WO2014064227A1 - Quick-starting thermionic cathode and method for producing same - Google Patents

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WO2014064227A1
WO2014064227A1 PCT/EP2013/072338 EP2013072338W WO2014064227A1 WO 2014064227 A1 WO2014064227 A1 WO 2014064227A1 EP 2013072338 W EP2013072338 W EP 2013072338W WO 2014064227 A1 WO2014064227 A1 WO 2014064227A1
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WO
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block
heating
cathode
emissive
layer
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PCT/EP2013/072338
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Pierre Nugues
Olivier HERBELIN
Nicolas LE SECH
Original Assignee
Thales
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/04Cathodes
    • 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
    • H01J1/20Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps

Definitions

  • the invention relates to thermoelectronic emission cathodes. More particularly, the invention relates to a novel cathode structure with thermoelectronic emission and the method of producing this type of cathode. The invention more specifically relates to a thermoelectronic emission cathode particularly suitable for applications requiring a very fast start, less than about 2 seconds.
  • the cathodes according to the invention can find applications in small traveling wave tubes used in missiles.
  • thermoelectronic emission cathode means a conductive surface from which electrons are extracted by applying an electric field when this surface is heated to high temperature.
  • FIGS. 1a to 1e illustrate these embodiments.
  • FIG. 1a shows a cathode 1 comprising an emitting block 2 and a filament 3.
  • the emitting block 2 possibly comprising tungsten, comprises an emitting surface 4 configured to emit electrons in a previously established direction.
  • the filament 3 may comprise tungsten, is often wound to form a spiral to increase the heat exchange surface near the emitting block 2.
  • the filament 3 is intended to be connected to a power source, and the circulation of the current through the filament 3 allows to heat it.
  • the filament 3 is disposed near the emitting block 2 allowing a transfer of the thermal energy of the filament 3 to the emitting block 2 by radiation. According to this prior art, the filament 3 is said to be "bare", which means that the filament 3 is not coated with a material.
  • FIG. 1b proposes placing alumina beads along the entire length of the filament 3 in the manner of a "pearl necklace", which allows, on the one hand, , to improve the resistance of the filament 3 to the vibrations, and, on the other hand, to electrically isolate the filament 3 of the emitting block 2.
  • This type of cathode requires heating longer to reach the temperature necessary for the emission of electrons.
  • FIG. 1c illustrates another type of cathode 1 commonly presented in the literature.
  • the cathode 1 comprises an emitting block 2 and a heating pad 6, the heating block 6 being brazed on the emitting block 2.
  • the heating pad 6 comprises a filament 3 embedded in a block of alumina called “potting", the filament is said to "Pooped” 7a.
  • the potting is maintained by a cylinder 7b called “skirt” comprising a refractory metal.
  • the transfer of heat energy from the heating pad 6 to the emitting block 2 is achieved by conduction.
  • a cathode 1 made according to this prior art requires a relatively long heating time, typically of the order of 3 minutes since it is necessary to heat a relatively large mass of alumina.
  • the solder between the heating pad 6 and the emitting block 2 is relatively fragile given the large mass of the heating pad 6 and the electron emission temperature.
  • the method for producing the cathode 1 comprises a first soldering step of the skirt 7b on the emitting block 2, the skirt 7b serving to maintain the potting, a second step of producing the pleated filament 7a consisting in inserting the filament 3 inside the skirt 7b and cover the filament 3 with alumina powder, and a third heat treatment step.
  • This method of elaboration is long and it does not make it possible to control the integrity of the filament 3 during the process of elaboration of the cathode 1.
  • the quality control of the cathode 1 is not possible since there is no method of analysis to control the quality of the potting or the quality of the solder between the keypad 2 and the heating pad 6.
  • the cathode 1 comprises an emitting block 2 and a heating pad 6.
  • the heating pad 6 comprising alumina is brazed on the emitting block 2, a bare filament 3 being brazed on the heating pad 6.
  • the transfer Thermal energy of the heating pad 6 to the emitting block 2 is achieved by conduction but a portion of the thermal energy is dissipated by radiation.
  • the brazing of the heating pad 6 on the emitting block 2 is relatively fragile because of the large mass of the heating pad 6 and the temperature, about 1000 ° C, necessary to facilitate the emission of electrons.
  • the cathode 1 comprises a graphite support 8 serving as heating pad 6 on which an emitting coating 9 comprising a mixture of tungsten and rare earth oxides is deposited by cathodic sputtering.
  • the graphite serving as heating pad 6 is heated by Joule effect.
  • the graphite support used requires a relatively long time before reaching a sufficiently high temperature to allow electron emission.
  • the circulation of the current inside the graphite support 8 is in the least resistive way, the heating is not homogeneous. For example, if the electrical contact is made in the middle of the graphite support 8, the current will preferentially flow in the central part of the material, the heating will be preferably in the central part of the material.
  • the method of producing a cathode according to this document is relatively long since it requires a vacuum of the graphite support to achieve the deposition of the emissive coating, the brazing of an emitting block on the graphite support 8 being particularly difficult to achieve, the solder material migrating into the pores of the graphite.
  • a cathode 1 of relatively low mass and low cost for a quick start it is also proposed a method of rapid elaboration of this cathode 1.
  • thermoelectronic emission cathode comprising: a first emissive block and a second heating block, the second heating block being brazed on at least one non-emissive surface of the first block allowing a thermal transfer by conduction.
  • the first emissive block includes at least one electron emission surface configured to emit electrons in at least one predetermined direction and at least one non emissive surface.
  • the second heating block comprising a first thermally insulating and refractory material, the first material being covered with a layer of a second resistive material intended to be connected to a current source, the layer of resistive material heating the second block .
  • the cathode thus produced does not include a filament which renders it insensitive to vibrations and facilitates the control of the quality of the cathode during its preparation or during its use.
  • the first emissive block comprises at least one housing adapted to receive at least a portion of the second heating block.
  • the housing and the portion of the second heating block have a complementary shape which facilitates the method of developing the cathode.
  • the second heating block is in the form of a ball which facilitates machining.
  • the ball disposed in the housing it does not require maintenance during the brazing step.
  • the layer of the second resistive material comprises graphite.
  • the layer of the second resistive material comprises an alloy comprising molybdenum and manganese.
  • the layer of the second resistive material has a thickness of less than 20 microns, this range of values allowing rapid heating of the second heating block.
  • the first thermally insulating and refractory material comprises alumina or zirconia.
  • a method for producing a cathode comprising: a first step of preparing a first emissive block, the first emissive block comprising at least one electron emission surface and at least one non-emissive surface, a second step of preparing a second heating block, the second heating block comprising a first thermally insulating and refractory material and being covered with a layer of a second resistive material.
  • the method further comprises a single brazing step comprising a brazing sub-step of the second heat block on the first emissive block and two brazing sub-steps of the electrical contacts. A single soldering step saves hours of labor.
  • the brazing step is performed by applying a strong electric current, greater than about ten amperes, between a first contact disposed on the second heat block and a second contact disposed on the first block. emissive.
  • the soldering step is performed by induction.
  • the deposition of the layer of the second resistive material on the first thermally insulating material is carried out with a brush or by a dipping method.
  • the deposition of the layer of the second resistive material on the first insulating material is performed by sputtering which allows better control of the thickness of the deposited layer.
  • FIGS. 1 to 1 d previously described represent different cathodes produced according to the art
  • FIG. 2 shows an embodiment of a cathode, according to one aspect of the invention
  • FIG. 3 represents a preferred embodiment of the cathode, according to one aspect of the invention.
  • FIG. 2 represents a thermoelectronic cathode, according to one aspect of the invention.
  • the cathode 1 comprises a first emissive block 10 and a second heating block 11, the second heating block 11 being brazed on the first emissive block 10.
  • the first emissive block 10 comprises at least one emitting surface 12, in this case the first emissive block 10 comprises two emitting surfaces 12, an emitting surface 12 being intended to emit electrons in a previously defined direction.
  • the emissive block 10 also comprises at least one non-emissive surface 13.
  • the second heating block 1 1 comprises a first thermally insulating and refractory material 14, the first material 14 being covered with a layer of a second resistive material 15 intended to be connected to a power supply source.
  • the arrangement of the second resistive material 15 over the entire surface of the first material 14 allows a homogeneous heating, and consequently, a homogeneous electron emission over the entire emission surface 12.
  • the coating the entire surface of the first material makes it possible to obtain layers of the second very thin resistive material. It is also possible to partially cover the surface of the second material with a strip or a wire thicker than 30 ⁇ .
  • the first material 14 comprises a ceramic known in particular for their ability to withstand high temperatures.
  • the second material 15 is sufficiently conductive to allow the passage of the current while being sufficiently resistive, typically the resistance is of the order of one ohm, to allow the heating of the second heating block.
  • the thickness of the layer of the second resistive material 15 is less than twenty microns, beyond this limit the layer of the second material 15 is not sufficiently resistive to allow rapid heating of the second heating block January 1.
  • the second heating block 1 1 is brazed on one of the non-emissive faces 13 of the first emissive block 10 which allows a heat transfer of the heating block 1 1 to the emissive block 10 by conduction.
  • Figure 3 shows a preferred embodiment of the invention.
  • the first emissive block 10 comprises porous tungsten, the pores being filled with a mixture of barium oxide, calcium oxide and aluminum oxide.
  • the first emissive block 10 is cylindrical in shape of 3 mm in diameter and 1 mm in thickness. It comprises a concave-shaped emission surface 12 making it possible to focus the electrons expelled under the effect of the rise in temperature and a housing 16 of concave shape and of radius of curvature adapted to receive a portion of the heating block 1 .
  • the second heating block 1 1 is spherical in shape of 3 mm in diameter.
  • the ball comprises a first thermally insulating and refractory material 14 which may be alumina or zirconia, the first material 14 being covered with a layer of a second resistive material 15 which may be graphite or an alloy comprising molybdenum and manganese.
  • the first material 14 and the second material 15 are identical.
  • the ball may comprise a ceramic weakly electrically conductive.
  • the ceramic may comprise metal particles or metal oxides homogeneously distributed or defining a resistive path inside the ceramic. In the examples presented, the ceramic associates the functions of the thermal insulation corresponding to the first material 14 and of the electrical conductor corresponding to the second material 15.
  • the cathode comprises a skirt 7b limiting the radiation losses of the first emissive block 10 and the second heating block 1 1 consisting of the ball, the skirt 19 comprising an electrically conductive and refractory material such as molybdenum or rhenium.
  • the skirt 7b is fixed on the first emissive block 10 so as not to hinder the extraction of electrons, advantageously the skirt 7b is cylindrical.
  • the cathode 1 is intended to be connected to a current supply source 19 via electrical contacts 17a and 17b comprising tungsten and preferably molybdenum, the electrical contacts 17a and 17b being soldered to the second heating block 11 and on the first emissive block 10, respectively.
  • Brazing between the first emissive block 10 and the second heating block 1 1 is made using a suitable brazing material 18.
  • the cathode 1 thus produced has a mass of approximately 200 mg, which is 2 to 3 times smaller than the mass of a so-called "potted" cathode and a mass less than the cathode proposed according to the prior art EP 2498372, in effect for obtaining a resistivity equivalent to that obtained according to the invention, the graphite layer 8 must be relatively thick.
  • the low mass cathode is well suited for use in projectiles.
  • the cathode 1 allows a rapid heating of the first emissive block 10 which can then emit very rapidly electrons. It is well suited to rapid-start traveling wave tubes, less than 2 seconds, used in particular missiles.
  • the quality control of the cathode 1 is easily achievable by a simple visual inspection of the integrity of the second layer.
  • resistive material which is not the case of a cathode 1 comprising a spun filament 7 for example.
  • the method for producing the thermoelectronic emission cathode according to the invention comprises a first step of preparing the first emissive block 10, a second step of preparing the second heating block 11 and a third step comprising a substep of brazing the block. heating 1 1 on one of the non-emissive faces 13 of the first emissive block 10 and two brazing sub-steps of the electrical contacts 17a and 17b on the second heating block 1 1 and the first emitting block 10, the three substeps being performed simultaneously.
  • the first step of the process consists essentially of producing emission surfaces 12 in a material comprising porous tungsten and metal oxides within the pores.
  • the second step of the process consists in covering the first material 14 comprising a ceramic such as alumina or zirconia with a second resistive material.
  • This step can be carried out by cathodic sputtering, which allows better control of the thickness of the layer of the second deposited material.
  • the deposition of the layer of the second resistive material is carried out by dipping the first material 14 in a solution comprising the second material 15 or by brushing, these deposition techniques making it possible to increase the rate of production of the cathodes because they do not require evacuation and have a relatively low cost.
  • the third brazing step of the method further comprises a sub-step of contacting the different elements to be brazed.
  • the first emissive block 10 comprises a housing 16 of shape adapted to receive at least a portion of the second heating block January 1.
  • the second heating block 1 1 in the housing 16 of the first emissive block 10
  • the first electrical contact 17a is brought into contact with the second heating block 1 1 and the second electrical contact 18b is brought into contact with the first emissive block 10.
  • the electrical contacts 17a; 17b are connected to a power supply source for delivering a high current of about 10A under a voltage of about 1V.
  • the circulation of the strong electric current allows a sufficient heating to realize the various solders.
  • the brazing step is performed by induction.
  • a turn energized at high frequency generates a magnetic field that produces a current.
  • the passage of the current through a resistive brazing material allows sufficient heating to allow soldering the solder material used being preferably graphite, a good electrical conductor material is not suitable for this type of brazing.
  • the soldering step is carried out under a reducing atmosphere so as to avoid the oxidation of the solder which would weaken it.
  • the method proposed according to one aspect of the invention avoids multiple successive heat treatments which reduces the hours of labor required to achieve a cathode 1 by a factor of about 5 compared to a so-called cathode. potted "for example.

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Abstract

The invention proposes a thermionic cathode (1 ) comprising: - a first emitting block (10) comprising at least one electron emission surface (12) configured to emit electrons in at least one predefined direction and at least one non-emission surface (13), - a second heating block (11) comprising a first thermally insulating and refractory material (14), the first material (14) being covered with a layer of a second resistive material (15) intended to be connected to a power source, the layer of the second resistive material (15) providing the heating of the second block (11), the second heating block (11) being brazed to at least one non-emission surface (12) of the first block (10), allowing conductive heat transfer.

Description

CATHODE A EMISSION THERMOELECTRONIQUE A DEMARRAGE RAPIDE ET SON PROCEDE D'ELABORATION  FAST-START THERMOELECTRONIC EMISSION CATHODE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
L'invention concerne des cathodes à émission thermoélectronique. Plus particulièrement, l'invention concerne une nouvelle structure de cathode à émission thermoélectronique et le procédé d'élaboration de ce type de cathode. L'invention concerne plus précisément une cathode à émission thermoélectronique particulièrement adaptée pour des applications nécessitant un démarrage très rapide, inférieur à 2 secondes environ. Les cathodes selon l'invention peuvent trouver des applications dans des petits tubes à ondes progressives employés dans des missiles. The invention relates to thermoelectronic emission cathodes. More particularly, the invention relates to a novel cathode structure with thermoelectronic emission and the method of producing this type of cathode. The invention more specifically relates to a thermoelectronic emission cathode particularly suitable for applications requiring a very fast start, less than about 2 seconds. The cathodes according to the invention can find applications in small traveling wave tubes used in missiles.
On entend par « cathode à émission thermoélectronique » une surface conductrice de laquelle sont extraits des électrons par application d'un champ électrique lorsque cette surface est portée à haute température. Différents types de cathodes thermoélectroniques existent dans l'art antérieur, les figures 1 a à 1 e illustrent ces modes de réalisation. The term "thermoelectronic emission cathode" means a conductive surface from which electrons are extracted by applying an electric field when this surface is heated to high temperature. Different types of thermoelectronic cathodes exist in the prior art, FIGS. 1a to 1e illustrate these embodiments.
La figure 1 a représente une cathode 1 comprenant un pavé émissif 2 et un filament 3. Le pavé émissif 2, pouvant comprendre du tungstène, comprend une surface émissive 4 configurée pour émettre des électrons dans une direction préalablement établie. Le filament 3 pouvant comprendre du tungstène, est souvent enroulé pour former une spirale permettant d'augmenter la surface d'échange thermique à proximité du pavé émissif 2. Le filament 3 est destiné à être connecté à une source de courant, et la circulation du courant à travers le filament 3 permet de le chauffer. Le filament 3 est disposé à proximité du pavé émissif 2 permettant un transfert de l'énergie thermique du filament 3 vers le pavé émissif 2 par rayonnement. Selon cet art antérieur, le filament 3 est dit « nu » ce qui signifie que le filament 3 n'est pas enrobé d'un matériau. L'inconvénient d'utiliser un filament nu 3 est que celui-ci est très sensible aux vibrations ce qui limite sa durée de vie. Pour pallier cet inconvénient, l'art antérieur illustré sur la figure 1 b propose de disposer des perles 5 d'alumine sur toute la longueur du filament 3 à la manière d'un « collier de perles » ce qui permet, d'une part, d'améliorer la résistance du filament 3 aux vibrations, et, d'autre part, d'isoler électriquement le filament 3 du pavé émissif 2. Ce type de cathode nécessite de chauffer plus longtemps pour atteindre la température nécessaire à l'émission d'électrons. FIG. 1a shows a cathode 1 comprising an emitting block 2 and a filament 3. The emitting block 2, possibly comprising tungsten, comprises an emitting surface 4 configured to emit electrons in a previously established direction. The filament 3 may comprise tungsten, is often wound to form a spiral to increase the heat exchange surface near the emitting block 2. The filament 3 is intended to be connected to a power source, and the circulation of the current through the filament 3 allows to heat it. The filament 3 is disposed near the emitting block 2 allowing a transfer of the thermal energy of the filament 3 to the emitting block 2 by radiation. According to this prior art, the filament 3 is said to be "bare", which means that the filament 3 is not coated with a material. The disadvantage of using a bare filament 3 is that it is very sensitive to vibrations which limits its life. In order to overcome this drawback, the prior art illustrated in FIG. 1b proposes placing alumina beads along the entire length of the filament 3 in the manner of a "pearl necklace", which allows, on the one hand, , to improve the resistance of the filament 3 to the vibrations, and, on the other hand, to electrically isolate the filament 3 of the emitting block 2. This type of cathode requires heating longer to reach the temperature necessary for the emission of electrons.
La figure 1 c illustre un autre type de cathode 1 couramment présentée dans la littérature. La cathode 1 comprend un pavé émissif 2 et un pavé chauffant 6, le pavé chauffant 6 étant brasé sur le pavé émissif 2. Le pavé chauffant 6 comprend un filament 3 noyé dans un bloc d'alumine appelé « potting », le filament est dit « potté » 7a. Le potting est maintenu par un cylindre 7b appelé « jupe » comprenant un métal réfractaire. Le transfert d'énergie thermique du pavé chauffant 6 vers le pavé émissif 2 est réalisé par conduction. Une cathode 1 réalisée selon cet art antérieur nécessite un temps de chauffage relativement long, typiquement de l'ordre de 3 minutes puisqu'il est nécessaire de chauffer une masse d'alumine relativement importante. De plus, la brasure entre le pavé chauffant 6 et le pavé émissif 2 est relativement fragile compte tenu de la masse importante du pavé chauffant 6 et de la température d'émission des électrons. Figure 1c illustrates another type of cathode 1 commonly presented in the literature. The cathode 1 comprises an emitting block 2 and a heating pad 6, the heating block 6 being brazed on the emitting block 2. The heating pad 6 comprises a filament 3 embedded in a block of alumina called "potting", the filament is said to "Pooped" 7a. The potting is maintained by a cylinder 7b called "skirt" comprising a refractory metal. The transfer of heat energy from the heating pad 6 to the emitting block 2 is achieved by conduction. A cathode 1 made according to this prior art requires a relatively long heating time, typically of the order of 3 minutes since it is necessary to heat a relatively large mass of alumina. In addition, the solder between the heating pad 6 and the emitting block 2 is relatively fragile given the large mass of the heating pad 6 and the electron emission temperature.
Par ailleurs, le procédé de réalisation de la cathode 1 comprend une première étape de brasage de la jupe 7b sur le pavé émissif 2, la jupe 7b servant à maintenir le potting, une deuxième étape de réalisation du filament potté 7a consistant à insérer le filament 3 à l'intérieur de la jupe 7b et de recouvrir le filament 3 avec de la poudre d'alumine, et une troisième étape de traitement thermique. Ce procédé d'élaboration est long et il ne permet pas de contrôler l'intégrité du filament 3 au cours du processus d'élaboration de la cathode 1 . Lorsque la cathode 1 est réalisée, le contrôle de la qualité de la cathode 1 n'est pas possible puisqu'il n'existe pas de méthode d'analyse permettant de contrôler la qualité du potting ou la qualité de la brasure entre le pavé émissif 2 et le pavé chauffant 6. Or, la simple présence d'une bulle dans le potting à proximité du filament 3 fragilise le filament 3 et diminue sa durée d'utilisation. Une alternative à l'art antérieur précédent est illustrée sur la figure 1 d. La cathode 1 selon cet art antérieur comprend un pavé émissif 2 et un pavé chauffant 6. Le pavé chauffant 6 comprenant de l'alumine est brasé sur le pavé émissif 2, un filament nu 3 étant brasé sur le pavé chauffant 6. Le transfert d'énergie thermique du pavé chauffant 6 vers le pavé émissif 2 est réalisé par conduction mais une partie de l'énergie thermique est dissipée par rayonnement. Par ailleurs, le brasage du pavé chauffant 6 sur le pavé émissif 2 est relativement fragile en raison de la masse importante du pavé chauffant 6 et de la température, environ 1000°C, nécessaire pour faciliter l'émission d'électrons. Furthermore, the method for producing the cathode 1 comprises a first soldering step of the skirt 7b on the emitting block 2, the skirt 7b serving to maintain the potting, a second step of producing the pleated filament 7a consisting in inserting the filament 3 inside the skirt 7b and cover the filament 3 with alumina powder, and a third heat treatment step. This method of elaboration is long and it does not make it possible to control the integrity of the filament 3 during the process of elaboration of the cathode 1. When the cathode 1 is made, the quality control of the cathode 1 is not possible since there is no method of analysis to control the quality of the potting or the quality of the solder between the keypad 2 and the heating pad 6. However, the mere presence of a bubble in the potting near the filament 3 weakens the filament 3 and reduces its duration of use. An alternative to the previous prior art is illustrated in Figure 1d. The cathode 1 according to this prior art comprises an emitting block 2 and a heating pad 6. The heating pad 6 comprising alumina is brazed on the emitting block 2, a bare filament 3 being brazed on the heating pad 6. The transfer Thermal energy of the heating pad 6 to the emitting block 2 is achieved by conduction but a portion of the thermal energy is dissipated by radiation. Furthermore, the brazing of the heating pad 6 on the emitting block 2 is relatively fragile because of the large mass of the heating pad 6 and the temperature, about 1000 ° C, necessary to facilitate the emission of electrons.
Selon la demande de brevet EP 2498372, il est proposé une cathode 1 illustrée sur la figure 1 e. La cathode 1 comprend un support de graphite 8 servant de pavé chauffant 6 sur lequel un revêtement émissif 9 comprenant un mélange de tungstène et d'oxydes de terres rares est déposé par pulvérisation cathodique. Le graphite servant de pavé chauffant 6 est chauffé par effet joule. According to the patent application EP 2498372, there is provided a cathode 1 illustrated in Figure 1 e. The cathode 1 comprises a graphite support 8 serving as heating pad 6 on which an emitting coating 9 comprising a mixture of tungsten and rare earth oxides is deposited by cathodic sputtering. The graphite serving as heating pad 6 is heated by Joule effect.
Cette solution permet de réaliser une cathode 1 dépourvue de filament 3. Toutefois, le support de graphite utilisé nécessite un temps relativement long avant d'atteindre une température suffisamment élevée pour permettre émission d'électrons. Par ailleurs, la circulation du courant à l'intérieur du support graphite 8 se fait suivant le chemin le moins résistif, le chauffage n'est donc pas homogène. Par exemple, si le contact électrique est réalisé au milieu du support de graphite 8, le courant circulera préférentiellement dans la partie centrale du matériau, le chauffage se fera préférentiellement dans la partie centrale du matériau.  This solution makes it possible to produce a cathode 1 devoid of filament 3. However, the graphite support used requires a relatively long time before reaching a sufficiently high temperature to allow electron emission. Moreover, the circulation of the current inside the graphite support 8 is in the least resistive way, the heating is not homogeneous. For example, if the electrical contact is made in the middle of the graphite support 8, the current will preferentially flow in the central part of the material, the heating will be preferably in the central part of the material.
Par ailleurs, le procédé de réalisation d'une cathode selon ce document est relativement long puisqu'il requiert une mise sous vide du support de graphite pour réaliser le dépôt du revêtement émissif, le brasage d'un pavé émissif sur le support de graphite 8 étant particulièrement difficile à réaliser, le matériau de brasure migrant dans les porosités du graphite. Dans ce contexte, il est proposé une cathode 1 de masse relativement faible et de faible coût permettant un démarrage rapide. Il est aussi proposé un procédé d'élaboration rapide de cette cathode 1 . Furthermore, the method of producing a cathode according to this document is relatively long since it requires a vacuum of the graphite support to achieve the deposition of the emissive coating, the brazing of an emitting block on the graphite support 8 being particularly difficult to achieve, the solder material migrating into the pores of the graphite. In this context, it is proposed a cathode 1 of relatively low mass and low cost for a quick start. It is also proposed a method of rapid elaboration of this cathode 1.
Selon un aspect de l'invention, il est proposé une cathode à émission thermoélectronique comprenant : un premier bloc émissif et un deuxième bloc chauffant, le deuxième bloc de chauffage étant brasé sur au moins une surface non émissive du premier bloc permettant un transfert thermique par conduction. Le premier bloc émissif comprend au moins une surface d'émission d'électrons configurée pour émettre des électrons dans au moins une direction préalablement définie et au moins une surface non émissive. Le deuxième bloc de chauffage comprenant un premier matériau thermiquement isolant et réfractaire, le premier matériau étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau résistif destinée à être connectée à une source de courant, la couche de matériau résistif assurant le chauffage du deuxième bloc. According to one aspect of the invention, there is provided a thermoelectronic emission cathode comprising: a first emissive block and a second heating block, the second heating block being brazed on at least one non-emissive surface of the first block allowing a thermal transfer by conduction. The first emissive block includes at least one electron emission surface configured to emit electrons in at least one predetermined direction and at least one non emissive surface. The second heating block comprising a first thermally insulating and refractory material, the first material being covered with a layer of a second resistive material intended to be connected to a current source, the layer of resistive material heating the second block .
La cathode ainsi réalisée ne comprend pas de filament ce qui la rend insensible aux vibrations et facilite le contrôle de la qualité de la cathode durant son élaboration ou durant son utilisation. Avantageusement, le premier bloc émissif comprend au moins un logement adapté pour recevoir au moins une partie du deuxième bloc chauffant. Préférentiellement, le logement et la partie du deuxième bloc chauffant ont une forme complémentaire ce qui facilite le procédé d'élaboration de la cathode. The cathode thus produced does not include a filament which renders it insensitive to vibrations and facilitates the control of the quality of the cathode during its preparation or during its use. Advantageously, the first emissive block comprises at least one housing adapted to receive at least a portion of the second heating block. Preferably, the housing and the portion of the second heating block have a complementary shape which facilitates the method of developing the cathode.
Dans un mode de réalisation, le deuxième bloc chauffant est en forme de bille ce qui facilite l'usinage. De plus, une fois la bille disposée dans le logement, celle-ci ne nécessite pas de maintien lors de l'étape de brasage. In one embodiment, the second heating block is in the form of a ball which facilitates machining. In addition, once the ball disposed in the housing, it does not require maintenance during the brazing step.
La couche du deuxième matériau résistif comprend du graphite. Alternativement, la couche du deuxième matériau résistif comprend un alliage comprenant du molybdène et du manganèse. Avantageusement, la couche du deuxième matériau résistif a une épaisseur inférieure à 20 microns, cet intervalle de valeurs permettant un chauffage rapide du deuxième bloc chauffant. Avantageusement, le premier matériau thermiquement isolant et réfractaire comprend de l'alumine ou de la zircone. The layer of the second resistive material comprises graphite. Alternatively, the layer of the second resistive material comprises an alloy comprising molybdenum and manganese. Advantageously, the layer of the second resistive material has a thickness of less than 20 microns, this range of values allowing rapid heating of the second heating block. Advantageously, the first thermally insulating and refractory material comprises alumina or zirconia.
Alternativement, le premier matériau et le deuxième matériau sont identiques. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'élaboration d'une cathode comprenant : une première étape de préparation d'un premier bloc émissif, le premier bloc émissif comprenant au moins une surface d'émission d'électrons et au moins une surface non émissive, une deuxième étape de préparation d'un deuxième bloc chauffant, le deuxième bloc chauffant comprenant un premier matériau thermiquement isolant et réfractaire et étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau résistif. Le procédé comprend en outre une unique étape de brasage comprenant une sous-étape de brasage du deuxième bloc chauffant sur le premier bloc émissif et deux sous-étapes de brasage des contacts électriques. Une étape de brasage unique permet d'économiser des heures de main d'œuvre. Alternatively, the first material and the second material are identical. According to another aspect of the invention, there is provided a method for producing a cathode comprising: a first step of preparing a first emissive block, the first emissive block comprising at least one electron emission surface and at least one non-emissive surface, a second step of preparing a second heating block, the second heating block comprising a first thermally insulating and refractory material and being covered with a layer of a second resistive material. The method further comprises a single brazing step comprising a brazing sub-step of the second heat block on the first emissive block and two brazing sub-steps of the electrical contacts. A single soldering step saves hours of labor.
Dans un premier mode de réalisation, l'étape de brasage est réalisée par application d'un fort courant électrique, supérieur à une dizaine d'ampères, entre un premier contact disposé sur le deuxième bloc chauffant et un deuxième contact disposé sur le premier bloc émissif. In a first embodiment, the brazing step is performed by applying a strong electric current, greater than about ten amperes, between a first contact disposed on the second heat block and a second contact disposed on the first block. emissive.
Dans un deuxième mode de réalisation, l'étape de brasage est réalisée par induction. Ces méthodes de brasage permettent de réaliser les trois brasures de manière quasi-instantanée. In a second embodiment, the soldering step is performed by induction. These brazing methods make it possible to carry out the three solders almost instantaneously.
Avantageusement, le dépôt de la couche du deuxième matériau résistif sur le premier matériau thermiquement isolant est réalisé au pinceau ou par une méthode de trempage. Advantageously, the deposition of the layer of the second resistive material on the first thermally insulating material is carried out with a brush or by a dipping method.
Ces méthodes de dépôt permettent encore une fois d'économiser du temps de main d'œuvre. Alternativement, le dépôt de la couche du deuxième matériau résistif sur le premier matériau isolant est réalisé par pulvérisation cathodique ce qui permet un meilleur contrôle de l'épaisseur de la couche déposée. These deposit methods can once again save labor time. Alternatively, the deposition of the layer of the second resistive material on the first insulating material is performed by sputtering which allows better control of the thickness of the deposited layer.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : les figures 1 a à 1 d décrites précédemment représentent différentes cathodes réalisées selon l'art connu, la figure 2 représente un mode de réalisation d'une cathode, selon un aspect de l'invention, la figure 3 représente un mode de réalisation privilégié de la cathode, selon un aspect de l'invention. The invention will be better understood from the study of some embodiments described by way of non-limiting examples, and illustrated by the appended drawings in which: FIGS. 1 to 1 d previously described represent different cathodes produced according to the art FIG. 2 shows an embodiment of a cathode, according to one aspect of the invention, FIG. 3 represents a preferred embodiment of the cathode, according to one aspect of the invention.
La figure 2 représente une cathode thermoélectronique, selon un aspect de l'invention. La cathode 1 comprend un premier bloc émissif 10 et un deuxième bloc chauffant 1 1 , le deuxième bloc chauffant 1 1 étant brasé sur le premier bloc émissif 10. FIG. 2 represents a thermoelectronic cathode, according to one aspect of the invention. The cathode 1 comprises a first emissive block 10 and a second heating block 11, the second heating block 11 being brazed on the first emissive block 10.
Le premier bloc émissif 10 comprend au moins une surface émissive 12, en l'espèce le premier bloc émissif 10 comprend deux surfaces d'émission 12, une surface d'émission 12 étant destinée à émettre des électrons dans une direction préalablement définie. Le bloc émissif 10 comprend par ailleurs au moins une surface non émissive 13.  The first emissive block 10 comprises at least one emitting surface 12, in this case the first emissive block 10 comprises two emitting surfaces 12, an emitting surface 12 being intended to emit electrons in a previously defined direction. The emissive block 10 also comprises at least one non-emissive surface 13.
Le deuxième bloc chauffant 1 1 comprend un premier matériau thermiquement isolant et réfractaire 14, le premier matériau 14 étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau résistif 15 destiné à être connecté à une source d'alimentation en courant. La disposition du deuxième matériau résistif 15 sur toute la surface du premier matériau 14 permet un chauffage homogène, et par voie de conséquence, une émission d'électrons homogène sur toute la surface d'émission 12. Par ailleurs, le recouvrement de toute la surface du premier matériau permet d'obtenir des couches du deuxième matériau résistif 15 très fines. Il est aussi possible de recouvrir partiellement la surface du deuxième matériau à l'aide d'une bande ou d'un fil d'épaisseur supérieure à 30 μιτι. Avantageusement, le premier matériau 14 comprend une céramique notamment connue pour leur capacité de résistance aux températures élevées. Avantageusement, le deuxième matériau 15 est suffisamment conducteur pour permettre le passage du courant tout en étant suffisamment résistif, typiquement la résistance est de l'ordre de un ohm, pour permettre le chauffage du deuxième bloc chauffant. Avantageusement, l'épaisseur de la couche du deuxième matériau résistif 15 est inférieure à vingt microns, au delà de cette limite la couche du deuxième matériau 15 n'est pas assez résistive pour permettre un chauffage rapide du deuxième bloc chauffant 1 1 . The second heating block 1 1 comprises a first thermally insulating and refractory material 14, the first material 14 being covered with a layer of a second resistive material 15 intended to be connected to a power supply source. The arrangement of the second resistive material 15 over the entire surface of the first material 14 allows a homogeneous heating, and consequently, a homogeneous electron emission over the entire emission surface 12. In addition, the coating the entire surface of the first material makes it possible to obtain layers of the second very thin resistive material. It is also possible to partially cover the surface of the second material with a strip or a wire thicker than 30 μιτι. Advantageously, the first material 14 comprises a ceramic known in particular for their ability to withstand high temperatures. Advantageously, the second material 15 is sufficiently conductive to allow the passage of the current while being sufficiently resistive, typically the resistance is of the order of one ohm, to allow the heating of the second heating block. Advantageously, the thickness of the layer of the second resistive material 15 is less than twenty microns, beyond this limit the layer of the second material 15 is not sufficiently resistive to allow rapid heating of the second heating block January 1.
Avantageusement, le deuxième bloc chauffant 1 1 est brasé sur l'une des faces non émissives 13 du premier bloc émissif 10 ce qui permet un transfert de chaleur du bloc chauffant 1 1 vers le bloc émissif 10 par conduction.  Advantageously, the second heating block 1 1 is brazed on one of the non-emissive faces 13 of the first emissive block 10 which allows a heat transfer of the heating block 1 1 to the emissive block 10 by conduction.
La figure 3 représente un mode de réalisation privilégié de l'invention. Figure 3 shows a preferred embodiment of the invention.
En l'espèce, le premier bloc émissif 10 comprend du tungstène poreux, les pores étant remplis d'un mélange d'oxyde de baryum, d'oxyde de calcium et d'oxyde d'aluminium. Le premier bloc émissif 10 est de forme cylindrique de 3 mm de diamètre et de 1 mm d'épaisseur. Il comprend une surface d'émission 12 de forme concave permettant de focaliser les électrons expulsés sous l'effet de l'élévation de la température et un logement 16 de forme concave et de rayon de courbure adaptée pour recevoir une partie du bloc chauffant 1 1 . In this case, the first emissive block 10 comprises porous tungsten, the pores being filled with a mixture of barium oxide, calcium oxide and aluminum oxide. The first emissive block 10 is cylindrical in shape of 3 mm in diameter and 1 mm in thickness. It comprises a concave-shaped emission surface 12 making it possible to focus the electrons expelled under the effect of the rise in temperature and a housing 16 of concave shape and of radius of curvature adapted to receive a portion of the heating block 1 .
Le deuxième bloc chauffant 1 1 est de forme sphérique de 3 mm de diamètre. La bille comprend un premier matériau isolant thermiquement et réfractaire 14 pouvant être de l'alumine ou la zircone, le premier matériau 14 étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau résistif 15 pouvant être du graphite ou un alliage comprenant du molybdène et du manganèse. Alternativement, le premier matériau 14 et le deuxième matériau 15 sont identiques. Avantageusement, la bille peut comprendre une céramique faiblement conductrice électriquement. Alternativement, la céramique peut comprendre des particules métalliques ou d'oxydes métalliques réparties de manière homogène ou définissant un chemin résistif à l'intérieur de la céramique. Dans les exemples présentés, la céramique associe les fonctions de l'isolation thermique correspondant au premier matériau 14 et de conducteur électrique correspondant au deuxième matériau 15. The second heating block 1 1 is spherical in shape of 3 mm in diameter. The ball comprises a first thermally insulating and refractory material 14 which may be alumina or zirconia, the first material 14 being covered with a layer of a second resistive material 15 which may be graphite or an alloy comprising molybdenum and manganese. Alternatively, the first material 14 and the second material 15 are identical. Advantageously, the ball may comprise a ceramic weakly electrically conductive. Alternatively, the ceramic may comprise metal particles or metal oxides homogeneously distributed or defining a resistive path inside the ceramic. In the examples presented, the ceramic associates the functions of the thermal insulation corresponding to the first material 14 and of the electrical conductor corresponding to the second material 15.
Avantageusement, la cathode comprend une jupe 7b limitant les pertes par rayonnement du premier bloc émissif 10 et du deuxième bloc 1 1 chauffant constitué de la bille, la jupe 19 comprenant un matériau conducteur électriquement et réfractaire tel que molybdène ou le rhénium. La jupe 7b est fixée sur le premier bloc émissif 10 de manière à ne pas gêner l'extraction des électrons, avantageusement la jupe 7b est de forme cylindrique. Advantageously, the cathode comprises a skirt 7b limiting the radiation losses of the first emissive block 10 and the second heating block 1 1 consisting of the ball, the skirt 19 comprising an electrically conductive and refractory material such as molybdenum or rhenium. The skirt 7b is fixed on the first emissive block 10 so as not to hinder the extraction of electrons, advantageously the skirt 7b is cylindrical.
La cathode 1 est destinée à être connectée à une source d'alimentation 19 en courant via des contacts électriques 17a et 17b comprenant du tungstène et préférentiellement du molybdène, les contacts électriques 17a et 17b étant brasés sur le deuxième bloc chauffant 1 1 et sur le premier bloc émissif 10, respectivement.  The cathode 1 is intended to be connected to a current supply source 19 via electrical contacts 17a and 17b comprising tungsten and preferably molybdenum, the electrical contacts 17a and 17b being soldered to the second heating block 11 and on the first emissive block 10, respectively.
Le brasage entre le premier bloc émissif 10 et le deuxième bloc chauffant 1 1 est réalisé à l'aide d'un matériau de brasage 18 adapté.  Brazing between the first emissive block 10 and the second heating block 1 1 is made using a suitable brazing material 18.
La cathode 1 ainsi réalisée a une masse d'environ 200 mg soit 2 à 3 fois inférieure à la masse d'une cathode dite « pottée » et une masse inférieure à la cathode proposée selon l'art antérieur EP 2498372, en effet pour obtenir une résistivité équivalente à celle obtenue selon l'invention, la couche de graphite 8 doit être relativement épaisse. La cathode de faible masse est bien adaptée pour être utilisée dans des projectiles. The cathode 1 thus produced has a mass of approximately 200 mg, which is 2 to 3 times smaller than the mass of a so-called "potted" cathode and a mass less than the cathode proposed according to the prior art EP 2498372, in effect for obtaining a resistivity equivalent to that obtained according to the invention, the graphite layer 8 must be relatively thick. The low mass cathode is well suited for use in projectiles.
La cathode 1 selon l'invention permet un chauffage rapide du premier bloc émissif 10 qui peut alors émettre très rapidement des électrons. Elle est bien adaptée à des tubes à ondes progressives à démarrage rapide, inférieure à 2 secondes, utilisés dans des missiles notamment. The cathode 1 according to the invention allows a rapid heating of the first emissive block 10 which can then emit very rapidly electrons. It is well suited to rapid-start traveling wave tubes, less than 2 seconds, used in particular missiles.
Par ailleurs, le contrôle de la qualité de la cathode 1 est facilement réalisable par un simple contrôle visuel de l'intégrité de la couche du deuxième matériau résistif ce qui n'est pas le cas d'une cathode 1 comprenant un filament potté 7 par exemple. Moreover, the quality control of the cathode 1 is easily achievable by a simple visual inspection of the integrity of the second layer. resistive material which is not the case of a cathode 1 comprising a spun filament 7 for example.
Le procédé de réalisation de la cathode à émission thermoélectronique selon l'invention comprend une première étape de préparation du premier bloc émissif 10, une deuxième étape de préparation du deuxième bloc chauffant 1 1 et une troisième étape comprenant une sous-étape de brasage du bloc chauffant 1 1 sur l'une des faces non émissives 13 du premier bloc émissif 10 et deux sous-étapes de brasage des contacts électriques 17a et 17b sur le deuxième bloc chauffant 1 1 et le premier bloc émissif 10, les trois sous- étapes étant réalisées simultanément. The method for producing the thermoelectronic emission cathode according to the invention comprises a first step of preparing the first emissive block 10, a second step of preparing the second heating block 11 and a third step comprising a substep of brazing the block. heating 1 1 on one of the non-emissive faces 13 of the first emissive block 10 and two brazing sub-steps of the electrical contacts 17a and 17b on the second heating block 1 1 and the first emitting block 10, the three substeps being performed simultaneously.
La première étape du procédé consiste essentiellement à réaliser des surfaces d'émission 12 dans un matériau comprenant du tungstène poreux et des oxydes métalliques à l'intérieur des pores. The first step of the process consists essentially of producing emission surfaces 12 in a material comprising porous tungsten and metal oxides within the pores.
La deuxième étape du procédé consiste à recouvrir le premier matériau 14 comprenant une céramique telle que l'alumine ou la zircone d'un deuxième matériau 15 résistif. Cette étape peut être réalisée par pulvérisation cathodique ce qui permet un meilleur contrôle de l'épaisseur de la couche du deuxième matériau 15 déposée. Préférentiellement, le dépôt de la couche du deuxième matériau 15 résistif est réalisée par trempage du premier matériau 14 dans une solution comprenant le deuxième matériau 15 ou par application au pinceau, ces techniques de dépôt permettant d'augmenter la cadence de production des cathodes car elles ne nécessitent pas de mise sous vide et ont un coût relativement faible.  The second step of the process consists in covering the first material 14 comprising a ceramic such as alumina or zirconia with a second resistive material. This step can be carried out by cathodic sputtering, which allows better control of the thickness of the layer of the second deposited material. Preferably, the deposition of the layer of the second resistive material is carried out by dipping the first material 14 in a solution comprising the second material 15 or by brushing, these deposition techniques making it possible to increase the rate of production of the cathodes because they do not require evacuation and have a relatively low cost.
La troisième étape de brasage du procédé comprend en outre une sous- étape consistant à mettre en contact les différents éléments à braser. Avantageusement, le premier bloc émissif 10 comprend un logement 16 de forme adaptée pour recevoir au moins une partie du deuxième bloc chauffant 1 1 . Ainsi, il est possible de déposer le deuxième bloc chauffant 1 1 dans le logement 16 du premier bloc émissif 10, il n'est alors plus nécessaire de maintenir le deuxième bloc chauffant 1 1 lors du brasage de celui-ci sur le premier bloc émissif 10. Par ailleurs, le premier contact électrique 17a est mis en contact avec le deuxième bloc chauffant 1 1 et le deuxième contact électrique 18b est mis en contact avec le premier bloc émissif 10. The third brazing step of the method further comprises a sub-step of contacting the different elements to be brazed. Advantageously, the first emissive block 10 comprises a housing 16 of shape adapted to receive at least a portion of the second heating block January 1. Thus, it is possible to deposit the second heating block 1 1 in the housing 16 of the first emissive block 10, it is then no longer necessary to maintain the second heating block 1 1 when soldering it on the first emissive block 10. Furthermore, the first electrical contact 17a is brought into contact with the second heating block 1 1 and the second electrical contact 18b is brought into contact with the first emissive block 10.
Selon un premier mode de réalisation du procédé, les contacts électriques 17a ; 17b sont connectés à une source d'alimentation en courant destinée à délivrer un fort courant d'environ 10 A sous une tension de 1 V environ. La circulation du fort courant électrique permet un chauffage suffisant pour réaliser les différentes brasures.  According to a first embodiment of the method, the electrical contacts 17a; 17b are connected to a power supply source for delivering a high current of about 10A under a voltage of about 1V. The circulation of the strong electric current allows a sufficient heating to realize the various solders.
Selon un deuxième mode de réalisation du procédé, l'étape de brasage est réalisée par induction. Une spire alimentée en haute fréquence génère un champ magnétique qui produit un courant. Le passage du courant à travers un matériau résistif de brasage permet un chauffage suffisant pour permettre le brasage le matériau de brasage utilisé étant préférentiellement du graphite, un matériau bon conducteur électrique n'étant pas adapté pour à ce type de brasage.  According to a second embodiment of the method, the brazing step is performed by induction. A turn energized at high frequency generates a magnetic field that produces a current. The passage of the current through a resistive brazing material allows sufficient heating to allow soldering the solder material used being preferably graphite, a good electrical conductor material is not suitable for this type of brazing.
Préférentiellement l'étape de brasage est réalisée sous atmosphère réductrice de manière à éviter l'oxydation de la brasure ce qui la fragiliserait.  Preferably, the soldering step is carried out under a reducing atmosphere so as to avoid the oxidation of the solder which would weaken it.
Le procédé proposé selon un aspect de l'invention évite de multiples traitements thermiques successifs ce qui diminue les heures de main d'œuvre nécessaire à la réalisation d'une cathode 1 d'un facteur environ égal à 5 par rapport à une cathode dite « pottée » par exemple. The method proposed according to one aspect of the invention avoids multiple successive heat treatments which reduces the hours of labor required to achieve a cathode 1 by a factor of about 5 compared to a so-called cathode. potted "for example.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Cathode à émission thermoélectronique (1 ) comprenant : un premier bloc émissif (10) comprenant au moins une surface (12) d'émission d'électrons configurée pour émettre des électrons dans au moins une direction définie et au moins une surface (13) non émissive, 1. A thermoelectronic emission cathode (1) comprising: a first emissive block (10) comprising at least one electron emission surface (12) configured to emit electrons in at least one defined direction and at least one non-surface (13) emissive
un deuxième bloc (1 1 ) de chauffage comprenant un premier matériau (14) thermiquement isolant et réfractaire, le premier matériau (14) étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau (15) résistif destinée à être connectée à une source de courant, la couche du deuxième matériau (15) résistif assurant le chauffage du deuxième bloc (1 1 ), le deuxième bloc (1 1 ) de chauffage étant brasé sur au moins une surface (12) non émissive du premier bloc (10) permettant un transfert thermique par conduction.  a second heating block (1 1) comprising a first thermally insulating and refractory material (14), the first material (14) being covered with a layer of a second resistive material (15) intended to be connected to a source of current, the layer of the second resistive material (15) heating the second block (1 1), the second block (1 1) of heating being soldered on at least one non-emissive surface (12) of the first block (10) allowing a thermal transfer by conduction.
2. Cathode selon la revendication 1 dans laquelle le premier bloc émissif (10) comprend au moins un logement (16) adapté pour recevoir au moins une partie du deuxième bloc (1 1 ) chauffant. 2. Cathode according to claim 1 wherein the first emissive block (10) comprises at least one housing (16) adapted to receive at least a portion of the second block (1 1) heating.
3. Cathode selon la revendication 2 dans laquelle le logement (16) et la partie du deuxième bloc (1 1 ) chauffant ont une forme complémentaire. 3. The cathode of claim 2 wherein the housing (16) and the portion of the second block (1 1) heating have a complementary shape.
4. Cathode selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le deuxième bloc (1 1 ) chauffant est en forme de bille. 4. Cathode according to one of the preceding claims wherein the second block (1 1) heating is in the form of a ball.
5. Cathode selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la couche de matériau résistif (15) comprend du graphite. 5. Cathode according to one of the preceding claims wherein the layer of resistive material (15) comprises graphite.
6. Cathode selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la couche du deuxième matériau résistif (15) comprend un alliage comprenant du molybdène et du manganèse. 6. Cathode according to one of claims 1 to 4 wherein the layer of the second resistive material (15) comprises an alloy comprising molybdenum and manganese.
7. Cathode selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la couche du deuxième matériau (15) résistif a une épaisseur inférieure à 20 microns. 7. Cathode according to one of the preceding claims wherein the layer of the second material (15) resistive has a thickness less than 20 microns.
8. Cathode selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le premier matériau (14) thermiquement isolant et réfractaire comprend de l'alumine ou de la zircone. 8. Cathode according to one of the preceding claims wherein the first material (14) thermally insulating and refractory comprises alumina or zirconia.
9. Cathode selon les revendications 1 à 4 dans laquelle le premier matériau (14) et le deuxième matériau (15) sont identiques. 9. Cathode according to claims 1 to 4 wherein the first material (14) and the second material (15) are identical.
10. Procédé d'élaboration d'une cathode (1 ) comprenant une première étape de préparation d'un premier bloc (10) émissif, le premier bloc (10) émissif comprenant au moins une surface (12) d'émission d'électrons et au moins une surface non émissive (13) , une deuxième étape de préparation d'un deuxième bloc (1 1 ) chauffant, le deuxième bloc (1 1 ) chauffant comprenant un premier matériau (14) thermiquement isolant et réfractaire et étant recouvert d'une couche d'un deuxième matériau (15) résistif, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une unique étape de brasage. 10. Process for producing a cathode (1) comprising a first step of preparing a first emissive block (10), the first emissive block (10) comprising at least one electron emission surface (12) and at least one non-emissive surface (13), a second step of preparing a second heating block (1 1), the second heating block (1 1) comprising a first material (14) thermally insulating and refractory and being covered with a layer of a second resistive material (15), the method being characterized in that it comprises a single brazing step.
1 1 . Procédé selon la revendication 10 dans lequel l'étape de brasage est réalisée par application d'un fort courant électrique, supérieur à une dizaine d'ampères, entre un premier contact électrique (17a) disposé sur le deuxième bloc (1 1 ) chauffant et un deuxième contact électrique (17b) disposé sur le premier bloc (10) émissif. 1 1. Process according to Claim 10, in which the soldering step is carried out by applying a strong electric current, greater than about ten amperes, between a first electrical contact (17a) arranged on the second heating block (1 1) and a second electrical contact (17b) disposed on the first emissive block (10).
12. Procédé selon la revendication 10 dans lequel l'étape de brasage est réalisée par induction. 12. The method of claim 10 wherein the brazing step is performed by induction.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 dans lequel le dépôt de la couche du deuxième matériau (15) résistif sur le premier matériau (14) thermiquement isolant est réalisé au pinceau ou par une méthode de trempage. 13. Method according to one of claims 10 to 12 wherein the deposition of the layer of the second material (15) resistive on the first material (14) thermally insulating is carried out with a brush or by a dipping method.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 dans lequel le dépôt de la couche du deuxième matériau (15) résistif sur le premier matériau (14) thermiquement isolant est réalisé par pulvérisation cathodique. 14. Method according to one of claims 10 to 12 wherein the deposition of the layer of the second material (15) resistive on the first material (14) thermally insulating is carried out by sputtering.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3803441A (en) * 1972-04-28 1974-04-09 Tokyo Shibaura Electric Co Indirectly heated type cathode devices using foil heater embedded in mixture of heat resistant dielectric and a metal
EP0130395A1 (en) * 1983-06-29 1985-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Fast warm-up cathode
EP0545603A1 (en) * 1991-12-03 1993-06-09 Raytheon Company Cathode heater and cathode assembly for microwave power tubes
EP2498372A2 (en) 2009-11-02 2012-09-12 Korchip Corporation Standby power reduction device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3803441A (en) * 1972-04-28 1974-04-09 Tokyo Shibaura Electric Co Indirectly heated type cathode devices using foil heater embedded in mixture of heat resistant dielectric and a metal
EP0130395A1 (en) * 1983-06-29 1985-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Fast warm-up cathode
EP0545603A1 (en) * 1991-12-03 1993-06-09 Raytheon Company Cathode heater and cathode assembly for microwave power tubes
EP2498372A2 (en) 2009-11-02 2012-09-12 Korchip Corporation Standby power reduction device

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