Brevet FR2008968A1 — publié le 19700130

La présente invention est relative à un tube électronique commandé à vide poussé, dont les électrodes sont disposées au moins approximativement le long de surfaces cylindriques et qui comporte plusieurs cathodes incandescentes et des moyens pour en-5 gendrer un champ magnétique parallèle aux surfaces cylindriques des électrodes, le courant électronique étant empêché dans une grande mesure, à l'aide de ce champ magnétique et aux fins de la diminution de la puissance d'excitation, d'atteindre les électrodes de commande, qui sont à un potentiel de commande positif, ce 10 tube comportant en outre des électrodes de protection entre chaque cathode incandescente et les surfaces d'anode qui lui sont voisines. On sait que dans les tubes électroniques à vide poussé, de construction courante, on ne peut pas éviter, pour certains régimes, des puissances d'excitation importantes. Ceci s'applique en 15 particulier aux étages finals d'amplificateurs d'émission, où on doit fournir, dans un circuit de travail, une puissance aussi élevée que possible. En effet, ici il ne suffit pas de se limiter en service aux valeurs négatives du potentiel de commande, mais on est obligé de régler l'attaque de l'électrode de commande sur des 20 valeurs positives relativement élevées. Afin de réduire la puissance d'excitation déterminée par des potentiels positifs de l'électrode de commande, on a conçu un tube ( voir, par exemple, l'article de J.A. Radmer, Cathode Press 20,1965, Nr 2, p«22, et de H. Langer, p.51)> où. la cathode incan-25 descente se compose d'une série de fils de cathode orientés parallèlement aux fils de la grille de commande et situés chacun en regard d'un intervalle entre deux fils voisins entre eux de la grille de commande. Un champ magnétique, parallèle à la direction principale du courant éleatroirique^st ^engendré à l'aide d'un aimant 50 permanent. Sous l'effet de ce champ, les électrons issus des fils de cathode et accélérés en direction de l'anode sont forcés à suivre des trajectoires hélicoïdales dont le diamètre- lorsque le champ magnétique,possède une intensité convenablement élevée-est suffisamment réduit pour que, en dépit du potentiel de grille 55 positif,presque tous les électrons (97 -98$) atteignent l'anode à travers les intervalles entre les fils de la grille. Cependant, ce tube connu présente un inconvénient en ce que, en raison des distances relativement importantes entre les tiges de grille voisines, la transparence de grille vis-à-vis de la ten-40 sion anodique est élevée en conséquence, ce qui aboutit à un coef- 69 15154 2 2008968 ficient d'amplification relativement peu élevé. Un autre inconvénient consiste en ce que l'allongement des durées de parcours des électrons, dû à la courbure hélicoïdale des trajectoires électroniques, détermine une diminution de la puissance de sortie aux fré-5 quences élevées. On a en outre suggéré un tube à vide poussé, qui ne possède pas les inconvénients de ces tubes connus et où, de plus, toutes les électrodes, à l'exception de l'anode, ne recueillent aucun courant électronique, ou seulement un courant électronique extrême-10 ment minime, même lorsque le potentiel d'électrode est positif. Ce tube à vide poussé contient, le long d'une première surface cylindrique, une électrode de commande et un système d'anode comportant plusieurs surfaces d'anode, partielles actives disposées RRnnnne le long d'une/surface cylindrique et tournées vers l'électrode de 15 commande, ainsi qu'une cathode incandescente située entre chaque deux surfaces d'anode partielles actives voisines. On prévoit en outre plusieurs électrodes séparatrices, dont chacune est disposée entre une cathode incandescente et la surface d'anode partielle voisine de cette dernière, ces électrodes séparatrices pénétmnt 20 dans l'espace entre l'électrode de commande et les surfaces d'ano= de partielles jusqu'à une profondeur telle que, en l'absence de courant, le rapport entre,d'une part, l'intensité du champ électrique engendrée à la cathode incandescente par unité de tension de commande et, d'autre part, l'intensité du champ engendré au même 25 endroit par unité de tension anodique est approximativement égale au coefficient d'amplification réalisable du tube. Un champ magnétique parallèle à la surface cylindrique des électrodes est engendré dans le tube en cours de service. Dans ce tube, les électrons partant des cathodes incandes-30 centes décrivent, sous l'influence du champ magnétique, des trajectoires approximativement cycloxdsûes JDe cette façon, les électrons sont empêchés, dans une grande mesure, d'atteindre l'électrode de commande, même pour des tensions de commande positives,ce qui conduit à une réduction importante en conséquerc e de la puissance 35 d'excitation. Toutefois,le coefficient d'amplification pouvant être obtenu avec un tel tube est relativement peu élevé. l,invention a pour but d'établir un tube électronique commandé à vide poussé, tube dans lequel, d'une part, et afin de réduire la puissance d'excitation, les électrons sont empêchés dans une grande 40 mesure, au moyen d'un champ magnétique,d'atteindre l'électrode de 69'15154 3 2008968 commande et qui,d'autre part, possède un coefficient d'amplification relativement élevée Le tube à vide poussé suivant l'invention e st caractérisé par une électrode de commande planaire prévue entre chaque deux catho-5 des incandescentes voisines et par une anode comportant au moins une surface d'anode continue située en dehors d-es zones spatiales dont chacune est soumise latéralement à une élévation de la tension par deux électrodes de commande voisines. L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple, en se 10 reportant aux dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent une première version d'un tube, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale suivant I-I de fig.1, cette dernière coupe étant à -une échelle plus grande. 15 Le tube présente un système central J. d'électrodes de commande, relié au pied ou culot ^ du tube par l'intermédiaire de l'ampoule de verre isolante 2. Ce système d'électrodes de commande 1_ se compose d'un corps creux cylindrique 4 qui s e raccorde, par son extrémité tournée vers le pied du tube, à un tube de support 5,,fermé à 20 son extrémité. Sur le corps creux 4 sont appliquées plusieurs plaques radiales 6, aiux extrémités de chacune desquelles sont fixées plusieurs boucles de fil métallique 7 en forme de U, orientées dans le sens radial. Chacune de ces plaques 6,munies de boucles de fil métallique 7, constitue une dsts électrodes de commande 8 du tu-25 be. Entre chaque deux électrodes de commande 8 voisines(fig.2) est prévue une cathode incandescente £, sous la forme d'un fil cathodique tendu dans le sens axial. Pour soutenir les fils de cathode £, on prévoit une armature constituée par une série de 30 platines 10-14. réunies entre elles par un certain nombre de tiges d'espacement 15-17. Les tiges d'espacement 16 sont constituées en une matière isolante céramique. Cette armature porte, d'une part, à ses extrémités, par l'intermédiaire d'isolateurs céramiques 18, la plaque de cathode 1£ et, d'autre part, les tiges de 35 raccordement de cathode 22, montées à déplacement axial dans les douilles isolantes 20 et 21. Chaque filcfe cathode 9 -dont une extrémité est fixée à la plaque de cathode 19 » tandis que son autre extrémité est fixée à la tige de raccordement de cathode correspondante 22 - est maintenu sous une contrainte de traction 40 par un ressort 23. Les tiges de raccordement de cathode 22 sont 69 15154 4 2008968 réunies alternativement, au moyen des connexions souples 24, à l'une ou à l'autre bague de raccordement de cathode 25, et 26. Ces bagues de raccordement de cathode 2^,26 sont à leur tour fixées aux broches de raccordement de cathode 2J_ décalées à 90° l'une par 5 rapport à l'autre et guidées, en tant que bornes de cathode,tout en étant isolées par l'ampoule de verre 28, à travers le pied 2 du tube. Les tiges d'espacement 17 portent des blindages 2% à section en U, dont les ouvertures sont tournées dans une direction tangen-tielle et qui entourent chacun, sur un angle de 250° environ, un 10 fil de cathode correspondant 9. Ces blindages 2£ sont reliés,par les tiges d'espacement JT£, la platine 12, ainsi qu'une connexion souple âl, à une broche de raccordement d'électrodes de blindage 44 » laque 1-le est guidée à isolement, au moyen de l'ampoule de verre 45,, à travers le pied 2. du tube. 15 Le^&Lectrodes de commande 8 et les fils de cathode £ et leurs écrans 22 en forme de U sont entourés d'une grille de protection commune hélicoïdale dont une extrémité est munie d'une tête de grille 21 en forme de cuvette, tandis que son autre extrémité est reliée au pied 2 du tube au moyen d'un cône de fixation 52.L'es tiges 20 de support de la grille de protection 22. ne sont pas représentées dans la figure l,pour des raisons de clarté. Le système d'électrodes 8.9.29.30supporté par le culot 2 du tube, est disposé conçen-triquement dans un cylindre d'anode 2ÊL & fond 22 fermé,ce cylindre étant à son tour relié au culot 2 du tube par l'ampoule de verre 55. 25 Pour produire un champ magnétique dont les intensités aont orientées parallèlement à l'axe du tube; on fait appel à une bobine de solénoïde, non représentée dans les dessins et dans laquelle le cylindre d'anode 2â. esi disposé concentriquement. Le refroidisse-ment du tube est effectué à l'aide d'un réfrigérant approprié,l'eau 30 par exemple, qui circule dans un espace annulaire entre la bobine de solénoïde et le cylindre d'anode 24, ce dernier étant muni d'ailettes de refroidissement ( non représentées dans les dessins), en vue de l'amélioration du refroidissement. Le tube décrit fonctionne comme suit. En l'absence de courant, 35 le rapport entre, d'une part, l'intensité Eg du champ électrique engendré aux fils de cathode 2. Par unité de tension de commande et, d'autre part, l'intensité de champ E„ engendrée au même endroit q par unité de tension anodique, est approximativement égal" au coefficient d'amplification recherché du tube .Comme chacune des 40 ouvertures des écrans 2g. en forme de U est tournée vers une électro 69 15154 5 2008968 de de commande voisine, l'intensité E du champ n'est pratique-ment pas influencée par la présence de ces écrans. Par contre, la transparence de grille en ce qui concerne la tension anodique vis-à-vis des cathodes ou de l'intensité E du champ est forte- MM» 5 ment réduite par la grille de protection 5?>T qui est au moins approximativement au potentiel cathodique, ainsi que par les écrans 22, en U, de sorte que l'on obtient un coefficient d'amplification relativement élevé. Etant donné le champ magnétique axial, les électrons suivent des trajectoires à peu près cycloïdales 10 (Voir A dans la figure 2).l'intensité du champ magnétique est ajustée, par réglage du courant du solénoïde, à une valeur si élevée que, même pour un potentiel positif maximal à l'électrode de commande, et vu la courbure des trajectoires des électrons, ceux-ci ne parviennent pratiquement pas du tout aux électrodes de commande 8, 15 de sorte qu'il ne se produit aucun courant d*électrodede commande. En réglant le potentiel des écrans 22 à une valeur négative ou faiblement positive, ce qui correspond à un décalage du faisceau de caractéristiques, on peut obtenir que, pour une tension d e commande zéro, le courant anodique devienne également zéro. 20 Pour réduire l'intensité du champ magnétique requise pour en gendrer les trajectoires cycloïdales, on prévoit, dans une autre variante favorable du tube, représentée en coupe transversale dans la figure 5, que le plan de symétrie de l'ouverture de l'écran 29' est orienté non pas de façon tangentielle, comme dans les figures 25 1 et 2, mais de façon à former un angle de 10-40° avec la tangente. Dans cette variante du tube, il y a lieu d'escompter une baisse du coefficient d'amplification comparativement à la version des figures 1 et 2. Les écrans 29 « 29* en forme de ïï, employés dans les formes 30 d'exécution du tube suivant l'invention font en sorte que la tension de commande aspire à partir du côté du fil de cathode £ tourné vers l'ouverture de l'écran 2% un nombre d'électrons notablement plus élevé qu'à partir du côté distant de cette ouverture. Il s'ensuit que l'émission électronique partant du côté distant de 35 cette ouverture est utilisée dans une mesure notablement moindre que celle qui part du côté tourné vers l'ouverture. Dans une autre variante du tube, représentée en coupe transversale dans la figure 4, on obtient une meilleure utilisation de l'émission électronique. Dans cette variante du tube, le système 40 actif présente une êection transversale annulaire. Entre chaque 69 15154 6 2008968 deux fils de cathode 2.' es^ prévue une électrode de commande ^6 en forme de grille, orientée sensiblement dans le sens radial et axial. De part et d'autre de cette rangée de fils de cathode 22. ou des électrodes de commande se trouvent les parois 57.58 d*un corps d'anode annulaire. Entre ces parois du corps d'anode, d*une part, et les fils de cathode 22. ou les électrodes de commande 8, d1autre part, est prévue une grille de protection 22,40 de forme hélicoïdale. Chaque fil de cathode 9' se trouve entre deux écrans 41.42 , parallèles entre eux, qui forment un angle de 10-40° environ avec la direction tangentielle. Les électrons émis par la surface des fils de cathode 21 sont ainsi accélérés vers les deux électrodes de commande voisines ]56 et parcourent des trajectoires approximativement cycloïdales B, dont certaines sont indiquées dans la figure 4. Comme dans les tubes à vide poussé décrits ci-dessus il est prévu une grille de protection entre l'anode et les autres électrodes, grille qui se trouve au moins approximativement au potentiel cathodique et qui peut être connectée à la masse de l'appareil, on a la possibilité d'obtenir,même sans adopter -un montage grille à la masse, un découplage notable entre les champs du circuit anodique et du circuit de commande. 69 15154 7 2008968 -REVENDICATIONS - 1.- Tube électronique commandé à ride poussé, dont les électrodes sont disposées au moins approximativement le long de surfaces cylindriques, et qui comporte plusieurs cathodes incandescentes 5 et des moyens pour engendrer un champ magnétique parallèle aux surfaces cylindriques des électrodes, le courant électronique étant empêché dans une grande mesure, à l'aide de ce champ magnétique et aux fins de la diminution de la puissance d'excitation, d'atteindre les électrodes de commande, qui sont à un potentiel 10 de commande positif, ce tube comportant en outre des électrodes de protection entre chaque cathode incandescente et les surfaces d'anode qui lui sont voisines, caractérisé par une électrode de commande planaire (8,36) prévue entre chaque deux cathodes incandescentes voisines (9) et par line anode (34-,37,38) comportant au 15 moins une surface d'anode continue située en dehors des zones spatiales dont chacune est soumise latéralement à une élévation de la tension par deux électrodes de commande voisines (8,36). 2.- Tube à vide poussé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, à proximité de chaque cathode incandescente 20 (9), un écran agissant comme électrode protectrice et qui forme écran entre la cathode incandescente (9) et les surfaces d'anode voisines, mais non entre cette cathode et au moins une électrode de commande voisine (8,36). 3«- Tube à vide poussé suivant la revendication 1 ou 2,caractéri-25 sé en ce qu'il est prévu une électrode protectrice (30,39,40) en forme de grille entre, d'une part, chaque surface d'anode correspondante (34,37,38) et, d'autre part, la rangée des cathodes incandescentes (9,9') et les électrodes de commande (8,36). 4.- Tube à vide poussé suivant la revendication 1, caractérisé en 30 ce qu'au moins une partie des électrodes protectrices (30,39,40) sont à un potentiel cathodique. 5.- Tube électronique à vide poussé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cathode incandescente est constituée par un fil de cathode (9) et en ce que l'écran (29) présente une 35 section transversale en U et entoure le fil de cathode (9) sur un angle d'au moins 250°, la bissectrice de cet angle formant un angle de 0 à 40° avec la tangente à l'endroit du fil de cathode (9)« 40 6o- Tube électronique à vide poussé suivant l^fcevendication 1, 69 15154 8 2008968 caractérisé en ce qu'une surface d'anode (37,38) se trouve de part et d'autre des cathodes incandescentes (9,9') disposées en une rangée et entre chaque paire desquelles se trouve une électrode de commande (8,36). 5 7.- Tube à vide poussé suivant la revendicarion 1,2 ou 3,caractérisé en ce que les cathodes incandescentes (9) et les électrodes de commande (8) qui alternent avec celles-ci sont disposées suivant une surface cylindrique circulaire et sont entourées d'une surface d'anode (34) au moins approximativement cylindrique circulaire et 10en ce que les électrodes de commande (8) sont constituées sous la forme de grilles et sont fixées à un corps central commun(5) d'électrode de commande.