Brevet FR2008746A1 — publié le 19700123

1Sè17 2008746 1 La présente invention concerne un tu"be électronique perfectionné, à haute puissance, et en particulier une structure support et une cathode nouvelles permettant un fonctionnement plua efficace et un traitement simplifié. Des tubes à haute puissance, tels gue ceux utilisés pour les commutateurs 5 radars, ou à modulation d'impulsions, fonctionnant dans la gamme de plusieurs mégawatts, sont généralement limités dans leurs possibilités d'émission de cathode par de grandes pertes de chauffage prgvenant des grands courants de ca-thode filamentaires gui provoguent également une instabilité de construction et un "affaissement" des éléments. Dans un tube de puissanoe utile connu ac-10 tuellementj par exemple, la cathode fonctionne à une tension de 7 à 8 volts et à environ 2.000 ampères. Bien gu'il soSfc plus efficace d'utiliser des tensions de cathode relativement plus élevées et des courants plus faibles pour obtenir la puissanoe de sortie souhaitée, ceci s'avère difficile à réaliser étant donné gue des éléments de tube plus grands sont nécessaires, oe gui mélange nor-15 malement les problèmes de structure et d'espace. A oes fins, la présente invention a pour objet de proposer une structure perfectionnée pour un tube à haute puissanoe, gui permette l'utilisation de tensions de oathode filamentaires relativement plus élevées et des courants plus faibles, tout en m .intenant la stabilité dimensionnelle des éléments. 20 Ceci est réalisé par une izouvelle cathode divisée et une structure sup port dans laquelle des barreaux de supports conducteurs dans le sens de la longueur s'étendent à travers une cathode maillée tabulaire, chauffée directement^ gui est divisée en deux sections longitudinales. Un groupe de barres sont reliées en commun à deux plagues latérales disposées centralement, supportant loj 25 extrémités adjacentes de la maille, entre les deux sections et d'autres groupes sont connectés à des plagues de supports aux extrémités de sommet et de fond de la oathode. La longue cathode et le support permettent un fonctionnement plus efficace à des tensions plus élevées et des courants plus faibles, avec un espace stable entre les éléments, tandis gue le traitement habituel de 30 carburisation de la cathode est facilité en l'effectuant par opérations séparées, pour chague section de cathode5 à des tensions plus faibles gue la normale. D'autres caractéristigues de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés 35 gu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente, de profil, la nouvelle structure du tube en coupa partielle, La figure 2 représente, en plan, le tube coupé selon la ligne A-A de la figure 1. 40 Gomme cela est représenté 3ur la figure 1, un tube électronique à haute" BAD ORIGINAL 69 15617 2008746 puissance; du type co-axial, comporte un support de base ayant des connexions d'électrodes en forme de disques 10, 12, 14s d-6 préférence en cuivre, qui réalisent des connexions électriques externes à des portions correspondantes d'une cathode du type maillé, à fils tubulaires, chauffée directement, de préférence 5 -n tungstène thorié, représentée par les lignes interrompues et indiquée d'une manière générale par la référenoe 16, Les électrodes sont séparées par des entretoises en oérarnique 18, 20, 22, disposées le long de l'enveloppe du tube, avec des anneaux en kovar, réalisant des scellements étanches au vide entre le métal et les éléments en céramique. Un tube oentral creux 24, à l'extrémité de 10 la base, forme un étranglement scellé, utilisé au cours de la mise soub vide. Un barreau 26 en cuivre solide, longitudinal intérieur, et des tubes en cuivre co-axiaux 28, 30, relient les électrodes externes en forme de disques, à une pluralité de barreaux, supports de oathode, longitudinaux 32, 34, 36, de préférence en molybdène, La oathode est divisée en deux seotions longitudinales 38, 15 40, avec un premier groupe de barreaux 32, reliés à une première plaque support 42 latérale ou transversale, à l'extrémité inférieure de la section de cathode 38. Un second groupe de barreaux 34 s'étend à travers des trous 41» danB une plaque 42, à travers la section 38 et sont reliés en commun à des seconde et troisièàe plaques supports, disposées centralement 44» 46, aux extrémités in~ 20 termédiaires adjacentes de la maille tubulaire, entre les deux sections de oathode. Le troisième groupe de barreaux 36 s'étend à travers les deux sections et les trous 43 dans les plaques 44 ot 46, et sont reliés à une quatrième plaque support 485 à l'extrémité supérieure de la section de cathode 40. Tous les barreaux traversant les trous 41 et 42 sont isolés de manière appropriée par 25 rapport aux plaques correspondantes, par des douilles isolantes 49• Comme cela est représenté sur la figure 2, il y a au total 18 barreaux et par suite, 6 dans chaque groupe. Des paires de plaques-supports additionnelles 50-52, dont seulement une est représentée dans la section 40, sont également montées de manière isolante 30 sur des barreaux 36 pour minimiser le oourbage et l'affaissement des portions de mailles en fils tubulaires 54-56, entre les extrémités des sections de oathode correspondantes pour maintenir l'intervalle par rapport au fil enroulé hélicoidalement de la grille de commande co-axiale envixonnroite 58, représenté d'une manière générale par les lignes en trait plein de la figure 1. Les élé— 35 ments supports de grille, bridés par les anneaux 57s renforcent la grille le long de la section médiane pour aider à maintenir un intervalle correct.. La grille est formée par un fil en molybdène, traité de préférence avec une couohe pour inhiber l'émission d'électrons primaires et secondaires, et est pressée dans des fentes latérales, dans une pluralité de barreaux 59 en fils verticaux 40 minces, comme cela est - représenté sur la figure 2. Un autre barreau en molybdè- K bad original 69 15617 r 2008746 ne 60 est monté sur la plaque-support de cathode supérieure 48 pour réaliser un support et maintenir le centrage de l'intervalle de la grille par rapport à la cathode. Le "barreau 60 traverse les trous d'une plaque en molybdène 62, au sommet de la grille, avec un disque isolant en quartz 64, éloignant le bar-5 reau et la plaque. Le disque en quartz est fixé sur la plaque 62 et s'étend la téralement en travers de cette plaque lui forme un écran partiel à la chaleur pour le disque. L'extrémité inférievre de la grille 58 est soudée à un support de grille tubulaire 63 qui est, à son tour, monté sur des plaques radiales en ouivre 66, s'étendant autour de la "base du tube, le disque en cuivre 68 permet 10 tant la connexion électrique. Une anode en cuivre J0 entoure la grille et est supportée sur une entre-toise cylindrique 72 en céramique, forrint line portion de l'enveloppe s'étendant à partir de la connexion d'électrode de grille 68. L'entretoise en céramique 72 est réalisée pour des tensions de régime élevées. Les connexions élec 15 triques externes à l'anode sont réalisées en anneaux de cuivre 74s scellés à la céramique. Un manchon 76,refroidi extérieurement par de l'eau, entoure l'anode, l'eau entrant par un orifice 78 à une extrémité de l'anode, s»écoulant h travers le passage intérieur 80, passant par l'anneau d'anode 74j traversant le passage extérieur 82 et sortant par l'ouverture 84. Le tube entier peut éga 20 lement être immergé dans de l'huile, si cela est nécessaire pour éviter une rupture ou un amorçage d'arcs par la tension externe. En fonctionnement, la tension d'anode petit être de l'ordre de 60.000 volts avec une puissance d'impulsion de pointe utilisable, supérieure à 50 mégawatts. La longueur totale du tub® est d'environ 90 cm à 120 om, 25 Le montage de cathodeB divisées permet l'utilisa;ion de tensions de catho de relativement supérieures et de courants plus faibles, qui sont de l'ordre de 30 volts et de 1.000 ampères, en courant continu, pour améliorer l'efficacité et la stabilité dimensionnelle. Les deux sections de cathode qui sont chauffées à environ 2.000°K sont réalisées poux .permettre une expansion F?na 30 distorsion sont considérablement plus fortes qu'une simple structura de cathode de longueur double. La tension de cathode est appliqué-) de préférence en tre les électrodes en forme de disques 12 et 14 qui sont reliées respectivement aux extrémités supérieure et inférieure de la cathode, de telle sorte quo les deux sections sont dans un montage série. L'électrode en forme de disque 35 10 peut être utilisée comme connexion do prise centrale dans c^taines explications et si cola est désiré, les sections de oathode peuvent fonctionna:;- en parallèle. Une polarisation de grille typique de - 4.000 voltti continue -jet ap pliquée à la grille avec une impulsion positive de + 3-000 volt g requin p~un? perE3ttre la conduction. De plus, au cours du traitement du tube, en utilisant 4e la connexion de prise centrale 10, et un commutateur approprié 86, les doux * •- bas ôW&mAL 2008746 4 sections de cathode peuvent fonctionné!1 séparément à des instants différents pour simplifier la. carburisation de cathode. Ceci est effectué habituellement dans un vide partiel de un millimètre de gaz d'hydrocarbone, pour convertir la cathode en tungstène-thorié en carbure de tungstène qui présente une durée d' 5 émission beaucoup plus grande..La moitié seulement de la tension habituelle est appliquée de manière sélective à chaque section, en éliminant ainsi une longue décharge de trajet à travers les éléments de filament, au oours du procédé de carburisation. Un courant d'environ T.500 ampères et de 30 volts continus est appliqué à chaque section pour chauffer la oathode à environ 2.500TI 10 pendant un temps suffisant pour provoquer la carburisation. Un petit potentiel de réchauffage peut 8tre également appliqué à la seconde section de cathode au coure du traitement du premier, afin d'éviter les difficultés qui peuvent être provoquées par de grandes différences de température entre les deux sections. On peut ainsi voir que la présente invention propose un tube éleotronique 15 perfectionné à haute puissanoe, avec un rendement et une stabilité supérieur». Bien que les principes de la présente invention aient été décrits oi-des-sus en relation aveo un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 69 15617 69 15617 2008746 5 BEVETOICAÏIONS 1°) Dispositif à décharge électrique comprenant une enveloppe sous vide, caractérisé en oe qu'il comporte t - une oathode maillée, à fils tubulaires, chauffée directement j 5 - une grille montée co-axialement entourant la cathode et espacée de manière isolante aveo elle ; - une anode entourant la grille, la cathode ayant deux sections disposées lon-gitidinaleraent j - une pluralité d'éléments de supports conducteurs longitudinaux pour chacune 10 des sections s'étendant dans la oathode } - tin groupe d'éléments supports formant une connexion commune entre les deux sections de oathode j - des moyens de connexion électrique pour l'anode ; - des éléments supports de cathode et de grille traversant l'enveloppe. 15 2e) Dispositif selon la revondioation 1°), oaractérisé en oe que les élé ments supports longitudinaux sont constitués par des barreaux métalliques et en oe que la cathode comporte des plaques de support latérales aux extrémités intermédiaires inférieure et supérieure des deux sections» les groupes de oes "barreaux de support longitudinaux étant reliés à chaque plaque latérale, un 20 groupe traversant la plaque étant isolé de celle-ci à l'extrémité inférieure et connectant ensemble deux plaques d'extrémités intermédiaires des deux sections de cathode. 3°) Dispositif selon la revendication 2°), caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent des électrodes à la base de l'enve-25 loppe, reliées respectivement aux deux sections de cathode et à la connexion commune. 4°) Dispositif selon la revendication 3°), oaractérisé en oe que les deux éîeotrodes sont connectées aux extrémités supérieure et inférieure des sections de cathode pour engendrer un montage série de cathode. 30 50) Dispositif selon la revendication 4°)j caractérisé en oe que les moy ens de support longitudinaux sont connectés de manière isolante entre la plaque à l'extrémité supérieure de la cathode3 et la grille de commande. 6°) Dispositif selon la revendication 5°), caractérisé en ce que les deux éîeotrodes sont connectées, respectivement, entre la connexion commune et une 35 extrémité de la oathode. 7°) Dispositif selon la revendication 5°)> caractérisé en ce que la grille de commande comprend une pluralité de barreaux, en fils verticaux, un enroulement hélicoidal autour des "barreaux verticaux et des éléments de support annulaires, le long de la grille. j 40 8°) Dispositif selon la revendication 6°), caractérisé en ce qu'il corapor- 69 15617 2008746 6 te des moyens pour appliquer sélectivement une source de potentiel aux deux électrodes connectées entre la connexion commune et une extrémité de la cathode pour chaque section de cathode. 9°) Dispositif selon la revèndication 7°)j caractérisé en ce qu'il compor-5 te des moyens de refroidissement d'anode entourant l'anode. loppe comporte des entretoises en oéramique et des moyens pour isoler les entretoises entre les moyens de connexion électriques pour les éléments d'anode, de grille et de oathode, pour maintenir une tension de rupture élevée. 10°) Dispositif selon la revendication 7°), caractérisé en ce que l'enve-