FR2502840A1 - Cathode reticulaire a chauffage direct pour tube electronique et procede de fabrication d'une telle cathode - Google Patents

Abstract

LA CATHODE RETICULAIRE EST FABRIQUEE A PARTIR D'UNE SEULE FEUILLE DE METAL SOUS FORME D'UN CYLINDRE CREUX ET SA SURFACE UTILE EST FORMEE DE FILS CHAUFFANTS 3 ET 4 DISPOSES EN HELICES CROISEES ET DELIMITANT DES TROUS 5. CHAQUE FIL CHAUFFANT 3 ET 4 A UNE LARGEUR QUI AUGMENTE PAR GRADINS, DEPUIS LES EXTREMITES DE LA CATHODE VERS SON CENTRE. POUR REALISER LA CATHODE, ON FABRIQUE UNE ELECTRODE-OUTIL A PARTIR D'UNE PLAQUE PAR ELECTRO-EROSION, EN DECOUPANT DANS LA FACE EN BOUT DE LA PLAQUE DES ENCOCHES AVEC FORMATION SIMULTANEE, ENTRE CES ENCOCHES, DE SAILLIES CORRESPONDANT AUX TROUS 5. PUIS ON PERCE, PAR ELECTRO-EROSION A L'AIDE DE CETTE ELECTRODE-OUTIL, DES RANGEES DE TROUS 5 LONGITUDINALES DANS L'EBAUCHE DE CATHODE CYLINDRIQUE CREUSE, EN FAISANT TOURNER CELLE-CI APRES CHAQUE PASSE D'UN ANGLE EGAL AU DOUBLE DE LA DISTANCE ANGULAIRE ENTRE LES LIGNES CENTRALES DES RANGEES DE TROUS 5 LONGITUDINALES ADJACENTES.

Description

Cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique et procédé de fabrication d'une telle cathode.

La présente invention concerne les cathodes réticulaires à chauffage direct destinées aux tubes électLoniques, ainsi que les procédés de fabrication dt ces cathodes
Les cathoues réticulaires cylindriques à chauffage direct permettent, grâce à luur surface développée, de prélever des courants plus grands qu'avec par exemple, des cathodes sous forte de barres à chauffage direct. Mais les constitutions existantes des cathodes réticulaires ont des inconvénients inhérents limitant leur champ d'application.Les problèmes principaux qui apparaissent lors de l'étude de telles cathodes sont l'obtention d'une émission régulière suivant toute lo surface utile, c'est-à-dire d'une efficacité élevée de la cathode, d'unc grande durée de vie et de paramètres stables ; ils consistent aussi à rendre les cathodes techniquement réalisables.

On connaît une cathode réticulaire à chauffage direct ayant une surface utile cyliitdrique dont la structure cellulaire est formée de fils chauffants en spirale crois (brevet DE 851832, publié en 1950).

Tous les fils chauffants de cette cathode sont soudes l'un à à 'autre aux points d'intersection, et les extrémités des fils chauffants sont soudés à des bagues d'amenée de courant.

Un procédé de fabrication de pareilles cathodes consiste à bobiner du fil autour d'une surface cylindrique dans deux sens, à souder le fil aux points d'intersection, à souder les extrémités des fils chauffants aux bagues d'amenée de courant (certificat d'Auteur SU 24491, publié en 1929).

L'existence d'un grand nombre de joints soudés dans les cathodes rtticulaires en fils réduit leur résistance mécanique et il est impossible d'arriver à ure répartition réguliers de température lors du chauffage. Les extrémités des fils chauffants soudés sur ici bagues d'amenée de courant sont toujours plus froids que la partie centrale des fils par suite d'une évacuation importante de la chaleur aux extrémités de fils.En outre, les nombreuses connexions souddes créent des hétérogénéités suivant la longueur de chaque fil, ce qui contribue à rendre difficile l'égalisation de la température suivant la surface utile de la cathode.La répartition irrégulière de la température sur la surface utile de la catho < lc-- se traduit par un courant d'émission irrégulier. Dans une telle cathode les fils croisés sont situés à différentes distances de l'axe de la cdthode, en deux couches. De ce fait, une telle cathode limite les possibilItés de réduction de l'espacement grille-cathode pour un tube électronique.

Par conséquent, les cathodes en fils limitent la Hossibilité d'augmenter la pente de caractéristique du tube. La technologie de bobinage du fil avec de nombreuses soudures est compliquée et de faible rendement. La répartition de température irrégulière, le faible résistance mécanique et les hétérogénéités de structure dues au soudage rendent insuffisantes l'efficacité et la durée de vie de telles cathodes.

Pour définir la présente invention on partira de l'art antérieur constitué par une cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique du type décrit dans le Certificat d'Auteur SU 260748 publié en 1968. Cette cathode, rabique à partir d'une seule pièce de métal, se présente comme un cylindre creux muni de bagues d'amenée de courant formées sur ses extrémités entre lesquelles est délimitée une surface utile constituée de fils chauffants en spirale croisés séparés par des trous.

Une telle cathode possède une résistance mécanique accrue et elle est plus facile à fabriquer en série qu'une cathode exécutée en fils. L'efficacité de cette cathode est aussi supérieure à celle de la cathode en fils soudés. La fabrication de la cathode à partir d'une seule pièce de métal (en forme de tube permet de réduire, dans un tube électronique possédant une cathode de ce type, l'espacement grille-cathode constant sur toute la surface utile de la cathoue ce qui augmente la pente de la caractéristique du tube électronique et élargit sa gamme de fréquence.

La cathode peut être réalisée avec des dimensions variables des trous entre les fils chauffants de façon que la superficie des trous de chaque rangée de fils soit inférieure à celle des trous de la rangée qui suivra dans le sens des extrémités vers le centre de la cathode. La superficie élémentaire des fils chauffants est ainsi plus petite au centre de la cathode qu'au voisinage des bagues d'amenée de courant et ce fait contribue quelque peu à une augmentation de la densité du courant d'omission suivant la surface de la cathode.

Mais, Si elle présente des traits positifs, la cathode réticulaire connue en une seule pièce présente l'inconvénient fondamental propre aux cthodes en fils bobinés soudés connues : chacun de ses fils de chauffage en spirale est porté dans sa partie centrale à une température supérieure à celle au voisinage des bigues d'amenée de courant. La cnute de température suivant la longueur du fil chauffant depuis le centre de la cathode jusqu'aux bagues d'amenée de courant à la cathode constituant art antérieur va de 400 à 5000C ; de ce fait, la partie active dc la surfdce utile de tout fil chauffant se réduit à la moitié de la longueur totale de celui-ci.

Ainsi, la superficie de surface d'émission effective de la cathode connue considérée ntest égale qu'à la moitié environ de sa surface utile, ce qui limite considérablement la possibilité d'augmenter le prélèvement de courant sur la cathode. Ce fait est surtout marquant pour des cathodes courtes, dont le rapport entre lonyueur de la surface utile ct diamètre est proche ae l'unité.

En réalisant la cathode connue à partir d'une seule pièce avec une superficie de trous variable, on arrive à égaliser à peu près le champ de tempcrature intégnal suivant la surface de la cathode. Mais la chute de température suivant la longueur de chaque fil chauffant reste la meme, et on n'arrive pas à un rendement optimum de la cathode, c'est-à-dire qu'il persiste une répartition d'émission irrégulière suivant la surface de la cathode. L'existence d'un gradient de température suivant la longueur des fils de chauffage réduit aussi la durée de vie de la cathode.

La cathode constituant art antérieur peut entre fabriquée par un procédé connu de production des électrodes réticulaires pour tubes électroniques, traité dans l'article "Nouvelles constructions des blocs réticulaires des tubes générateurs et modulateurs, machines pour la fabrication de ceux-ci", dans la revue "Echange d'expérience dans l'industrie électronique",
Moscou, Institut d'Electronique, fasc. 7 (17), 1968.

Par cette technologie on fabrique, à partir d'une plaque dont la face en bout a une longueur qui correspond à la longueur utile de la surface de lo cathode, une électrode-outil, en découpant par électro-érosion à l'aide d'un fil-électrode, dnns la face en bout, des encoches avec formation simultanée, entre celles-ci, de saillies dont la configuration correspond à celle des trous entre les fils chauffants de la cathode ; et on ajoure ensuite, par electro- érosion à l'aide de l'électrode-outil, des rangées de trous longitudinoles ddns une ébauche cylindrique creuse.

Les saillies obtenues en découpant les encoches dans la plaque ont une section en losange et forment une rangée longeant la surface utile de l'électrode-outil ; on choisit la largeur de la face en boutà traiter traiter de la plaque, d partir de laquelle on fabrique l'électrode-outil, égale à la diagonale d'un trou cn losange entre les fils chauffantes de ld catnode qui est perpendiculaire à l'axe de la cathode, déduction faite de deux espacements d'électro-érosion.

En ajourent des trous dans l'ébauche cylindrique creuse ; l'aide d'une telle électrode-outil on obtient, pour une seule passe de l'électrode-outil, une rangée de trous en losange. Ensuite, on fait tourner l'ébauche cylindrique autour de son axe d'un angle égal à la distance angulaire entre les lignes centrales des rangées de trou verticales de la cathode et on déplace l'ébauche le long de son axe d'une distance égale d la moitié de la seconde didgonale du trou en losange de ld cathode, dirigée suivant la génératrice du cylindre.

Après perçage de la deuxième rangée de trous verticale on fait de nouveau tourner l'ébauche cylindrique du mee angle et on la déplace le long de l'axe de la même distance en sens inverse. On perce de la sorte toutes les rangées de trous verticales en tourndnt chaque fois l'ébauche cylindrique et en la déplaçant le long de l'axe relativement c l'électrode-outil.Les dimensions des tous dans ia cathode sont alors définies direct ment par celles des saillies sur la face en bout de travail de l'électrode-outil, et les dimensions des fils chauffants sont déterminées par le décalage anyulaire de l'ébauche cylindrique autour de l'axe et pr son décalage par rapport à l'clectrode-outil.

Le procédé de fabrication qu'on vient de décrire présente aussi ure série d'inconvénients aggravant encore les inconvénients constructifs de ld cathode. Tout d'abord, il est à noter, que la production de l'électrode-outil à profil nécessaire est très laborieuse, la chaine clnématique des machines pour l'ajoure des trous darls la pitce cylindrique étant inévitablement très complexe vu la nécessité d'assurer les décalages à haute précision, aussi bien angulaire qu'axiaux, de ladite pièce. Les dimensions des fils de chauffage étant, dans le procédé connu, définies par la précision des décalages angulaires et axiaux de l'ébauche cylindrique et chaque décalage introduisant sa propre erreur, la fabrication selon ce procédé de fils de chauffage avec une haute précision et de façon reproductibles est difficile.

Les fils de chauffage obtenus présentent une forte dispersion en largeur. En fonctionnement dans une cathode taite par ce procédé surgissent, par suite de l'imprécision de fabrication des fils de chauffage, des gradients de teipérature supplémentaires abaissant encore l'efficacité de la cathode et réduisant sa durée de vie.

L'invention vise à fournir urie cathode réticulaire à chauffage direct pour tubes électroniques, qui, pour des dimensions déterminées, a une superficie plus grande de sa surface d'émission grâce d une répartition de température plus régulière suivant la longueur des fils de chauffage, et un procédé de production de telles cathodes permettant de réaliser par une technologie simple les fils de chauffage avec une précision élevée.

Le problème posé est résolu à l'aide d'une cathode réticulaire présentant une augmentation par pa ligs ou gradins de la surface effective de demi-pilier thermique de chaque fil chauffant à partir des extrémités de la cathode veis son centre.

Conformément d une première variante de réalisation une cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique fabriquée à partir d'une feuille de métal et se présentant comme un cylindre creux dont les extrémités comportent des bagues d'amenée de courant entre lesquelles la surface utile comporte des fils chauffants en hélice croisés séparés paL des trous, est caractérisé en ce que chaque fil chauffant est réalisé en augmentant par gradins sa largeur depuis les extrémités vers le centre de la cathode.

Conformément à une deuxième variante de réalisation une cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique fabriquée à partir d'une feuille de métal et se présentant comme un cylindre creux dont les extrémités comportent des bagues d'amenée de courant entre lesquelles une surface utile comporte des fils chauffants en spirale croisés séparés par des trous est caractérisé en ce que, dans la partie centrale de la surface utile de la cathode, entre les intersections les plus rapprochées des fils chauffants, sont ménagées des barrettes formant au moins une bague equipotentielle en parallèle avec les bagues d'amenée de courant.

Lesdites barrettes forment avantageusement plusieurs bagues équipotentielles pardllèles, la laryeur de chaque bague étant supérieure à celle de la bague qui suit dans le sens du centre (plan médian) vers les extrémités de la cathode.

Dans la première version de la cathode l'augmentation de la surface d'émission efficace provient d'une élévation de la densité de courant sur les tronçons des fils chauffants les plus proches des bagues d'amenée de courant, ce qui permet un chauffage plus régulier de chaque fil chauffant sur toute la longueur. De plus, on diminue l'évacuation de la chaleur aux extrémités des fils chauffants grâce å la réduction de leur largeur au voisinage des bagues d'amenée de courant.

Dans la deuxième version de la cathode on augmente la surface d'émission efficace en dotant les trançons de fils chauffants ayant une température élevée de barrettes, ne conduisant pas de courant, qui forment des vagues équipotentielles, dissipant une partie de la chaleur de ces tronçons. Ce fait contribue à égaliser la température sur la longueur des fils chauffants. On peut réaliser cette égalisation de température le long des fils chauffants avec une haute précision en faisant varier la largeur des barrettes de façon que les barrettes les plus larges soient reliées aux tronçons de température maximales des fils de chauffage.

Les deux versions de cathode réticulaire sont équivalentes au point de vue de la solution du problème' posé. En fonction des conditions concrètes liées u l'étude de la cathode pour un tube électronique donné, le spécialiste peut choisir l'une ou l'autre des versions proposées, ou les appliquer en combinaison, c'est-à-dire réaliser une cathode associant une augmentation par gradins de la largeur des fils chauffants et l'aménagement de bagues équipotentielles.

Il faut encore noter que les deux versions proposées supposent de réaliser une cathode dont tous les fils chauffants ont même longueur. La section de n'importe lequel des fils de chauffage a dans la cathode, faite en une seule feuille de métal, une section proche de la forme rectangulaire. L'épaisseur de chaque fil chauffant est constante sur toute la longueur et la surface utile de tous les fils chauffants est équidistante par rapport à l'axe de la cathode sur toute la longueur de la cathode.

Le problème de la fabrication d'une cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique du genre ci-dessus est résolu par mise en oeuvre d'un procédé suivant lequel on fabrique une électrode- outil à partir d'une plaque par découpage par électroérosion à l'aide d'un fil électrode dans la face en bout de la plaque, des encoches formant simultanément des saillies dont la configuration correspond à celle des trous entre les ;;ils chauffants de la cathodes, la longueur de la face en bout de ladite plaque correspondant à celle de la surface utile de la cathode et on ajoure par électro-érosion, à l'aide de ladite électrode-outil, des rangées de trous verticales dans une pièce cylindrique creuse en faisant tourner celle-ci autour de son axe après chaque passage de l'électrode-outil, procédé caractérisé en ce qu'on donne à la face en bout usinée de la plaque une largeur égale au double de la distance entre les lignes centrales de rangées de trous verticales adjacentes dans la cathode, en ce qu'on découpe les encoches dans la plaque de façon qu'après chaque passage de l'électrode-outil dans la pièce cylindrique creuse se forment les trous de section complète d'une rangée verticale, les demi-sections de trous de deux rangées verticales adjacentes à la première rangée de part et d'autre de celle-ci, et deux tronçons de chaque fil chauffant dont chacun est limité par le croisement de ce fil avec deux autres fils adjacents, et en ce qu'on fait tourner la pièce cylindrique après chaque passage de l'électrode-outil d'un angle égal au double de la distance angulaire entre les lignes centrales de deux rangees de trous verticales adjacentes dans ld cathode.

Le procédé proposé pour la fabrication de la cathode réticulaire permet de réaliser, à l'aide de moyens simples, les fils de chauffage avec une haute précision car la forme des éléments constituant la surface utile de la cathode est déterminée par l'électrode-outil ; notamment, les dimensions des fils de chauffage sont déterminées par la largeur des encoches dans I'élctrode-outil et ne dépendent pratiquement pas de la précision de déplacement angulaire de l'ébauche cylindrique.

En outre, le procédé proposé augmente, par un facteur deux au moins, le rendement, comparé à la technologie connue car le nombre de passes d'électrodeoutil nécessaire pour former la surface utile de la cathode, est la moitié du nombre de rangées longitu dinales des trous dans la cathode.

L'invention Serd mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'exemples de sa mise en oeuvre, en se référant aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
- la figure 1 montre une cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique selon une première variante de réalisation de l'invention
-les figures 2 et 2a sont des diagrammes de répartition de la température le long du fil chauffant, respectivement pour la cathode de la figure 1 et la cathode prise comme art antérieur
- la figure 3 représente une cathode réticu- laire à chauffage direct pour tube électronique selon une deuxième variante de réalisation de l'invention
- la figure 4 représente une électrode-outil servant à fabriquer la cathode de la figure 1
- la figure 5 est une vue selon la flèche A de la figure 4
- la figure 6 représente une ébauche cylindrique de cathode après une première passe à l'ordre de l'électrode-outil montre en figures 4 et 5
- la figure 7 représente la mme ébauche cylindrique après une deuxième passe à l'aide de l'électrode-outil montrée en figures 4 et 5.

La cathode réticulaire à chauffage direct pour tubes électroniques selon la première variante de réalisation de l'invention se présente sous forme d'un cylindre creux en une seule feuille de métal, par exemple, de tungstène. Sur les deux extrémités du cylindre sont formées des bagues d'amenée de courant 1 et 2 (figure 1) entre lesquelles se trouve la surface utile de la cathode à structure réticulaire, de longueur L le long de la génératrice du cylindre.

La surface utile de la cathode est réalisée sous forme de fils chauffants en spirales croisées, répartis en un groupe de fils chauffants 3 parallèles et suivant une hélice droite, et en un groupe de fils chauffants parallèles 4 croisant les premiers suivant une hélice gauche. Tous les fils chauffants 3 et 4 sont de longueur et de forme identiques. Ils ne diffèrent que par le sens des hélices.

Entre les fils chauffants 3 et 4 subsistent des trous 5, en losange dans la variante considérée.

La structure réticulaire sous forme de fils chauffants 3 et 4 formant la surface utile de la cathode est symétrique par rapport au plan médian de la cathode, indiqué sur la figure 1 à l'aide d'un plan conventionnel a-a perpendiculaire à l'axe 0-0 de la cathode.

Selon l'invention chaque fil chauffant 3 et 4 est réalisé avec une largeur qui augmente par gradins d partir des extrémités vers le centre de la cathode.

Tous les fils chauffants 3 et 4 étant identiques relativement au plan médian a-a de la cathode, on examinera plus loin, dans le but de faciliter la compréhension la moitié d'un seul des fils située, par exemple, au-dessus (sur le dessin) du plan médian a-a
Tout ce qu'on va exposer se rapportera à toutes les moities de tous les fils 3 et 4 aussi bien supérieures (adjacentes à la bague d'amenée de courant 1) qu'inférieures (adjacentes à la bague d'amenée de courant 2).

On augmente la largeur du fil chauffant 3 par gradins à partir de l'extrémité supérieure de la cathode (c'est-à-dire de la bague d'amenée de courant 1) vers le centre a-a..

La largeur minimale b1 correspond à la pattie du fil 3 adjacente à la bague d'amenée de courant cette partie était formée par un tronçon 3-1 entre deux fils chauffants 4 voisins, croisant ce fil chauffant 3. La partie suivante de ce fil 3, formée, par exemple, par des tronçons 3-2 et 3-3 entre d'autres fils 4 voisins croisant le fil 3, a une largeur b2 supérieure à b1, mais inférieure à la largeur b3 de la partie suivant du fil 3 vers le plan médian, composée de tronçons successifs 3-4 et 3-5 ; à son tour, la largeur b3 des tronçons 3-4 et 3-5 est inférieure à la largeur b4 de la partie fu fil 3 composée de tronçons 3-6 et 3-7.La plus grande largeur b5 du fil de chauffage 3 est atteinte sur un tronçon 3-8 adjacent au plan médian a-a de la cathode, c'est-à-dire que
b5 > b4 > b3 > b2 > b1 = min.

I1 est possible d'augmenter d'une autre façon la largeur des fils chauffants 3 et 4 à partir des extrémités de la cathode vers son centre ; notamment, comme le montre l'expérience, dans beaucoup de cas il n'est pas nécessaire de faire varier la largeur des fils chauffants sur toute leur longueur. I1 suffit parfols que seuls les tronçons adjacents aux bagues d'amenée de courant aient une largeur inférieure au reste des fils chauffants, qui est de largeur constante.

Mais dans certains cas celd s'avère insuffisant et le fil chauf-fant est alors réalisé avec plusieurs tronçons de différentes largeurs à partir des bagues d'amenée de courant 1 et 2. Pour assurer alors la facilité de fabrication de la cathode, la longueur de craque partie du fil chauffant ayant une largeur constante est à adopter égale à deux tronçons successifs limités par d'autres fils chauffants croisant ce fil, sauf les parties directement adjacentes aux bagues d'amenée de courant, lesquelles sont à composer de préférence d'un seul tronçon.

Pour les cathodes concrè-teb, en fonction des paramètres à obtenir la largeur des fils chauffants 3 et 4 est calculée pour chaque partie par diverses méthodes, en tenant compte des propriétés du matériau, de la confiyuration de la cathode, de la longueur et du nombre de fils chauffants, des régimes d'utilisation de la cathode, etc. Un tel calcul se fait d'habitude à l'aide d'un ordinateur. Vu qu'il est pratiquement impossible de définir d'une façon univoque les rapports entre les nombreux facteurs iitfluençant les répartitions de température et d'émission sur la surface de la cathode, les données déterminées par calcul exigent toujours une précision.Pour cette raison, les dimensions optimales des éléments de la cathode, cn particulier, la largeur des parties des fils de chauffage, sont à ajuster finalement par voie expérimentale. Un tel travail ne présente pas de difficultés pou un spécialiste, et il est entièrement rentable car après plusieurs expériences on réussit à réaliser une cathode avec la répartition de température pratiquement idéale suivant toute la longueur de tout fil de chauffage.

La figure 2a représente le diagramme illustrant la répartition de température suivant la surface utile d'une cathode fabriquée en tungstène thorié selon la variante considérée de réalisation de l'invention décrite. Les doniiées de la figure 2a ont été obtenues en chauffant la cathode à une température de 2000 K, er. y faisant passer un courant électrique et en mesurant la température en divers points des fils chauffants 3 (figure 1) et 4. La courbe du diagramme de la figure 2a illustre les valeurs moyennes pour un seul (n'importe quel) fil chauffant.

A titre de comparaison la figure 2 présente un diagramme illustrant la même relation pour une cathode réticulaire connue décrite dans le Certificat d'Auteur nO 260 748 de 1'URSS. Aux figures 2a et 2 la répartition de la température suivant la longueur d'un d'un fil de chauffage dans la cathode selon l'invention est beaucoup plus régulière que dans la cathode connue. Dans la cathode ayant la construction proposée la surface d'émission effective constitue plus de 80S de la surface utile de la cathode contre 50% dans la cathode connue.

La figure 3 illustre une autre variante de réalisation de la cathode réticulaire à chauffage direct selon l'invention. Cette cathode a beaucoup en commun avec celle de la figure 1, notamment, elle représente aussi un cylindre fait à partir d'une seule feuille de métal ; sa surface utile est formée par des fils chauffants 6 en spirale suivant une hélice droite, et par des fils chauffants 7 en spirale les croisant suivant une hélice gaucile. Les fils chauffants
G et 7 sont limités par des bagues d'amenée de courant 8 et 9 formées sur les extrémités du cylindre.Come dans la cathode de la figure 1, ici la surface utile de la cathode est symétrique par rapport au centre de la cathode, c'est-à-dire, au plan a-a passallt par le milieu de la génératrice du cylindre perpendiculairement à son axe 0-0, et tous les fils chauffants 6 et 7 ont des dimensions identiques.La différence entre la cathode de la figure 3 et celle de la figure 1 réside en ce que chaque fil chauffant 6 et 7 dans la premier a la même largeur sur toute sa longueur et que dans la partie centrale de la surface utile entre les croisements les plus rapprochés des fils de chauffaqe 6 et 7 dans des trous 10 entre ceux-ci sont insérées des barrettes formant des bagues équipotentielles dont l'une 11 se situe au centre de la cathode, et d'autres deux à deux 12 et 13, 14 et 15, 16 et 17 sont syn,étri- ques par rapport au centre a-a de la cathode. Toutes les bagues équipotentielles 11., 12, 13, 14, 15, 16 et 17 sont parallèles aux bagues d'amenée de courant & et 9.

La largeur des bagues équipotentielles est fonction de leurs distarlces du cette a-a de la cathode.

La bague 11 située au centre de ld cathode a la largeur maximale d1. Les bagues 12 et 13 qui suivent ont une largeur d2 inférieure à la largeur d1 de la bayue 11 ; les bagues 14 et 15 ont une largeur d3 inférieure à ; la largeur d2 des bagues 11 et 13 ; et leo bagues 16 et 17 les plus éloignées du centre de la cathode ont une largeur d4inEérieure à la largeur d3 des bague 14 et 15 les plus proches de ces dernières, c'est---dire
d (d3( d2 d?(= max.

Dans une série de cas, par exemple pour des cathodes courtes, il pourrait suffire d'une seule bague centrale 11.

Le nombre et la largeur des bagues équipotentielles sont aussi à calculer par des cathodes connues à l'aide d'un ordinateur, en optimisant ensuite pdr voie expérimentdle les valeurs obtenues par calcul.

Grâce à la formation des bagues équipotentielles on obtient une température uniforme suivant la surface utile de la cathode. Ces bagues ne conduisant pas de courant drainent une partie de la chaleur de tous les fils de chauffage les croisant en faisant baisser ainsi la température aux points d'intersection des fils chauffants avec les bagues et en égalisant de ce fait la température sur toute la longueur des fils chauffants
Le diagramme de la figure 3 illustrant la répartition de température sur la longueur de chaque fil de chauffage de la cathode est analogue à celui de la figure 2a.

Un procédé de fabrication de la cathode réticulaire, c'ans la version représentée sur la figure 1 est comme suit.

La fabrication de la cathode exige l'utilisation de l'électrode-outil illustrée aux figures 4 et 5. Cette électrode-outil est préalablement fabriquée dans une plaque de cuivre 18. La longueur L de la face en bout de la plaque 18 est choisie pour correspondre à la longueur L de la surface utile de la cathode
L = L - 2x, où x est la largeur de l'espacement d'électro-érosion. La largeur H de la face en bout de la plaque 18 est choisie égale du double de la distance 1 entre les lignes médianes des rangées de trous S longitudinales adjacentes (figure 1) de la cathode.

Dans la face en bout de la plaque 18 (figures 4 et 5) sont découpées par électro-érosion, à l'aide d'un fil-électrode, des encoches 19 et 20 s'intercroisdnt. La largeur et la position de c lacune des encoches 19 et 20 correspondent à celles d'une partie du fil chauffant 3 (figure 1), ou 4 de la cathode, partie composée de deux tronçons successifs entre d'autres fils chauffants croisant le fil 3 (ou 4) en question. La largeur Yn de chaque cncone 19 (figure 4) et 20 est choisie d'après la condition
Yn = bn + 2X, où bn est la largeur de la partie correspondante du fil 3 (figure 1), ou 4, et X est la largeur de l'espacement d'électro-érosion.Le découpage des encoches 19 (figure 4) et 20 de différentes largeurs se fdit, en appliquant ou bien un fil de diamètre variable, ou biell un fil du même diamètre mais e divers régimes technologiques, ou en déplaçant le fil dans l'encoche conformément à un programme détermine.

La profondeur X des encoches 19 et 20 est déterminée en partant dc la condition K # zN/2 où Z est l 'épaisseur des parois de l'ébauche de 1a cathode, et N est le nombre de rangées longitudinales de trous 5 (figure 1) dans la structure réticulaire de la cathode. La profondeur i; des encoches 19 (figure 4) et 20 est définie aussi en tenant cornpte de l'usure de 1 'électrode-outil.

Toutes les encoches 19 et 20 étant pratiquées dans la face en bout de la plaque 18, entre ces encoches sont formées de trois rayes longitudinales de saillies 21, 22 et 23. Les saillies 21 de la rangée centrale correspondent en section aux trous à section complète 5 (figure 1) d'une rangée longitudinale de trous de la cathode, et les saillies 22 (figure 4) et 23 des rangées encadrantes correspondent aux trous 5 (figure 1) à demi-section adjacentes à la rangée Je trous à section complète de la cathode (en tenant compte des espacements d'électro-érosion).

La figure 4 montre que, par découpage des encoches 19 et 20 il se forme près des côtés courts de la face en bout de la plaque 18 des saillies triangulaires 24 et 25 niontrées en pointillé. Il est recommandé de supprimer ces saillies qui, vu leur faible rigidité, pourraient se déplacer en dégradant la précision de réalisation des parties de grande importance des fils de chauffage adjacentes aux bagues d'amenée de courant.

En fabriquant l'électrode-outil en métaux rigides, par exemple en acier ou en titane, on peut garder les saillies 24 et 25.

Dans ce cas l'aspect de la structure réticulaire de la cathode diffère de celle de la figure 1.

Puis, dans une ébauche cylindrique creuse 26 (figure 6) dont les lol;gueurs et diamètre sont égaux, respectivement, à la longueur et au diamètre nécessaires de la cathode et dont l'épaisseur de parois est égale à l'épaisseur Z déterminée des fils chauffants de la cathode. Dans cette ébauche sont pratiquées, à l'aide de l'électrode-outil montrée sur les figures 4 et 5 préalablement fabrique )r électro-érosion, des rangées longitudinales de trous.En une seule passe de l'électrode-outil 26 (figure 6), ses saillies 21 (figure 4) forment alors dans l'ébauche 26 les trous 5 (figure 6) à section complète d'une rangée longitudinale 22 (figure 4) et les saillies 23, formant des trous 5' (figure 6) à demi-section de deux rangées adjacentes, de part et d'autre, de la première.

On fait ensuite tourner l'ébauche cylindrique 26 autour de son axe d'un angle p (figuie 7) egal au double de la distance angulaire a (figure 1) entre les lignes centrales des trous 5 constituant les rangées verticales adjacentes. Cela fait, en une seule passe de l'électrode-outil on obtient de nouveau les trous à section complète 5 d'une rangée longitudinale et des trous 5' à demi-section de deux rangées adjacentes a celle-ci, de part et d'autre, selon lu figure 7.

De cette façon, dans l'ébauche cylindrique 26, les trous 5' à demi-section de la rangée située entre les rangées de trous à section complète 5 formées lors de la première et la deuxième passes de l'électrode-outil deviennent à section complète, ctest-.-dire qu'après la deuxième passe de l'électrode-outil on obtiel,t trois rangées de trous à section complète 5.

Le processus décrit se répète dans la mtme succession jusqu'à l'obtention de la structure entre de la surface utile de la cathode de la figure 1.

Pour l'ajourage des rangées longitudinales des trous 5 ddns l'ébauche 26, complue montré sur les figures G et 7, les dimensions des partie de fils de chauffage 3 et 4 ne dépendent pratiquement pas de la précision de la rotation de ladite pièce 26, muis elles dépendent directement des dimensions des encoches 19 Ut 20 (figures 4 et 5) de l'électrode-outil, qui peuvent être réalisées avec une très haute précision, compte tenu du niveau actuel de la technologie d'électroérosion avec l'utilisation d'un fil-lectrode nonprofilé.

La cathode réticulaire montrée sur la figure 3 est fabriquée de façon analogue, la différence résidant en ce qu'en fabtiquant l'électrode-outil on fait toutes les encoches se croisant de la n,ême largeur et on pratique des encoches supplcmentaires de largeurs différentes parallèles aux côtés courts de la face en bout de la plaque 18 (figure 4), ces encoches supplémentaires servant à exécuter les barrettes formant les bagues équipotentielles 11 à 17 (figure 3).

Les régimes d'usinage de ltélectrode-outil et de formation dc la structure de la cathode sont à choisir selon une technique connue, en tenant compte dès conditions concrètes et des possibilités offertes par le matériel utilise.

L'invention peut largement s'appliquer dans l'industrie des appareils électroniques à vide pour fabriquer les tubes générateurs et modulateurs.

Les versions de conception décrite de la cathode réticulaire permettent d'améliorer de 1,3 à 1,5 fois l'efficacité des cathodes réticulaires à chauffage direct. Les mêmes courants d'émission que dans les cathodes de conceptions antérieures s'obtiennent ici à une puissance de filament spécifique plus basse, et donc à une température de chauffage plus basse des fils chauffants. La durée de vie des cathodes de la conception proposée est par conséquent de 3 à 5 fois supérieure à celle des cathodes connues. L'application de l'invention ouvre de larges perspectives en ce qui concerne la réalisation des tubes électroniques à haute fiabilité, économiques et ayant une durée de vie prolongée.

Claims (5)

REV8NDICATIONJ

1. Cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique fabriquée à partir d'une seule iîille de métal et se présentant sous forme d'un cylindre creux dont les extrémités comportent des bagues d'amenée de courant entre lesquelles la surface utile comporte des fils chauffants en hélice croisés (3, t. ou 6, 7) délimitant des trous (5 ou 10), caractériséepar une augmentation par gradins de la surface effective de dissipation thermique des fils chauffants des extrémités de la cathode vers son centre.

2. Cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique, fabriquée à partir d'une seule feuille de métal et se présentant sous forme d'un cylindre creux dont les extrémités sont munies de bagues (1, 2) d'amenée de courant entre lesquelles la surface utile comporte des fils chauffants en hélice croisés (3, 4) délimitant des trous (5), caractérisée en ce que chaque fil chauffant a une largeur qui augmente par gradins des extrémités de la cathode vers son centre.

3. Cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique fabriquée à partir d'une seule feuille de métal et se présentant sous forme d'un cylindre creux dont les extrémités sont munies de bagues d'amenée de courant entre lesquelles la surface utile comporte des fils chauffants en hélice croisés (6, 7) délimitant des trous (10), caractérisée en ce que, dans la partie centrale de la surface utile de la cathode, des barrettes ('1-17) relient les points d'intersection les plus rapprochés des fils chauffants et forment au moins une bague équipotentielle parallèlc aux bagues d'amenée de courant (8, 9).

4. Cathode réticulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites barrettes constituent plusieurs bagues équipotentielles parallèles, la largeur de chaque bague dépassant celle de la bague qui lui succède dans le sens du centre de la cathode vers ses extrémités.

5. Procédé de fabrication de cathode réticulaire à chauffage direct pour tube électronique suivant lequel on fabrique une électrode-outil à partir d'une plaque par électro-érosion en découpant u l'aide d'un fil-électrode des encoches dans la face en bout de la plaque, les saillies formées entre ces encoches ayant une configuration correspondant à celle des trous entre les fils chauffants de la cathode, la longueur de la face en bout à traite de ladite plaque correspondant alors à celle de la surface utile de la cathode et on ajoure par électro-érosion, à l'aide de cette électrode-outil, des rangées de trous longitudinales dans une ébauche de cathode cylindrique creuse en faisant tourner cette dernière autour de son axe après chaque passe de l'électrode-outil, procédé caractérisé en ce qu'on donne à la face en bout usinée une largeur double de la distance entre les lignes centrales des rangées de trous longitudinales adjacentes dans la cathode, en ce qu'on découpe les encoches dans la plaque de façon qu'après chaque passe de I'lectrode-outil soient formés, dans l'ébauche cylindrique creuse, les trous à section complète d'une rangée lor; ;gitudinale, les demi-sections de trous de deux rangées adjacentes à la première, et deux tronçons de chaque fil chauffant, dont chacun est limité par l'intersection de ce fil chauffant avec deux autres fils voisins l'un de l'autre, et en ce qu'on fait tourner la pièce cylindrique, après chaque passe de ltélectrode-outil, d'un angle égal au double de la distance angulaire entre les lignes centrales de deux rangées successives longitudinales de trous dans la cathode.