FR2692075A1 - Electron tube with microstructure hot cathode - has matrix of holes in cathode surface to increase effective emissive surface area - Google Patents

Electron tube with microstructure hot cathode - has matrix of holes in cathode surface to increase effective emissive surface area Download PDF

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FR2692075A1 FR9206743A FR9206743A FR2692075A1 FR 2692075 A1 FR2692075 A1 FR 2692075A1 FR 9206743 A FR9206743 A FR 9206743A FR 9206743 A FR9206743 A FR 9206743A FR 2692075 A1 FR2692075 A1 FR 2692075A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/15Cathodes heated directly by an electric current

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  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

The electron tube thermionic cathode has an increased effective surface emissive perimeter for a given volume and theoretical emissive perimeter corresp. to the cathode envelope (1), with a number of holes (2) on the cathode surface. The holes replace the minimal emission surface due to the base of the holes with a greater lateral surface. The micro-structure has a raised emissivity, which depends on the number of holes, their dimensions and their positions. The cathode is pref. a filament. USE/ADVANTAGE - E.g. triode, tetrode. Raises frequency to many gigahertz at raised power level, without increasing either cathode volume or heat generated.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale la fabrication des tubes électroniques dans leurs applications telles que, l'amplification, la détection, la génération d'oscillations, etc. et plus particulièrement de sa cathode qui est thermoémissive et constitue une source d'électrons dans ledit tube qui est sous vide.The present invention relates generally to the manufacture of electronic tubes in their applications such as, amplification, detection, generation of oscillations, etc. and more particularly of its cathode which is thermoemissive and constitutes a source of electrons in said tube which is under vacuum.

Dans ce type de tube est disposée une grille de contrôle dont le rôle est celui de contrôler le débit d'électrons émis par la cathode vers l'anode quand on applique une tension, l'ensemble ainsi réalisé étant une triode, pouvant se transformer en tétrode par l'adjonction d'une grille supplémentaire ou pentode avec deux grilles supplémentaires etc.In this type of tube is placed a control grid, the role of which is to control the flow of electrons emitted by the cathode towards the anode when a voltage is applied, the assembly thus produced being a triode, which can be transformed into tetrode by adding an additional grid or pentode with two additional grids etc.

Quel que soit le cas de figure, il existe à ce jour trois principaux types de cathodes, à savoir
A : les cathodes froides
B : les cathodes chauffées de manière indirecte. Dans ce cas la cathode est revêtue d'un dépôt d'oxyde de baryum et / ou de strontium et chauffée par un filament porté à haute température.
Whatever the case, there are today three main types of cathodes, namely
A: cold cathodes
B: the cathodes heated indirectly. In this case, the cathode is coated with a deposit of barium oxide and / or strontium and heated by a filament brought to high temperature.

C : les cathodes chauffées de manière directe. Dans ce cas la cathode est constituée d'un filament de tungstène thorié : alliage de tungstène (97 à 98 %) et de thorium (3 à 2 %).C: directly heated cathodes. In this case, the cathode consists of a filament of thoriated tungsten: alloy of tungsten (97 to 98%) and thorium (3 to 2%).

Il existe également d'autres formes de cathodes circulaires, cylindriques, annulaires etc.There are also other forms of circular, cylindrical, annular cathodes etc.

Les cathodes les plus couramment utilisées sont celles à chauffage direct ou indirect citées ci-dessus.The most commonly used cathodes are those with direct or indirect heating mentioned above.

Celles-ci ont un débit en courant de l'ordre de 150 à 250 mA/cm2 de surface cathodique.These have a current flow of the order of 150 to 250 mA / cm2 of cathode surface.

Dans le cas des dépôts à oxyde, avec une température de l'ordre de 700 à 800 C, et une puissance de chauffage réduite, ce débit est obtenu à raison d'une émissivité de 10 à 20 mA / Watt de chauffage (cas B). In the case of oxide deposits, with a temperature of the order of 700 to 800 C, and a reduced heating power, this flow rate is obtained at the rate of an emissivity of 10 to 20 mA / Watt of heating (case B ).

Il est difficile actuellement d'accroître l'émissivité des cathodes type B. Il en est tout autrement pour celles du cas C.It is currently difficult to increase the emissivity of type B cathodes. It is quite different for those of case C.

En conséquence dans le cas d'utilisation d'un filament de tungstène thorié (cas C), le pouvoir émissif tourne autour de 5 mA / Watt de chauffage avec une température de l'ordre de 1800 3 C, ce qui nécessite une puissance de chauffage supérieure au cas précédent.Consequently, when using a thoriated tungsten filament (case C), the emissive power revolves around 5 mA / Watt of heating with a temperature of the order of 1800 3 C, which requires a power of heating higher than the previous case.

Il est par conséquent souhaitable d'améliorer le rendement émissif de telles cathodes sur deux plans à savoir l'émîssivité par unité de surface et l'émissivité par Watt de chauffage.It is therefore desirable to improve the emissive efficiency of such cathodes on two planes, namely the emissivity per unit area and the emissivity per Watt of heating.

Pour tendre à obtenir ce résultat il est connu des moyens consistant à rendre la surface de la cathode plus rugueuse ou en combinant les structures des cathodes selon les cas
B et C précités. Dans ce cas on dépose sur un support, une couche d'oxyde de baryum et de strontium et des filaments de tungstène thorié, entrecroisés éventuellement. Ce type de cathode est appelé cathode à réserve
Néanmoins, l'expérience montre que ces dernières ont un pouvoir émissif insuffisant entraînant des puissances de chauffage et des masses volumiques de cathodes plus élévées en fonction des puissances recherchées en sortie. Ceci conduit également à des limitations d'application dans des bandes de fréquences de l'ordre de quelques centaines de mégahertz.
To tend to obtain this result, means are known which consist in making the surface of the cathode rougher or by combining the structures of the cathodes as the case may be.
B and C above. In this case, a layer of barium oxide and strontium and filaments of thoriated tungsten, possibly crossed, are deposited on a support. This type of cathode is called a reserve cathode
However, experience shows that the latter have an insufficient emissive power resulting in higher heating powers and densities of cathodes as a function of the powers sought at the output. This also leads to application limitations in frequency bands of the order of a few hundred megahertz.

En conséquence le but de la présente invention est de pouvoir monter plus haut en fréquence - plusieurs gigahertz - tout en recherchant, en sortie du tube, un niveau de puissance élevé et cela sans provoquer une augmentation des calories à évacuer et sans augmenter non plus le volume de la cathode, ce qui serait également pénalisant pour la montée en fréquence.Consequently, the aim of the present invention is to be able to go higher in frequency - several gigahertz - while seeking, at the outlet of the tube, a high power level and this without causing an increase in the calories to be evacuated and without either volume of the cathode, which would also be penalizing for the increase in frequency.

Or pour augmenter la puissance il faut augmenter la surface de la cathode, et donc le chauffage.However to increase the power it is necessary to increase the surface of the cathode, and therefore the heating.

Par contre pour augmenter la fréquence il faudrait diminuer cette même surface.On the other hand to increase the frequency it would be necessary to decrease this same surface.

Ceci est parfaitement contradictoire.This is perfectly contradictory.

L'invention vise à atteindre le but précité et à remédier à cette contradiction.The invention aims to achieve the above object and to remedy this contradiction.

A cet effet elle concerne un tube électronique comprenant au moins une anode et une cathode sous vide d'air, la dite cathode ayant un pouvoir d'émissivité thermoélectronique lors d'une application d'une tension électrique à ses extrémités, caractérisé en ce que pour un volume donné et un périmètre émissif théorique correspondant de l'enveloppe de la cathode, l'on augmente le périmètre émissif efficace de celle-ci en pratiquant à sa surface, une pluralité de trous ayant pour effet d'abandonner une surface d'émission minime au moins égale à une surface de base dudit trou, au bénéfice d'une surface latérale plus importante qu'il engendre, de manière à constituer une micro-structure à haut pouvoir d'émissivité, dépendante du nombre de trous, de leurs dimensions, et de leur positionnement.To this end it relates to an electronic tube comprising at least one anode and a cathode under vacuum, the said cathode having a thermoelectronic emissivity power when an electrical voltage is applied at its ends, characterized in that for a given volume and a corresponding theoretical emissive perimeter of the envelope of the cathode, the effective emissive perimeter of the latter is increased by practicing on its surface, a plurality of holes having the effect of abandoning a surface of minimal emission at least equal to a base surface of said hole, for the benefit of a larger lateral surface that it generates, so as to constitute a micro-structure with high emissivity, dependent on the number of holes, their dimensions, and their positioning.

On comprend bien que l'on a intérêt à perforer au maximum la micro-structure ainsi définie, constituant la cathode, dans la limite de sa résistance mécanique, bien entendu.It is well understood that it is in the best interest to perforate the micro-structure thus defined, constituting the cathode, within the limit of its mechanical strength, of course.

De cette manière, plus on augmente la surface d'émissivité en augmentant la surface interne de la cathode, sans modifier son volume externe, plus la puissance de chauffage nécessaire est réduite, car il y a moins de matériau à chauffer.In this way, the more the emissivity surface is increased by increasing the internal surface of the cathode, without modifying its external volume, the more the heating power required is reduced, since there is less material to be heated.

On a donc bien atteint le double but qui consiste à augmenter l'émissivité d'une cathode tout en diminuant la puissance de chauffage nécessaire, pour un volume extérieur inchangé.We have therefore achieved the double goal of increasing the emissivity of a cathode while reducing the heating power required, for an unchanged exterior volume.

Cette augmentation de la surface du conducteur "cathode" favorise également sa conductivité en haute fréquence du fait bien connu de la faible pénétration volumique des courants hautes fréquences.This increase in the surface of the "cathode" conductor also promotes its conductivity at high frequency due to the well known fact of the low volume penetration of high frequency currents.

Bien entendu on aurait pu aussi atteindre ce but en augmentant la surface externe de la cathode, en créant des cannelures de toutes formes telles que ondulées, triangulaires, rectangulaires, selon une technique déjà employée en matière de dissipateur de la chaleur des composants électroniques de puissance.Of course, this goal could also have been achieved by increasing the external surface of the cathode, by creating grooves of all shapes such as wavy, triangular, rectangular, according to a technique already used in the field of heat sink of electronic power components. .

On aurait pu également penser à disposer côte à côte ou à entrelacer des filaments en tungstène thorié de diamètre plus petit que celui habituellement adopté.One could also think of placing side by side or intertwining thoriated tungsten filaments with a diameter smaller than that usually adopted.

Ou encore une solution aurait pu consister à disposer des plots cylindriques sur la suface externe de la cathode.Or a solution could have consisted in having cylindrical studs on the external surface of the cathode.

Toutes ces solutions, si elles peuvent être facilement imaginées, sont en revanche difficilement concrétisables sans mettre en oeuvre des machines-outils complexes et onéreuses.All these solutions, if they can be easily imagined, on the other hand are difficult to materialize without using complex and expensive machine tools.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés, illustrant, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être réalisée et dans lesquels
La figure 1 est une vue d'une cathode perforée suivant l'invention.
The invention will be better understood and other characteristics of it will be highlighted with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawings, illustrating, by way of nonlimiting example, how the invention can be performed and in which
Figure 1 is a view of a perforated cathode according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II II de la figure 1 à échelle agrandie.Figure 2 is a cross-sectional view along line II II of Figure 1 on an enlarged scale.

La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une cathode selon une variante de réalisation des trous.Figure 3 is a cross-sectional view of a cathode according to an alternative embodiment of the holes.

La figure 4 est vue à échelle agrandie d'une zone frontale d'une cathode selon l'invention.Figure 4 is an enlarged view of a front region of a cathode according to the invention.

La cathode 1 représentée sur les figures constitue l'élément actif d'un tube électronique (non représenté) comprenant également une anode et éventuellement une ou plusieurs grilles de contrôle du débit d'électrons allant de la cathode à l'anode quand on leur applique une tension.The cathode 1 shown in the figures constitutes the active element of an electronic tube (not shown) also comprising an anode and possibly one or more grids for controlling the flow of electrons going from the cathode to the anode when applied to them. a tension.

De tels tubes dont le principe d'application a été rappelé en introduction, sont largement connus et diffusés et par conséquent ne seront pas décrits en détail ici, à l'exception de la cathode 1 faisant l'objet de la présente invention.Such tubes, the principle of application of which was recalled in the introduction, are widely known and disseminated and therefore will not be described in detail here, with the exception of cathode 1 which is the subject of the present invention.

I1 s'agit d'une cathode chaude en forme de filament en tungstène thorié tel que défini dans le cas C précité. It is a hot cathode in the form of a thoriated tungsten filament as defined in case C above.

Celle-ci est utilisée en chauffage direct par application d'une tension électrique, alternative ou continue, à ses extrémités. L'émission électronique est du type thermoélectronique.This is used in direct heating by applying an electrical voltage, alternating or direct, at its ends. The electronic emission is of the thermoelectronic type.

La cathode 1 est constituée par un filament de section quadrangulaire perforé.The cathode 1 is formed by a filament of perforated quadrangular section.

Selon le présent exemple d'invention, la cathode 1 est réalisée à partir d'un filament de section rectangulaire dont la longeur L = 350 mm ; la largeur 1 = 0,75 mm l'épaisseur e = 0,25 mm.According to the present example of an invention, the cathode 1 is produced from a filament of rectangular section whose length L = 350 mm; the width 1 = 0.75 mm the thickness e = 0.25 mm.

Le volume engendré par une telle cathode défini un périmètre émissif théorique, correspondant à son enveloppe.The volume generated by such a cathode defines a theoretical emissive perimeter, corresponding to its envelope.

De façon à augmenter le périmètre émissif efficace de la cathode, on pratique à sa surface une pluralité de trous 2, ayant pour effet d'abandonner une surface d'émission minime égale à la somme des bases des trous pratiqués par enlèvement de matière, au bénéfice d'une surface plus importante égale à la somme de toutes les surfaces latérales desdits trous 2.In order to increase the effective emissive perimeter of the cathode, a plurality of holes 2 are made on its surface, having the effect of giving up a minimal emission surface equal to the sum of the bases of the holes made by removing material, at the benefit of a larger surface area equal to the sum of all the lateral surfaces of said holes 2.

Il est constitué ainsi une micro-structure à haut pouvoir d'émissivité, dépendant du nombre de trous 2, de leurs dimensions et de leur positionnement.It is thus constituted a micro-structure with high emissivity, depending on the number of holes 2, their dimensions and their positioning.

De façon à créer le maximum de surface émissive, les trous 2 seront les plus petits possible dans la limite des moyens de micromécanique existant actuellement à savoir perçage mécanique, érosion électronique, laser etc.In order to create the maximum emissive surface, the holes 2 will be as small as possible within the limits of the micromechanical means currently existing, namely mechanical drilling, electronic erosion, laser etc.

Les espacements entre les trous 2 seront également le plus réduit possible, dans la limite de la résistance mécanique de la micro-structure.The spacings between the holes 2 will also be as small as possible, within the limit of the mechanical strength of the microstructure.

Selon l'exemple des figures 1 et 2, la cathode 1 est constituée par un filament perforé de trous 2 ; parallèles entre eux ; orientés selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal XX' du filament ; équidistants les uns des autres ; disposés en ligne symétriquement suivant des plans parallèles entre eux. According to the example of Figures 1 and 2, the cathode 1 is constituted by a filament perforated with holes 2; parallel to each other; oriented in a direction perpendicular to the longitudinal axis XX 'of the filament; equidistant from each other; arranged in line symmetrically along planes parallel to each other.

Selon une première variante de réalisation représentée sur la figure 3 les trous 2A et 2B pratiqués dans la cathode 1A sont orientés selon des directions différentes perpendiculaires entre elles et par rapport à leur face d'origine, pour réaliser une trame de galeries s'entrecroisant pour une plus grande évacuation des électrons.According to a first alternative embodiment shown in FIG. 3, the holes 2A and 2B made in the cathode 1A are oriented in different directions perpendicular to each other and relative to their original face, in order to produce a frame of intersecting galleries for greater evacuation of electrons.

Dans cet exemple de réalisation représenté sur la figure, la cathode lA comporte également des trous 2C parallèles entre eux et par rapport à l'axe longitudinal XX' du fi lament.In this embodiment shown in the figure, the cathode 1A also has holes 2C parallel to each other and with respect to the longitudinal axis XX 'of the filament.

Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4 la cathode 1B comporte une pluralité de trous 2D disposés en quinconce suivant des plans parallèles entre eux, mais perpendiculaires à l'axe longitudinal XX' de la cathode, comme dans l'exemple des figures 1 et 2.According to the embodiment shown in Figure 4 the cathode 1B has a plurality of 2D holes staggered in planes parallel to each other, but perpendicular to the longitudinal axis XX 'of the cathode, as in the example of the figures 1 and 2.

Préférentiellement ces trous 2D sont circulaires, comme dans les exemples précédents d'ailleurs. Bien entendu ils pourraient être de toute autre forme, comme polygonale . Il en est de même pour le filament constituant la cathode, qui pourrait être de section circulaire plutôt que rectangulaire.Preferably these 2D holes are circular, as in the previous examples, moreover. Of course they could be of any other form, such as polygonal. It is the same for the filament constituting the cathode, which could be of circular section rather than rectangular.

Selon l'exemple de la figure 4 ( les trous circulaires 2D sont réalisés suivant les données suivantes : (en micrométres) - diamètre "d" des trous = 25 tm - espacement "b" de deux trous consécutifs
d'une même rangée = 20 q m - espacement a' d'un trou d'une rangée avec
un trou en quinconce d'une rangée
immédiatement supérieure = 10 M m - espacement "c" d'un trou d'une rangée
avec un trou situé symétriquement deux
rangées au dessus = 27 Hm - entraxe "f" entre deux rangées dans
le sens de la hauteur "h" = 26 Hm - entraxe "g" entre deux rangées dans le sens de la largeur "1" = 22,5 Ym
Selon cette configuration, la figure 4 montre bien les sections A et B constituant les voies de passage des électrons provoquant le chauffage entre les polarités électriques + et -.
According to the example of FIG. 4 (the circular 2D holes are produced according to the following data: (in micrometres) - diameter "d" of the holes = 25 tm - spacing "b" of two consecutive holes
of the same row = 20 qm - spacing a 'of a hole in a row with
a staggered hole in a row
immediately higher = 10 M m - spacing "c" of a hole in a row
with a symmetrically located hole two
rows above = 27 Hm - center distance "f" between two rows in
the height direction "h" = 26 Hm - center distance "g" between two rows in the width direction "1" = 22.5 Ym
According to this configuration, FIG. 4 clearly shows the sections A and B constituting the paths for the passage of the electrons causing the heating between the electrical polarities + and -.

Ces voies A et B occupent bien la matière sur leur trajectoire cathodique pour ne laisser qu'une infime partie inactive C qui chauffe plus par conduction thermique qu'électrique.These channels A and B occupy the material well on their cathode trajectory to leave only a tiny inactive part C which heats more by thermal conduction than electric.

Il sera donné ci-après un exemple d'application chiffrée qui montrera de manière claire et évidente comment l'invention peut être concrètement réalisée et le gain qu'elle apporte.An example of an encrypted application will be given below which will show in a clear and obvious manner how the invention can be concretely carried out and the gain which it brings.

Exemple de calculs
Soit des trous de diamètre d = 25# m de hauteur h = 250 # m pratiqués sur un filament de section rectangulaire ayant pour dimensions 350 mm de long = L 0,75 mm x 0,25 mm de section = 1 x h
La formule générale d'accroissement de la surface efficace émissive de la cathode n'est cohérente que si la hauteur "h" est supérieure au rayon r = d/2
Sachant que la surface d'occupation des trous "Sto", par rapport à la surface latérale de la cathode sur laquelle les trous sont pratiqués, ne peut dépasser 0,4 (= 40,0) dans l'état actuel des possibilités technologiques en micromécanique, cette formule d'accroissement s'écrit de la façon suivante 1. nombre de trous : n = 0,4 LI / (EudX / 4) = 1,6 LI 2. surface latérale interne totale des trous St1 = #dh x 1,6 L1 / # d2 = 1,6 L1h /d 3. surface utile restante de ;'enveloppe normale ae la cathode
Sr = 2L [(1-0,4)(1+h)] ou = 2Llh[(O,6/h)+(1/l)3 4. surface totale de l'enveloppe normale de la cathode
Sn = 2L(l+h) ou = 2Llh [(1/h)+(1/l)J d'où on tire le gain d'émissivité donné par
G = (Stl + Sr)/Sn, soit après réduction (de 2Llh) = [ (0,8/d) + (0,6/h) + (1/l)]/ g1/h) + (1/l)]
Dans notre exemple d'application numérique, le gain serait de
G = (32 + 2,4 + 1,333) / (4 + 1,333) = 6,7
Ce gain de surface est également celui du périmètre émissif efficace, qui passe de (l + h) x 2 = 2 mm ; à 2 x 6,7 = 13,4 mm ou 1,34 cm.
Example of calculations
Or holes of diameter d = 25 # m high h = 250 # m made on a filament of rectangular section having dimensions 350 mm long = L 0.75 mm x 0.25 mm section = 1 xh
The general formula for increasing the effective emissive surface of the cathode is only coherent if the height "h" is greater than the radius r = d / 2
Knowing that the surface area of the holes "Sto", compared to the lateral surface of the cathode on which the holes are made, cannot exceed 0.4 (= 40.0) in the current state of technological possibilities in micromechanical, this growth formula is written as follows 1. number of holes: n = 0.4 LI / (EudX / 4) = 1.6 LI 2. total internal lateral surface of the holes St1 = #dh x 1.6 L1 / # d2 = 1.6 L1h / d 3. remaining useful area of the normal envelope at the cathode
Sr = 2L [(1-0,4) (1 + h)] ou = 2Llh [(O / 6 / h) + (1 / l) 3 4. total surface of the normal cathode envelope
Sn = 2L (l + h) ou = 2Llh [(1 / h) + (1 / l) J from which the emissivity gain given by
G = (Stl + Sr) / Sn, either after reduction (by 2Llh) = [(0.8 / d) + (0.6 / h) + (1 / l)] / g1 / h) + (1 / l)]
In our example digital application, the gain would be
G = (32 + 2.4 + 1.333) / (4 + 1.333) = 6.7
This area gain is also that of the effective emissive perimeter, which goes from (w + h) x 2 = 2 mm; at 2 x 6.7 = 13.4 mm or 1.34 cm.

Avec la longueur L = 35 cm, la surface émissive efficace serait alors de
35 x 1,34 = 46,9 cm(au lieu de So = 7 cm9
A partir de la formule générale de "G", on tire les cas variants suivants : (avec Seff = surface nouvelle efficace) conditions/exemple So= 7,00 cm Go= 6,7 Seffo= 46,9cm si d : 2 S1= 7,00 cnA G1=12,7 Seffl= 88,9cm* si h : 2 "2= 6,125cm "2= 4,086 " 2= 25,0cmZ si d & h 2 "3= 6,125cm "3= 7,515 " 3= 46,0cm si h x 2 "4= 8, 75cm "4=10, 36 " 4= 90,6cm si 1 x 2 "5=12, 25cm "5= 7,515 " 5= 92,0cm si d:2 & lx2 "6=12, 25cm "6=14, 37 " 6=176,0cm * équivalent à un nombre de trous multiplié par 4
Ce rapport obtenu entre la surface d'origine du filament et la nouvelle surface fait apparaître des gains en surface efficace, directement répercutés sur les capacités émissives de la cathode, et entraîne une puissance disponible en sortie du tube de : 6,7 # 45 fois plus grande, avec un volume occupé par la cathode d'origine inchangé.
With the length L = 35 cm, the effective emissive surface would then be
35 x 1.34 = 46.9 cm (instead of So = 7 cm9
From the general formula of "G", the following variant cases are drawn: (with Seff = effective new surface) conditions / example So = 7.00 cm Go = 6.7 Seffo = 46.9cm if d: 2 S1 = 7.00 cnA G1 = 12.7 Seffl = 88.9cm * if h: 2 "2 = 6.125cm" 2 = 4.086 "2 = 25.0cmZ if d & h 2" 3 = 6.125cm "3 = 7.515" 3 = 46.0cm if hx 2 "4 = 8.75cm" 4 = 10.36 "4 = 90.6cm if 1 x 2" 5 = 12.25cm "5 = 7.515" 5 = 92.0cm if d: 2 & lx2 "6 = 12, 25cm" 6 = 14, 37 "6 = 176.0cm * equivalent to a number of holes multiplied by 4
This ratio obtained between the original surface of the filament and the new surface shows efficiencies in surface area, directly passed on to the emissive capacities of the cathode, and results in a power available at the outlet of the tube of: 6.7 # 45 times larger, with a volume occupied by the original cathode unchanged.

Bien entendu ce rapport peut être modifié en fonction du nombre de trous, de leurs dimensions et de leur position, dans la limite de faisabilité actuelle.Of course, this ratio can be modified as a function of the number of holes, their dimensions and their position, within the current feasibility limit.

Une telle conception des cathodes permet de réduire notablement leur longueur à capacité émissive égale ou invesement d'augmenter leur capacité à longueur égale.Such a design of the cathodes makes it possible to significantly reduce their length with equal emissive capacity or investment to increase their capacity with equal length.

Les calculs et les essais ont démontré que le choix de la forme de la section des trous devrait préférentiellement aller vers une section circulaire.Calculations and tests have shown that the choice of the shape of the section of the holes should preferably go towards a circular section.

En effet des trous circulaires présentent bon nombre d'avantages à savoir - économie de réalisation - logeabilité plus grande entre eux - résistance du matériau moins altérée - possibilité de réduction extrême de leurs dimensions au
bénéfice d'un plus grand nombre.
Indeed, circular holes have many advantages, namely - economy of production - greater room for them - less resistance of the material - possibility of extreme reduction of their dimensions to
benefit of more.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Tube électronique comprenant au moins une anode et une cathode sous vide d'air, ladite cathode ayant un pouvoir d'émissivité thermoélectronique lors d'une application d'une tension électrique à ses extrémités, caractérisé en ce que pour un volume donné et un périmètre émissif théorique correspondant de l'enveloppe de la cathode (1, 1A, lu,), l'on augmente le périmètre émissif efficace de celle-ci en pratiquant à sa surface, une pluralité de trous (2, 2A, 2B, 2C, 2D) ayant pour effet d'abandonner une surface d'émission minime au moins égale à une surface de base dudit trou, au bénéfice d'une surface latérale plus importante qu'il engendre, de manière à constituer une micro-structure à haut pouvoir d'émissivité, dépendant du nombre de trous, de leurs dimensions, et de leur positionnement.1. Electronic tube comprising at least one anode and one cathode under vacuum, said cathode having a thermoelectronic emissivity when an electrical voltage is applied to its ends, characterized in that for a given volume and a corresponding theoretical emissive perimeter of the cathode envelope (1, 1A, read,), the effective emissive perimeter of the latter is increased by making a plurality of holes (2, 2A, 2B, on its surface) 2C, 2D) having the effect of abandoning a minimal emission surface at least equal to a base surface of said hole, in favor of a larger lateral surface which it generates, so as to constitute a micro-structure with high emissivity, depending on the number of holes, their dimensions, and their positioning. 2. Tube électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cathode (1) est constituée par un filament perforé de trous (2) parallèles entre eux, et orientés selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal (XX') du filament.2. Electronic tube according to claim 1 characterized in that the cathode (1) is constituted by a filament perforated with holes (2) parallel to each other, and oriented in a direction perpendicular to the longitudinal axis (XX ') of the filament. 3. Tube électonique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cathode (lA) est constituée par un filament perforé d'une part par des trous (2A, 2B) orientés selon des directions différentes perpendiculaires entre elles, et d'autre part par des trous (2C) parallèles à l'axe longitudinal ( XX') pour réaliser une trame de galeries.3. Electron tube according to claim 1 characterized in that the cathode (lA) is constituted by a filament perforated on the one hand by holes (2A, 2B) oriented in different directions perpendicular to each other, and on the other hand by holes (2C) parallel to the longitudinal axis (XX ') to make a grid of galleries. 4. Tube électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les trous (2, 2A, 2B, 2C) sont disposés, en lignes symétriques, suivant des plans parallèles.4. Electronic tube according to claim 1 characterized in that the holes (2, 2A, 2B, 2C) are arranged in symmetrical lines, along parallel planes. 5. Tube électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les trous (2D) sont disposés en quinconce suivant des plans parallèles.5. Electronic tube according to claim 1 characterized in that the holes (2D) are staggered in parallel planes. 6. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les trous (2, 2A, 2B, 5t, 2D) sont équidistants les uns des autres.6. Electronic tube according to one of the preceding claims characterized in that the holes (2, 2A, 2B, 5t, 2D) are equidistant from each other. 7. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la cathode (1, 1A, 1B,) est constituée par un filament de section quadrangulaire perforé.7. Electronic tube according to one of the preceding claims characterized in that the cathode (1, 1A, 1B,) is constituted by a filament of perforated quadrangular section. 8. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la cathode (1, 1A, 1B,) est constituée par un filament de section circulaire perforé.8. Electronic tube according to one of the preceding claims characterized in that the cathode (1, 1A, 1B,) is constituted by a filament of circular perforated section. 9. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les trous (2, 2A, 2B, 2C, 2D) sont de section circulaire.9. Electronic tube according to one of the preceding claims characterized in that the holes (2, 2A, 2B, 2C, 2D) are of circular section. 10. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les trous (2, 2A, 2B, 2C, 2D) sont de section polygonale.10. Electronic tube according to one of claims 1 to 8 characterized in that the holes (2, 2A, 2B, 2C, 2D) are of polygonal section. 11. Tube électronique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la cathode perforée (1, 1A, 1B,) est une cathode chaude à chauffage direct en tungstène thorié.11. Electronic tube according to one of the preceding claims, characterized in that the perforated cathode (1, 1A, 1B,) is a hot cathode with direct heating in thoriated tungsten. 12. Cathode entrant dans la fabrication d'un tube électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.  12. Cathode used in the manufacture of an electronic tube according to any one of claims 1 to 11.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1952081A1 (en) * 1969-10-16 1971-04-29 Licentia Gmbh Directly heated glow cathode for cathode ray tubes
US4734073A (en) * 1986-10-10 1988-03-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of making a thermionic field emitter cathode

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Title
RADIO ENGINEERING AND ELECTRONIC PHYSICS vol. 6, no. 11, Novembre 1971, WASHINGTON US pages 1922 - 1930 A F GOLUBENTSEV ET AL. 'Investigation of the influences of the microrelief of the emitter surface of a cathode' *

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