de verre ou de céramique 14  et 47 forment -un assemblage en     une    pièce.  L'ensemble d'électrodes décrit ci-dessus et qui  comprend en outre le cylindre 16 et les revê  tements 18 et 19 est inséré dans le cylindre  13, de sorte que le conducteur 50 est logé  dans l'anneau cannelé 39 et que le prolonge  ment 45 de l'anode s'étend dans le conduc  teur 46. Ensuite, un troisième ensemble, formé  par la base 10, la protection 31 contre la  chaleur et le filament 29 de     chauffage,    est       introduit    dans le cylindre 13, dont le rebord est  scellé, par soudure ou     brasure,    à la base 10.  



       L'ampoule-enveloppe    peut être vidée par  en bas en utilisant     une        tubulure    d'évacuation  59. Un     getter    porté par un fil 60 connecté  entre deux des conducteurs d'entrée 11 peut  être porté à l'incandescence pendant l'opéra  tion de vidange. Pour permettre la     déga7éifi-          cation    de     l'ensemble    des électrodes, il y a des  rainures radiales 70, 74 et 75 dans le support  20 de cathode; respectivement dans le support  43 d'anode et dans le corps isolant 53, et des  ouvertures 71 et 72 dans le disque 21, respec  tivement dans le support d'anode 43. Des  ouvertures 73 peuvent aussi être pratiquées  dans le conducteur de grille 50.

    



       Electriquement    parlant, l'anode et la grille  constituent des faces d'électrodes, planes et  parallèles, aux extrémités de la     ligne    coaxiale    formée par les conducteurs 46 et 50. La sur  face efficace de cathode est parallèle à l'anode  et à la grille, et elle est reliée au cylindre 16,  connecté à son tour à     l'un    des conducteurs  d'entrée 11 par un fil d'attache 61. Pour le  courant alternatif, la cathode est connectée au  cylindre 13, coaxial aux conducteurs 46 et 50,  par le condensateur que forment les cylindres  13 et 16 et le revêtement diélectrique 18. De  la sorte, on a des conducteurs d'entrée et de  sortie qui se terminent par des surfaces  d'électrodes planes et parallèles.  



  Par suite de la construction et de la dis  position décrites des électrodes, on arrive à  ce résultat intéressant d'un parallélisme plan  remarquablement précis de leurs surfaces effi  caces, ce résultat étant maintenu au cours du  fonctionnement. En outre, on réalise des  espacements entre électrodes extrêmement  petits, par exemple de l'ordre de 12,5 à 25  microns entre cathode et grille, d'où il résulte  que les temps de passage des     électrons    sont  réduits et que l'on obtient une conductance  mutuelle élevée, un bon rapport, signal-bruit,  ainsi qu'une largeur de bande avantageuse.  



  Comme il a été signalé, le couplage entre  le courant d'électrons et le circuit extérieur  est d'une grande importance     pour    déterminer  le fonctionnement du dispositif. Dans la  forme de ce dispositif décrite ici, les para  mètres des éléments qui constituent. ledit cou  plage sont choisis de faon à produire un  effet optimum dans le domaine de fonction  nement utilisé, soit celui des fréquences de la  région des ondes courtes. Comme le diamètre  du conducteur 46 associé à l'onde est petit en  comparaison de celui du conducteur 50 asso  cié à la grille, l'impédance caractéristique de  la région grille-anode est très élevée. De  même, par suite de la forme et de l'égalité  pratique des .diamètres des électrodes et de  leur montage, les capacités parasites sont  extrêmement petites.

   Au surplus, les organes  14 et 47 peuvent être placés principalement  aux ventres des systèmes     grille-cathode    et  anode-grille.  



  Un autre assemblage d'anode apte à être  introduit     commodément    dans le dispositif est           représenté    à la     fig.    7; il comporte un support  62 de céramique, dans lequel est enrobé un  disque 63, par exemple par moulage. Ce dis  que porte une tige 64, à laquelle est fixé un  disque d'anode 65, par exemple en zirconium.  Les surfaces 66 et 67 du disque d'anode 65 et  du support 62 sont traitées à l'aide d'un  abrasif, afin d'être rendues exactement co  planaires.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Tube à décharge électronique, caractérisé en ce qu'il comporte un premier support ayant une surface d'appui plane, une cathode mon tée sur ledit support de manière à avoir une face coplanaire à ladite surface d'appui, un second support ayant également une surface d'appui plane, une anode montée sur ce se cond support, de manière à avoir une face co planaire à la surface d'appui de celui-ci, une grille plane et des moyens maintenant les faces de la cathode et de l'anode et la grille parallèles et alignées avec des organes d'espa cement portant sur les surfaces d'appui desdits premier et second supports et déterminant les écarts entre la grille, l'anode et la cathode, ces écarts étant ainsi maintenus constants.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Tube selon la revendication, caractérisé en ce que les moyens maintenant des écarts constants entre les électrodes comportent un cadre plan sur lequel est montée la grille et qui repose contre la surface d'appui du se cond support. 2. Tube selon la sous-revendication l., ca ractérisé en ce que les moyens maintenant des écarts constants entre les électrodes com portent au moins une cloison plane engagée entre une face du cadre plan susdit et la sur face d'appui du premier support. 3.
    Tube selon la revendication, caractérisé en ce que l'anode, la grille et la cathode sont assemblées et maintenues en place à l'inté rieur d'une ampoule-enveloppe par des pièces jouant le rôle de rivets isolants qui traversent les supports et les maintiennent rigidement ensemble. 4. Tube selon la sous-revendication 3, ca ractérisé en ce qu'il comporte une pièce bom bée formant ressort intercalée entre une extré mité des rivets et un disque isolant situé à l'opposé, une pièce de retenue s'appuyant contre ladite pièce formant ressort et étant calée sur ladite extrémité des rivets. 5.
    Tube selon la revendication, caractérisé en ce que le premier support, sur lequel est montée la cathode, est en matière isolante et présente une ouverture, en ce qu'un disque métallique est enrobé dans la matière isolante et passe à travers l'ouverture, en ce qu'une tige métallique s'étend à travers ledit disque sur lequel elle est fixée, un disque de cathode étant adapté à une extrémité de ladite tige qui est entourée d'un filament de chauffage. 6. Tube selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que son ampoule-enveloppe présente une paroi interne cylindrique, l'en semble de la cathode étant monté d'un bloc avec un prolongement cylindrique qui peut glisser dans ladite paroi. 7.
    Dispositif selon la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le prolongement cylin drique susdit est enduit, sur sa surface externe, d'un revêtement diélectrique destiné à venir vis-à-vis de la paroi cylindrique de l'ampoule-enveloppe, afin de former avec elle les électrodes d'un condensateur. S. Dispositif selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que l'ampoule-enveloppe pré sente une partie terminale traversée par un conducteur d'entrée muni d'un évidement dans cette partie, un conducteur cylindrique d'entrée entourant le premier conducteur à travers ladite partie, -une tige conductrice s'étendant à partir de l'anode en s'ajustant dans l'évidement et un organe conducteur, connecté à la grille et possédant une partie annulaire, s'engageant avec l'extrémité inté rieure du conducteur cylindrique d'entrée. 9.
    Dispositif selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce que le conducteur d'entrée de l'anode est coaxial au conducteur cylindri que d'entrée de la grille.
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