Brevet FR2043651A1 — publié le 19710219

Des générateurs permettant d'introduire des vapeurs de métaux alcalins telles que celles du césium, du potassium et/ou du sodium dans des récipients tels que tubes photomultiplicateurs, tubes amplificateurs d'image et des tubes cathodiques de récepteurs de télévision afin d'obtenir des surfaces photosensibles, sont bien connus dans la technique* Malheureusement, ces générateurs connus présentent un certain nombre d'inconvénients comme par exemple leur tendance à dégager des particules de la source des vapeurs de métal alcalin qui est généralement un mélange d'un chromate de métal alcalin et d'un agent réducteur du chromate» En outre, ces générateurs connus doivent faire l'objet d'un .dégazage après avoir été raccordés au récipient à charger avec de la vapeur de métal alcalin- Ce dégazage s'effectue en chauffant le générateur à des températures élevées comprises par exemple entre 300 et 450°C, pour une durée allant fréquemment de six à dix heures, pendant laquelle les gaz sont éliminés au moyen d'une pompe à vide» Ce dégazage est effectué en même temps que le conditionnement des tubes, ce. qui peut avoir pour effet d'accroître, soit la charge exercée sur les pompes soit la pression de conditionnement» D'autres générateurs connus dégagent des gaz nocifs tels que l'oxygène pendant la durée du dégagement de la vapeur de métal alcalin- Ces gaz nocifs peuvent réagir avec la vapeur de métal alcalin et/ou avec le métal alcalin déposé sur les surfaces photosensibles, endommageant ainsi ces surfaces• C'est pourquoi la présente invention crée des générateurs de vapeur de métal alcalin améliorés qui sont sensiblement exempta de l'un ou de plusieurs des inconvénients présentés par les générateurs antérieurs- Un. autre objet de la présente invention consiste à créer des générateurs améliorés ne nécessitant pas une phase séparée de dégazage- La présente invention crée en outre des générateurs améliorés qui ne dégagent pas de particulès séparées- En outre, la présente invention crée des générateurs améliorés qui produisent des vapeurs de métal alcalin sensiblement exemptes de gaz nocifs- La description détaillée qui va suivre ainsi que les dessins annexés font ressortir d'autre caractéristiques et avantages 70 18774 2 2043651 de la présente invention qui seront facilement compris par ceux spécialisés dans ce domaine technique* La fig* "• est une coupe d'un générateur conforme à la présente invention, suivant la ligne- 1-1- de la fig- 2 et la ligne 5 1-1 de la fig* 3* La fig* 2 est une coupe suivant, la ligne 2-2 de la fig*_ 1* La fig* 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig* 1* La fig* 4- est une représentation schématique illustrant la méthode d'utilisation des- générateurs conformes à la présente 10 invention. Suivant la présente invention, il est prévu un générateur de métal alcalin comprenant un récipient mis sous vide, au moins une source de vapeur de métal alcalin, sensible à la chaleur et placée dans le récipient cité, line conduite fermée permettant 15 de raccorder le récipient mis sous vide à un récipient destiné à être chargé avec de la vapeur de métal alcalin et des moyens permettant d'ouvrir la conduite fermée citée* Suivant une forme * de réalisation préférée, le récipient comporte également un dispositif à absorption chimique du gaz qui n'est pas susceptible 20 de s'évaporer* Le récipient peut être réalisé en toute matière convenable permettant de le raccorder facilement au récipient à charger, par exemple en verre, cuivre, acier inoxydable, etc, mais présente, de préférence, une conduite en verre,, cette dernière étant, 2 5 dans une forme de réalisation préférée, réalisée entièrement en verre* Le récipient est évacué de manière à obtenir une faible pression située généralement-au-dessous de 10*". .et, de préférence. g au-dessous de 10" torr* La présente invention, permet 'dans son. ensemble d'utiliser 30 dans le récipient'toute source de. vapeur, d.e méta-l alcalin voulue, sensible à la chaleur* Ainsi, des métaux-alcalins tels que le césium, le potassium, le sodium,, .le rubidium et le lithium peuvent être, produits par. les générateurs conformes,.à la présente invention* Des.sources de vapeur dfe-métal alcalin convenables 35 sont connues dans la technique et .décrites,-par. exemple, dans le brevet américain 2. 117 735 (1938) . et-dans-la; publication d'Ei-chenbaum et ses collaborateurs .parue sous-le., titre "Césium Vapor Dispenser". dans ïhe-Review. of. Scientific. Instruments, volume 35, No 6f Juin -1964, pages 691 à 693*- D'autres sourcœ de vapeur de ÇOPY 70 18774 3 2043651 métal alcalin convenables sont décrites dans les demandes de brevets françaises 6 930 838 et 6 930 839 qui sont également à l'étude» la source préférée de vapeur de métal alcalin est constituée par un mélange de chromate de métal alcalin et d'un agent 5 réducteur du chromate- Bien que tout agent réducteur tel que le silicium puisse être utilisé, l'agent réducteur préféré est un alliage zirconium-aluminium et, de préférence,un alliage contenant 84# de zirconium, le restant étant de l'aluminium» Au récipient mis sous vide est, en outre, rattachée une 10 conduite permettant de raccorder le récipient mis sous vide au récipient à charger avec la vapeur de métal alcalin» La conduite peut être réalisée en toute matière, mais elles est de préférence en verre ou présente tout au moins une extrémité ouverte en verre afin de permettre son raccordement au récipient à charger, 15 par des techniques habituelles de soufflage du verre» D'autre part, l'extrémité ouverte de la conduite peut également être terminée par toute bride étanche convenable» En général, la conduire peut être munie d'un organe convenable quélconque permettant de l'ouvrir, l'organe préféré étant 20 cependant un raccord présentant un moyen sensible à un champ inductif, pour permettre la rupture du raccord» Ce dernier moyen est généralement une rainure pratiquée dans la paroi extérieure du raccord et dans laquelle se trouve un élément métallique susceptible d'être chauffé par induction» L'élément peut avoir 2 5 toute forme voulue mais est de préférence, constitué par un fil dont les extrémités libres sont tordues de sorte que le fil se trouve au contact des parois de la rainure» Ce contact assure un bon transfert de la chaleur de façon à provoquer des contraintes thermiques dans le raccord lorsque l'élément est soumis à un 30 champ inductif alternatif à haute fréquence» Suivant une forme de réalisation préférée, tout dispositif à absorption chimique de gaz utilisant un quelconque métal à absorption chimique non susceptible de s'évaporer peut être placé dans le récipient afin d'absorber des gaz qui pourraient y 35 subsister après mise sous vide du récipient par pompage mécanique ou qui pourraient, pendant le stockage, émaner des pièces du générateur contenues dans le récipient » Le dispositif à absorption chimique est, de préférence, disposé dans le récipient entre la conduite et la source de vapeur de métal alcalin afin d'éli- COP^ 70 18774 4 20436SI miner des gaz nocifs susceptibles d'être dégagés en même temps que la vapeur de méta.l alcalin» Le métal à absorption chimique est, de préférence, disposé d'une manière optiquement opaque entre la conduite et la source de vapeur de métal alcalin* Une 5 telle disposition à opacité optique assure le contact du métal à absorption chimique avec les gaz nocifs* Le dispositif à absorption chimique peut utiliser tout métal à absorption chimique tel que le zirconium, le tantale, le niobium ou le titane, mais utilise de préférence un alliage constitué de 16 % d'alu-10 minium et de 84 # de zirconium» Les dessins, et en particulier la fig» 1, montrent une forme de réalisation non limitative de la présente invention qui comprend un récipient 11 et des sources de vapeur de métal alcalin 12, 13 et 14 (voir fig» 2). Le générateur 10 comporte en 15 outre une conduire 15 et un dispositif à absorption chimique 16» La conduise 15 est ouverte à l'extrémité 17 afin de permettre le raccordement du générateur 10 au récipient à charger avec la vapeur de métal alcalin» l'autre extrémité 18 de la conduite 15 est raccordée au récipient 11. La conduite 15 est fer— 2 0 mie par un organe creux allongé en verre qui présente la forme d'un racùûrd 20 qui peut être réalisé comme indiqué à la fig«1 o: peut être orienté vers 1'intérieur en direction des sources di yapeur de métal alealia, de sorte que le morceau cassé (ou les morceaux, si de petits fragments se forment) de verre ou 25 l'anneau de fil ne peuvent pas tomber dans la zone de la photocathode en passant par la conduits 15» Le verre du raccord 20 peut être différent du verre utilisé pour la fabrication du r éci-pient « Sur la circonférence de la paroi extérieure du raccord 20 se trouve une rainure 21. Un fil en tungstène 22, terminé par une 30 extrémité tordue 23,se trouve à l'intérieur de la rainure 21 et au contact des parois de celle-ci» La source de vapeur de métal alcalin 12 sert de modèle aux sources 13 et H et comprend un tube allongé 25 contenant un mélange 26 de chromate de césium et d'un alliage à 34 ^ de air-35 conium et 16 % d'aluminium dans un rapport de poids d'une partie de chromate pour cinq parties dralliage» Les côtés du tube 25 se terminent par Une fente 27» Les extrémités des tubes 2 5 sont scellées par des bornes 28 et 29 qui sont maintenues en place par des bandes 30 et 31» La borne 29 s'étend en dehors du ré 70 18774 5 2043651 servoir 11 afin de permettre le passage d'un courant électrique à travers le tube 25. La borne 28, reliée aux bornes respectives des sources 13 et 14, est connectée à un fil (non représenté) qui s'étend vers l'extérieur à partir du fond du géné-5 rateur• les sources 13 et 14 sont conçues de manière idendique sauf que, dans la source 13, le chromate de césium est remplacé par un poids égal de chromate de potassium et, dans la source 14, le chromate de césium est remplacé par un poids égal de chromate dé sodium* 10 La fig* 3 montre le dispositif à absorption chimique 16 qui comporte Tin substrat 33 dans lequel sont noyées des particules 34 d'un métal à absorption chimique non susceptible de s'évaporer* le substrat 33 est plié alternativement dans les deux sens à la manière d'un ruban plissé, et les plis sont ensui-15 te inclinés de façon à présenter une surface optiquement opaque de métal à absorption chimique de tells sorte que des molécules de gaz nocifs, parcourant les trajets représentés par les flèches 35 et 36 (voir fig*1), doivent frapper les particules de métal à absorption chimique 34. Le récipient 11 est également muni 20 d'une conduite 39 pour faciliter la mise sous vide du récipient 11. La fig* 4 montre, conjointement avec la fig* 1, la manière dont le générateur 10 de la présente invention peut être utilisé* la conduite 15 est raccordée à une conduite analogue 40 2 5 prévue sur le récipient 41 à charger avec de la vapeur de métal alcalin* le récipient 41 est ensuite mis sous vide et soumis à un dégazage par un moyen convenable quelconque* Une bobine to-roïdale 42, dont les enroulements sont montés en série avec une source d'énergie 43 et un interrupteur 44, est alors placée 30 eoaxialement par rapport au fil 22, après quoi on ferme l'interrupteur 44. la bobine toroxdele chauffe le fil 22 par induction, provoquant ainsi un transfert de la chaleur aux parois de la rainure 21. Cette chaleur crée des contraintes thermiques qui provoquent la rupture en douceur du raccord 20 au niveau de la 35 rainure 21. Un potentiel électrique est alors appliqué à travers les bornes 28 et 29 de façon à provoquer le chauffage du tube 25 et, par conséquent un dégagement de la vapeur de métal alcalin du mélange 26. En fait, un pdbentiel est appliqué à travers les bornes des sources 12, 13 et 14 dans l'ordre voulu afin de déga 70 18774 6 2043651 ger la vapeur le générateur 10 peut être réalisé de toute manière convenable, comme s'en rendront compte ceux spécialisés dans ce domaine technique* En général, le dispositif à absorption chi-5 mique 16 et les sources 12, 13 et H sont introduits dans le récipient 11 à travers une ouverture convenable non représentée, après quoi le récipient 11 est raccordé à une pompe mécanique à vide non représentée, par l'intermédiaire de la conduite 39* La pompe abaisse la pression à l'intérieur du ré-10 cipient 11 jusqu'à environ 10" torr, après quoi la conduite 39 est scellée* Il est entendu que la conduite 39 peut communiquer avec le récipient 11 ent tout autre endroit convenable, par exemple au-dessus du dispositif à absorption chimique 16. 15 L«invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre» 70 18774 7 2043651 EEYEUDICaIIOU'S 1 _ Générateur de métal alealin, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient mis sous vide, au moins une source de vapeur de fiétal alcalin, sensible à la chaleur et, placée dans 5 le récipient, une conduite fermée permettant de raccorder le récipient mis sous vide à un récipient à charger avec la vapeur de métal alcalin et un moyen permettant d'ouvrir la conduite fermée citée» 2 - Générateur de métal alcalin suivant la revendication. 1, 10 caractérisé en ce qu'il comprend un récipient mis sous vide, au moins une source de vapeur de métal alcalin, sensible à la chaleur et placée dans le récipient, une conduite fermée permettant de raccorder le récipient mis sous vide à un récipient à charger avec la vapeur de métal alcalin, un moyen permettant d'ouvrir la 15 conduite fermée citée et un dispositif à absorption chimique, non susceptible dé s'évaporer et placé dans le récipient à vide® 3 - Générateur de métal alcalin suivant la revendicatios 1? caractérisé en ce qu'il comprend un récipient mis sous vide, au moins une source de vapeur de métal alcalin, sensible à la cha- 2 0 leur et placée dans le récipient, une conduite permettant de raccorder le récipient mis sous vide à un récipieat à charger avec la vapeur de métal alcalin et un raccord feraant la conduire citée et comportant un élément sensible à un champ inductif, permettant de rompre le raccord» 25 4 - Générateur de métal alcalin suivant la r a v end ic a t i on 1, caractérisé en ce qu'il eoiaprend un récipient mis sous vicie au moins une source de vapeur de métal alcalin, sensible à la oha-leur et placée dans le récipient, une conduite permettant de raccorder le récipient mis sous vide à un récipient â charger avec 30 la vapeur de métal alcalin, un raccord fermant la conduite citée et présentant un élément, sensible à un champ inductif, permettant de rompre le raccord, et un dispositif à absorption chimique, non susceptible de s'évaporer et placé dans le récipient entre la conduite et la source de vapeur de métal alcalin» 35 5 _ Générateur de métal alcalin suivant la revendication 1S caractérisé en ce qu'il comprend un récipient mis sous vide, au moins une source de vapeur de métal alcalin, sensible à la chaleur et placée dans le récipient, une conduite permettant de raccorder le récipient mis sous vide à un récipient à charger i 70 18774 8 2043651 avec la vapeur de métal alcalin,un raccord fermant la conduite citée et présentant une rainure pratiquée dans sa paroi extérieure ainsi qu'un élément métallique susceptible d'être chauffé par induction et disposé dans la rainure,et un dispositif à absorption 5 chimique non susceptible de s'évaporer et placé dans le récipient dans lequel le métal du dispositif à absorption chimique est disposé d'une manière optiquement opaque entre la conduite et la source de vapeur de métal alcalin» 6-Sénérateur de métal alcalin suivant la revendication 1, 10 caractérisé en ce qu'il est prévu trois sources de vapeur de métal alcalin,l'une pour le césium, la deuxième pour le potassium et la troisième pour le sodium» 7-Générateur de métal alcalin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pression absolue dans le récipient mis _7 G 15 aous vide est de 10 ' torr ou de 10 tc-rr ••• 8-Générateur de métal alcalin suivant la revendication ^caractérisé en ce que la source de vapeur de métal alcalin est un sélange û 'ua chromât s de métal aàesiiii et d'un agent réducteur du chromât© 5 cet agent réducteur panent être un alliage zirconium-aLuminiua» 20 9-Générateur de métal alcalin suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à absorption chimique utilise ea tant que métal à absorption chimique non susceptible de s'éva- do zirooniusi et d 'aluminium, cet alliage pouvant aouporter 845& de zirconium et 16$> d'aluminium» 25 1G-Générateur de métal alcalin suivant,la revendication 1, caractérisé en ce qu'il permet le dégagement de césium,de potas-aitta et de sodium et comprend s a; un récipient en verre évacué jusqu'à une pression ne 7 dépassant pas 10- torrf 30 b) un dispositif dégageant du eeaium et placé dans le réeî- pient, ce dispositif comprenant s 1-un tube allongé à haute résistance électrique et présentant une fente? 2- un mélange de chromate de césium et un agent réducteur 35 du chromate, placés à l'intérieur du tube; 3- deus bornes raccordées respectivement à chaque extrémité du tube; 4- un moyen permettant d'appliquer un potentiel électrique à travers les bornes afin de faire passer un courant 40 à travers le tube; 70 18774 9 2043651 c) un dispositif dégageant du potassium et placé à l'intérieur du récipient, ce dispositif comprenant : 1- Tin tube allongé à haute résistance électrique et présentant une fente; 5 2 -un mélange de chromate de césium et d'un agent réduc teur du chromate, placé à l'intérieur du tube ; 3- deux bornes raccordées respectivement à chaque extrémité du tube; 4 - un moyen permettant d'appliquer un potentiel électri-10 que à travers les bornes afin de faire passer un cou rant par le tube; à) un dispositif dégageant du sodium et placé à l'intérieur du récipient, ce dispositif comprenant ; 1 - un tube allongé à haute résistance électrique et pré-15 sentant une fente; 2 - un mélange de chromate de césium et un agent réducteur du chromate, placé à l'intérieur du tube; 3- deux bornes raccordées respectivement à chacune des extrémités du tube; 2 0 4 - un moyen permettant d'appliquer un potentiel électri que à travers les bornes afin de faire passer un courant par le tube; e) une conduite en verre ouverte à l'une de ses extrémités et raccordée par son autre extrémité aux parois du réci- 2 5 pient; f) un organe creux allongé en verre qui est ouvert vers l'intérieur du récipient à l'une de ses extrémités et fermé à son autre extrémité, cet organe, qui s'étend à l'intérieur de la conduite citée et ferme celle-ci, comprenant s 30 1 - une rainure pratiquée dans la paroi extérieure de l'élément en verre cité; 2 - un élément métallique susceptible d'être chauffé par induction et placé dans cette r ainure au contact des parois de celle-ci; 35 g) un dispositif à absorption chimique sous la forme d'un substrat plissé dans la surface duquel est noyé un métal à absorption chimique non susceptible de s'évaporer et présenté sous forme de particules, ce ruban plissé étant disposé dans le récipient cité entre les dispositifs i 70 18774 10 2043651 dégageant du métal alcalin et la conduite ; de façon que l'extrémité ouverte de la conduite peut être raccordée au récipient à charger avec des vapeurs de métal alcalin afin de pouvoir chauffer ensuite l'élément métallique par induc-5 tion, ce qui provoque la rupture de l'élément allongé en verre, de manière que le passage subséquent de courant à travers chacun des tubes provoque un dégagement de vapeur de métal alcalin dont les gaz nocifs sont éliminés par le métal à absorption chimique non susceptible de s'évaporer et qui passe ensuite à travers la 10 cônduite dans le récipient à charger*