EP1200973B1 - Cathode a oxydes amelioree et son procede de fabrication - Google Patents
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- EP1200973B1 EP1200973B1 EP01945372A EP01945372A EP1200973B1 EP 1200973 B1 EP1200973 B1 EP 1200973B1 EP 01945372 A EP01945372 A EP 01945372A EP 01945372 A EP01945372 A EP 01945372A EP 1200973 B1 EP1200973 B1 EP 1200973B1
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- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
- H01J9/042—Manufacture, activation of the emissive part
Description
La présente invention concerne le domaine des tubes
électroniques, et notamment des cathodes qui ont pour rôle dans ces tubes
d'émettre des électrons et ainsi de constituer la source d'un courant
électronique.
Plus particulièrement, l'invention s'adresse aux cathodes dites à
oxydes. Ces cathodes, qui sont les plus couramment utilisées, comprennent
une couche d'oxydes fortement émissifs en électrons sur une face d'un
support métallique. Le support est relié à un potentiel électrique négatif
relativement au potentiel environnant, permettant l'émission d'un flux
d'électrons à partir de la couche d'oxydes.
La figure 1 est une vue en coupe simplifiée montrant une section
d'une cathode à oxydes classique 2. Le support 1 est constitué d'une mince
plaque en nickel formant une pastille, qui présente une face 1a recouverte
d'une couche d'oxydes 3 sous forme de badigeon. Le badigeon est un
dépôt constitué d'une charge de composé actif et d'un liant. Le composé
actif est généralement à base de carbonates de baryum (BaCO3) et autres
éléments, qui par la suite sont transformés en oxydes de baryum (BaO) et
d'autres éléments.
La couche d'oxydes nécessite normalement d'être à une
température relativement élevée pour émettre. Dans le cas classique d'une
cathode dite à chauffage indirect, on prévoit une source de chaleur tel qu'un
filament à proximité du support, relié à une source de courant basse tension.
En fonctionnement, un courant électronique traverse l'épaisseur
de la couche d'oxydes 3 (flèche I) sous l'effet du champ électrique
environnant. Le champ électrique est créé en établissant une différence de
potentiel entre le support 1 et une électrode 5 située à proximité de la surface
extérieure 3a de la couche 3. Dans l'exemple, le support est référencé à une
tension de masse alors que l'électrode 5 est polarisée à une tension positive
élevée +V. Le flux électronique obtenu par la cathode 2 est proportionnel à
l'intensité de ce courant électronique I.
La figure 2 montre la même section de la cathode 2 après une
évolution dans le temps de celle-ci. On constate qu'une couche résistive 6,
dite couche d'interface, se développe entre le support métallique 1 et la
couche de badigeon 3.
Dans certaines applications, il est nécessaire de rechercher un
courant électronique dans la cathode aussi élevé que possible. Ceci est
notamment le cas avec des tubes à rayon cathodique pour les écrans de
visualisation "multimédia" et "haute résolution", ainsi que pour des
projecteurs vidéo, et d'autres types de tubes électroniques, tels que ceux
utilisés dans le domaine des hyperfréquences.
Il est connu qu'une limitation de l'intensité du courant électronique
pouvant être obtenu d'une cathode à oxydes est dû à sa conductivité
insuffisante. Il s'agit là essentiellement de la conductivité à travers
l'épaisseur de la couche de badigeon 3 et de la couche d'interface 6, celle à
travers le support 1 pouvant être considérée comme négligeable. On note
que la conductivité d'une couche est inversement proportionnelle à sa
résistivité.
Il apparaít par ailleurs que les cathodes à oxydes résistent mal à
une forte densité de courant, et particulièrement lorsque le courant est
temporellement constant, en raison de leur conductivité électrique
insuffisante.
Il est généralement admis que la conductivité électrique
insuffisante des cathode à oxydes est due à deux paramètres: le fait que le
badigeon émissif 3 est à base d'oxydes qui sont par nature peu conducteurs,
et le fait que la couche d'interface 6 résistive se développe entre le métal du
support 1 et le badigeon.
La figure 3 est un schéma électrique équivalent des composantes
R1 et R2 de la résistivité électrique de la cathode à oxydes provenant
respectivement de la couche de badigeon émissif 3 et de la couche
d'interface 6. Ces deux couches étant superposées, les composantes R1 et
R2 se combinent comme des résistances en série.
La contribution à la résistivité électrique de la couche de badigeon
3 évolue pendant la durée de vie de la cathode. En effet, il se créé dans
cette couche du baryum métallique par la réaction entre les oxydes de
baryum BaO et les éléments réducteurs qui diffusent en provenance du
nickel. Ce baryum métallique, dont le but premier est de se déplacer jusqu'à
la surface du badigeon pour permettre l'émission d'électrons, apporte de la
conductivité électrique dans le badigeon. Mais sa quantité décroít pour deux
raisons :
- la génération de baryum métallique s'épuise peu à peu du fait que les éléments réducteurs doivent venir par diffusion d'une profondeur croissante dans le nickel, et
- la couche d'interface 6 elle-même agit comme une barrière de diffusion vis-à-vis de ces éléments réducteurs.
La contribution à la résistivité électrique de la couche d'interface 6
évolue pendant la durée de vie parce que cette interface se développe. Le
développement de cette interface est dû à des réactions chimiques entre le
badigeon et les éléments réducteurs contenus dans le nickel (tels que le Mg,
Si, Al, Zr, W, ...) qui accumulent des composés dans cette interface. Ces
composés sont plutôt peu conducteurs, car ce sont surtout des oxydes tels
que le MgO, Al2O3, SiO2, Ba2SiO4, BaZrO3, Ba3WO6, etc...
L'origine et l'évolution dans le temps de la résistivité électrique des
cathodes à oxydes ont été étudiées dans l'art antérieur dans le but
d'augmenter la densité de courant électronique pouvant être soutenue.
Certaines solutions connues visent à diminuer la résistivité de la
couche d'oxydes 3, généralement en incorporant dans celle-ci une charge
conductrice. Par exemple :
- le brevet US-A-4 369 392 propose d'incorporer de la poudre de nickel dans le badigeon, qui est dans ce cas réalisé par pressage puis frittage ;
- le brevet US-A-4 797 593 apporte une solution qui comprend l'apport d'oxyde de scandium ou d'oxyde d'yttrium dans le badigeon, dont l'un des effets est d'améliorer la conductivité électrique ;
- le brevet US-A-5 592 043 propose un badigeon sous forme d'objet solide comportant des métaux (W, Ni, Mg, Re, Mo, Pt) et des oxydes (de Ba, Ca, Al, Sc, Sr, Th, La) qui ajoutent à la conductivité électrique par effet "de percolation" ; et
- le brevet US-A-5 925 976 propose l'adjonction de métaux (Ti, Hf, Ni, Zr, V, Nb, Ta) dans le badigeon.
D'autres solutions connues visent à atténuer l'effet de la couche
d'interface 6. Par exemple :
- le brevet US-A-4 273 683 se situe dans le cas d'une interface formée surtout de Ba3WO6. Une couche de poudre de nickel est déposée sur le support de nickel préalablement au badigeonnage, et de plus un gradient de concentration de carbonate de baryum est réalisé dans l'épaisseur du badigeon. La concentration de BaCO3 est moindre dans la région touchant l'interface, de sorte que moins de composé Ba3WO6 est créé ;
- le brevet US-A-5 519 280 décrit une solution dans laquelle de l'oxyde d'indium et d'étain (complexe à base de In2O3 et SnO2) est incorporée dans le badigeon et agit en apportant de la conductivité et en limitant le développement de l'interface ;
- le brevet US-A-5 977 699 propose l'adjonction d'une couche à base de zirconium (Zr) entre le nickel du support et le badigeon, cette couche diminuant l'interface en sa qualité de réducteur ; et
- dans les minutes des conférences "International Vacuum Electron Sources Conferences", IVESC98 qui se sont tenues à Tsukuba (Japon) les 7-10 juillet 1998, la publication intitulée "An analysis of the surface of the Ni-W layer of tungsten film coating cathode" par Takuya Ohira et al. décrit une solution dans laquelle une couche de poudre de tungstène est déposée sur le nickel du support préalablement au badigeonnage, et explique que cette couche a un effet de dispersion des éléments réducteurs (Si et Mg), de sorte que les composés (notamment Ba2SiO4) résultant des réactions chimiques à l'interface se trouvent moins concentrés et que, par conséquence, l'interface fait moins barrière.
Il a aussi été proposé dans le brevet US-A-4 924 137 de faire de
sorte que le baryum produit par réaction entre la couche d'oxydes et le
support soit absorbé dans le badigeon plutôt que de disparaítre par
évaporation. A cette fin, on incorpore dans le badigeon de l'oxyde de
scandium et un oxyde de Al, Si, Ta, V, Cr, Fe, Zr, Nb, Hf, Mo, W.
Enfin, des solutions ont également été proposées dans le contexte
de cathodes dites à chauffage direct. A titre d'exemple, le brevet US-A-4 310
777 préconise, dans le cas d'un support en nickel ayant une forte quantité de
tungstène, une faible concentration de zirconium dans le nickel dans une
fourchette relativement étroite. De manière semblable, le brevet US-A-4 313
854 propose, dans le cas d'un support en nickel avec un fort pourcentage de
métal réfractaire, d'interposer une couche de carbures de métaux (Si, B, Ti,
Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W) entre le nickel et le badigeon pour limiter ainsi le
développement de l'interface.
On constate que les solutions de l'art antérieur ne considèrent pas
de manière unitaire les caractéristiques liées d'une part à la couche d'oxydes
et d'autre part à la couche d'interface.
Il existe par ailleurs d'autres types de cathodes, dites cathodes
imprégnées, qui autorisent un régime soutenu avec un courant électronique
important , même si ce courant est temporellement constant. Ces cathodes
comportent une pastille poreuse métallique imprégnée d'un matériau émissif.
Cependant, elles sont complexes et leur coûts de fabrication les excluent de
nombreuses applications, notamment dans les tubes cathodiques destinés
aux marchés grand public.
Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour objet une
cathode à oxydes comportant un support et une couche d'oxydes sur le
support. Elle comporte en outre des grains de matériau conducteur ayant
une première extrémité incorporée dans le support et une deuxième
extrémité logée dans la couche d'oxydes, de manière à constituer des ponts
conducteurs traversant une couche d'interface se formant entre le support et
la couche d'oxydes.
Avantageusement, le matériau conducteur des grains est un
carbure d'un ou de plusieurs métaux, par exemple :
- des métaux du Groupe IV B, et de préférence au moins un métal parmi : le titane (Ti), le zirconium (Zr) et le hafnium (Hf) ;
- des métaux du Groupe V B, et de préférence au moins un métal parmi : le vanadium (V), le niobium (Nb) et le tantale (Ta) ;
- des métaux du Groupe VI B, et de préférence au moins un métal parmi : le chrome (Cr), le molybdène (Mo) et le tungstène (W).
Le support peut être réalisé en métal, de préférence à base de
nickel.
L'invention concerne également un tube électronique, par exemple
un tube à rayon cathodique, comprenant une cathode à oxydes du type
précité. Le tube à rayon cathodique peut être destiné à des applications
dites "multimédia" de la télévision.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une
cathode à oxydes dans lequel on dépose une couche d'oxydes sur un
support, ce procédé comprenant les étapes consistant à :
- garnir la surface du support destinée à recevoir la couche d'oxydes de grains de matériau conducteur de manière que les grains aient une première extrémité incorporée dans le support et une deuxième extrémité exposée, et
- recouvrir la surface d'une couche d'oxydes.
Selon un premier mode de fabrication, l'étape de garniture de
grains de matériau conducteur consiste à répandre les grains sur ladite
surface et à appliquer une force sur les grains pour incruster la première
extrémité des grains dans le support.
Selon un deuxième mode de fabrication, l'étape de garniture de
grains de matériau conducteur consiste à incorporer les grains dans le
support et de faire sortir la deuxième extrémité des grains par un traitement
de surface, par exemple au moyen d'une attaque chimique sélective.
Les grains peuvent être incorporés dans le support au cours
de l'élaboration métallurgique de ce dernier.
Lorsque le support est formé par emboutissage, on fait ressortir la
deuxième extrémité des grains soit avant, soit après l'emboutissage.
L'invention et les avantages qui en découlent apparaítront plus
clairement à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation
préférés, donnée purement à titre d'exemple non-limitatif, par référence aux
dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, est une vue en coupe partielle et simplifiée d'une cathode à oxydes classique et d'une électrode permettant de créer un champ électrique propice à l'émission d'électrons ;
- la figure 2, déjà décrite, est une vue en coupe partielle et simplifiée d'une cathode à oxydes classique dans laquelle une couche d'interface s'est formée ;
- la figure 3 est un schéma électrique théorique montrant la contribution de la couche d'oxydes et de la couche d'interface à la résistivité électrique de la cathode de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en coupe partielle et simplifiée d'une cathode à oxydes conforme à la présente invention ;
- la figure 4a est une loupe montrant de manière détaillée l'imbrication d'un grain de matériau conducteur dans la cathode de la figure 4
- la figure 5 est un schéma électrique théorique montrant les composantes à la résistivité électrique de la cathode de la figure 4 ;
- les figures 6a à 6c représentent différentes étapes dans l'élaboration d'une cathode selon un premier mode de fabrication conforme à la présente invention ; et
- les figures 7a à 7d représentent différentes étapes dans l'élaboration d'une cathode selon un deuxième mode de fabrication conforme à la présente invention.
La structure de base d'une cathode 2 conforme à l'invention est
représentée schématiquement par la vue en coupe de la figure 4. Cette
représentation est analogue à celle de la figure 2 et les parties communes de
ces deux figures portent les même références.
Ainsi, on identifie sur la figure un support conducteur 1 à base de
nickel sur une surface 1a duquel est déposée une couche d'oxydes 3 sous
forme de badigeon. En cours d'utilisation, une couche d'interface 6 se forme
entre la surface précitée 1a et la couche d'oxydes 3, comme décrit
précédemment par référence à la figure 2.
Dans les exemples qui suivent, on considérera une cathode à
oxydes à chauffage indirect, c'est-à-dire une cathode qui est montée en
température par une source de chaleur extérieure au support 1, par exemple
au moyen d'un filament à proximité du support et relié à une source de
courant basse tension. Toutefois, l'invention peut aussi s'appliquer dans le
cas d'une cathode à chauffage direct.
Conformément à l'invention, la cathode 2 comporte des grains 8
de matériau conducteur situés à la jonction du support 1 et de la couche
d'oxydes 3. Les grains 8 sont répartis sensiblement uniformément sur toute
la surface (ou au moins une partie) occupée par la couche d'oxydes 3.
Comme le montre de manière plus détaillée la figure 4a, chaque
grain 8 comporte une première extrémité 8a qui pénètre la surface précitée
1a du support 1 de manière à être incrusté dans le support et une deuxième
extrémité 8b qui est logée dans l'épaisseur de la couche d'oxydes 3. Ces
deux extrémités 8a et 8b sont, dans la limite de l'irrégularité de forme du
grain, mutuellement opposées sur un axe A perpendiculaire à la surface 1a
du support.
Une partie intermédiaire 8c du grain traverse toute l'épaisseur de
la couche d'interface 6. De la sorte, le grain 8 constitue un pont conducteur
qui établit une liaison électriquement conductrice reliant le corps du support 1
jusqu'au point terminal de la deuxième extrémité 8b, c'est-à-dire au sein de la
couche d'oxydes 3.
On note que la taille moyenne des grains par rapport à l'épaisseur
de la couche d'oxydes 3 peut être adaptée de sorte que la projection P dans
l'axe A précité de la partie d'un grain 8 logée dans la couche d'oxydes 3
occupe une proportion plus ou moins importante de l'épaisseur E de cette
couche en fonction des caractéristiques recherchées.
L'effet de la présence des grains 8 sur l'abaissement de la
résistivité électrique due à la couche d'oxydes 3 et à la couche d'interface 6
sera maintenant analysé par référence à la figure 5.
Dans cette figure, on suppose que la cathode 2 est référencée à
un potentiel de masse, comme dans le cas des figures 1 et 3, et on néglige la
résistivité électrique du support, celui-ci étant un bon conducteur. On
considère la résistivité électrique dans le sens de l'axe A perpendiculaire au
plan général de la cathode 2 sur une section partant de la surface précitée
1a du support et aboutissant à la surface exposée 3a de la couche d'oxydes.
Cette section est décomposée en deux parties : une première partie
contenant l'épaisseur de la couche d'oxydes 3 et une seconde partie
contenant l'épaisseur de la couche d'interface 6. Ces parties étant
superposées, leur résistivité se combine de manière additive. On désigne
R3 la résistivité de la première partie (à comparer à R1 de la figure 3) et R4
la résistivité de la deuxième partie (à comparer à R2 de la figure 3).
La résistivité R4 de la partie de la cathode 2 contenant la couche
d'interface 6 apparaít comme négligeable. En effet, les grains 8 étant de
bons conducteurs, cette couche est effectivement court-circuitée par l'effet
de pont conducteur que procure chaque grain 8. Par ailleurs, l'ensemble des
grains 8 constitue un ensemble de connexions parallèles distribuées sur
toute la surface active de la couches d'oxydes.
En ce qui concerne la résistivité électrique R3 de la partie de la
cathode 2 contenant la couche d'oxydes 3, celle-ci aussi est diminuée par
rapport à la résistivité R1 d'une cathode classique sans matériau en grains.
En effet, la pénétration des grains 8 dans une certaine proportion de la
couche 3 crée aussi un effet de pont conducteur au sein de cette dernière.
La résistivité électrique se trouve améliorée dans cette proportion.
Ainsi, en prévoyant la présence de grains conducteurs 8 imbriqués
conformément à la présente invention, on obtient par cet unique moyen une
diminution de la résistivité à la fois de la couche d'interface 6 (celle-ci
devenant sensiblement nulle) et de la couche d'oxydes 3.
De préférence, on choisit pour les grains 8 un matériau qui
satisfait plusieurs critères : être assez dur pour pouvoir être incrusté dans le
nickel (ou autre métal) du support 1, ne pas être un poison de l'émission de
la cathode 2, être conducteur électrique, résister à l'oxydation (notamment
celle causée par la conversion des carbonates en oxydes), être stable
chimiquement et notamment ne pas réagir avec les éléments de la cathode,
et ne pas trop s'évaporer ni trop diffuser dans les conditions de
fonctionnement de la cathode.
Les métaux à point de fusion relativement haut s'oxydent
davantage que le nickel et donc ne présentent pas la meilleure solution, et
les oxydes métalliques peuvent se montrer insuffisamment conducteurs de
l'électricité. Par contre, une réalisation optimale peut être obtenue avec les
carbures métalliques. Parmi ces derniers, on peut avantageusement choisir
un ou plusieurs parmi :
- les carbures du Groupe IV B, et notamment le titane (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf) ;
- les carbures du Groupe V B, et notamment le vanadium (V), niobium (Nb), tantale (Ta) ; et
- les carbures du Groupe VI B, et notamment le chrome (Cr) molybdène (Mo), tungstène (W).
En effet, les carbures métalliques listés ci-dessus satisfont tous
les critères :
Il sera maintenant décrit par référence aux figures 6a à 6c un
premier mode de fabrication de cathodes à oxydes conformément à
l'invention.
On commence avec une préforme de cathode comprenant
simplement le support conducteur 1. Dans l'exemple, il s'agit d'une bande
continue de matériau à base de nickel 1 qui sera découpée et emboutie pour
former le support dans ses cotes définitives. Comme le montre la figure 6a,
on répand sur une surface 1a de cette bande une poudre composée de
grains 8 d'un ou de plusieurs carbures métalliques selon la composition
décrite plus haut.
Ensuite, on incruste la partie 8a des grains 8 formant l'extrémité
en contact avec la surface 1a dans la matière du support 1 en appliquant une
force de compression sur l'extrémité opposée 8b des grains selon la direction
de la flèche F (figure 6b). Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour
appliquer cette pression d'incrustation. Dans l'exemple illustré, elle est
obtenue au moyen d'une presse verticale 10 positionnée au dessus des
grains, contrôlée pour obtenir le degré d'incrustation voulu. Il est aussi
envisageable de passer la bande 1 avec son dépôt de poudre en surface
entre une paire de rouleaux compresseurs pour obtenir le même effet
technique. Si nécessaire, le support 1 peut être chauffé pour permettre une
meilleure pénétration des grains 8.
Une fois l'incrustation des grains 8 réalisée, on dépose la couche
d'oxydes 3 de manière à recouvrir les portions exposées de la surface 1a de
la bande et des grains 8. Dans l'exemple, la couche noie complètement les
parties exposées des grains. Les grains ont donc une extrémité 8a
incorporée dans le nickel, et une extrémité 8b dans le badigeon, et forment
ainsi des ponts conducteurs comme expliqué plus haut.
La couche 3 est préparée sous forme de badigeon constitué de ou
des carbonates(s) et d'un liant. Typiquement, on utilise comme carbonates,
des carbonates de baryum , de strontium, et éventuellement de calcium. La
couche d'interface 6 n'est pas représentée dans la figure, car elle n'apparaít
et se développe que lors du vieillissement de la cathode 2, par
transformation de la partie de la couche d'oxyde à proximité de la surface 1a
du support. Il est possible de connaítre à l'avance l'épaisseur de cette
couche d'interface et de prévoir en conséquence que la hauteur des parties
non incrustées des grains 8 soit suffisamment importante pour traverser
toute cette épaisseur et ainsi assurer sa fonction de pont conducteur.
Il sera maintenant décrit par référence aux figures 7a à 7d un
autre mode de fabrication de la cathode 2 conformément à la présente
invention, selon lequel on incorpore les grains 8 dans la matière constitutive
du support 1 au cours de l'élaboration métallurgique de ce dernier. Dans ce
cas aussi, le support est à base de nickel.
Dans l'exemple illustré à la figure 7a, le support 1 est sous forme
de ruban métallique lors de la phase d'incorporation des grains 8. Ce ruban
sera ensuite découpé et embouti pour obtenir le support dans sa forme
définitive.
Le ruban 1 est déplacé dans le sens de la flèche G au moyen de
rouleaux 12 de manière que sa surface 1a destinée à recevoir la couche
d'oxydes défile successivement devant une source de chaleur 14 et un
canon 16 qui pulvérise les grains 8. La composition des grains utilisée pour
cette technique peut être la même que pour le premier mode de fabrication.
La source de chaleur 14 a pour fonction d'élever la température au
niveau de la surface 1a suffisamment pour que le métal de la bande soit
ramolli (phase plastique). La source de chaleur peut être un dispositif à
induction de courant de Foucault dans la bande métallique 1.
Le canon 16 projette les grains 8 avec force contre la surface 1a
du ruban. Cette surface ayant été ramollie, les grains pénètrent
intégralement ou presque dans la masse de la bande et se trouvent donc
immergés dans celle-ci, à proximité de la surface 1 a, comme le montre de
manière plus détaillée la figure 7b.
Ensuite, on soumet la bande 1 à une attaque chimique sélective
visant à retirer de la matière constitutive de cette bande au niveau de sa
surface 1a sans altérer la constitution des grains. Dans l'exemple, cette
attaque est réalisée par dépôt d'un acide 18 en phase liquide sur la surface
1a du ruban (figure 7b). D'autres techniques peuvent être envisagées,
comme une attaque en phase vapeur ou par plasma.
Après l'attaque chimique, les extrémités 8b des grains 8 tournées
vers l'extérieur ressortent de la surface, alors que les extrémités opposées
8b restent imbriquées dans ou solidaire de la masse du matériau constitutif
de la bande 1, comme le montre la figure 7c. Ce résultat est obtenu du fait
que le métal du support 1, en l'occurrence le nickel, résiste moins à l'attaque
chimique ou à l'attaque par plasma que les carbures de métal constitutifs des
grains.
Ensuite, comme le montre la figure 7d, on dépose, sur la surface
1a et les parties des grains 8 en saillie, une couche de badigeon 3 contenant
les carbonates, et notamment le carbonate de baryum, formant la partie
émissive de la cathode.
Comme pour le premier mode de fabrication (cf. figure 6b), les
parties exposées des grains 8 après l'attaque chimique sont suffisamment en
saillie de la surface 1a pour traverser une éventuelle couche d'interface et
pénétrer dans la couche d'oxydes de la cathode.
Enfin, la bande ainsi préparée est découpée en préformes de
support de cathode et puis emboutie pour obtenir le corps de la cathode.
Dans une variante du procédé selon ce deuxième mode de
fabrication, on procède au découpage et éventuellement à l'emboutissage
précités avant l'étape d'attaque chimique ou analogue. Autrement dit, on fait
sortir l'extrémité 8b des grains 8 une fois que le support 1 est à l'état de
préforme ou dans sa forme définitive.
Enfin, une autre variante du premier mode de fabrication consiste
à incorporer les grains dans toute l'épaisseur du support 1 lors d'une étape
d'élaboration de cette bande. Dans ce cas, ceux des grains situés à
proximité de la surface 1a serviront de ponts conducteurs lorsque leur
extrémité 8a aura été noyée dans le badigeon 3, et les autres grains seront
inactifs sans perturber le fonctionnement de la cathode.
On comprendra que la cathode à oxydes selon la présente
invention a des applications très larges, comprenant tous les domaines où
les cathodes à oxydes sont normalement utilisés : tubes de visualisation
(TRC), tubes hyperfréquence, tubes à grille, etc...
Claims (19)
- Cathode à oxydes (2) comportant un support (1) et une couche d'oxydes (3) sur le support, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des grains (8) de matériau conducteur électrique, chaque grain ayant une première extrémité (8a) incorporée dans le support (1) et une deuxième extrémité (8b) logée dans la couche d'oxydes (3), de manière à constituer des ponts conducteurs électriques traversant une couche d'interface (6) se formant entre le support (1) et la couche d'oxydes (3).
- Cathode à oxydes (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux.
- Cathode à oxydes (2) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe IV B, et de préférence au moins un métal parmi : le titane (Ti), le zirconium (Zr) et le hafnium (Hf).
- Cathode à oxydes (2) selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe V B, et de préférence au moins un métal parmi : le vanadium (V), le niobium (Nb) et le tantale (Ta).
- Cathode à oxydes (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe VI B, et de préférence au moins un métal parmi : le chrome (Cr), le molybdène (Mo) et le tungstène (W).
- Cathode à oxydes (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le support (1) est réalisé en métal, de préférence à base de nickel.
- Tube électronique, caractérisé en ce qu'il comprend une cathode à oxydes (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
- Tube à rayon cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend une cathode à oxydes (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
- Procédé de fabrication d'une cathode à oxydes (2) dans lequel on dépose une couche d'oxydes (3) sur un support (1), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :gamir la surface (1a) du support (1) destinée à recevoir la couche d'oxydes (3) de grains (8) de matériau conducteur électrique de manière que les grains aient une première extrémité (8a) incorporée dans le support (1) et une deuxième extrémité exposée (8b), etrecouvrir ladite surface (1a) d'une couche d'oxydes (3).
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de garniture de grains (8) de matériau conducteur consiste à répandre les grains sur ladite surface (1a) et à appliquer une force sur les grains pour incruster ladite première extrémité (8a) de ces derniers dans le support (1).
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de garniture de grains (8) de matériau conducteur consiste à incorporer les grains dans le support (1) et de faire sortir ladite deuxième extrémité (8b) du support par un traitement de surface, par exemple au moyen d'une attaque chimique sélective.
- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les grains (8) sont incorporés dans le support (1) au cours de l'élaboration métallurgique de ce dernier.
- Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le support (1) est formé par emboutissage, caractérisé en ce que l'on fait ressortir ladite deuxième extrémité (8b) des grains (8) avant l'emboutissage.
- Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le support (1) est formé par emboutissage, caractérisé en ce que l'on fait ressortir ladite deuxième extrémité (8b) des grains (8) après l'emboutissage.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux.
- Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe IV B, et de préférence au moins un métal parmi : le titane (Ti), le zirconium (Zr) et le hafnium (Hf).
- Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe V B, et de préférence au moins un métal parmi : le vanadium (V), le niobium (Nb) et le tantale (Ta).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que le matériau conducteur des grains (8) est un carbure d'un ou de plusieurs métaux du Groupe VI B, et de préférence au moins un métal parmi : le chrome (Cr), le molybdène (Mo) et le tungstène (W).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, caractérisé en ce que le support (1) est réalisé en métal, de préférence à base de nickel.
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