Brevet FR2063018A1 — publié le 19710702

i 2063013 La présente invention se rapporte aux dispositifs à décharge d'électrons et concerne plus particulièrement un nouvel agencement pour ces dispositifs qui assure la focalisation ou la concentration du faisceau d'électrons. 5 Dans les triodes de puissance destinées à travailler à très haute fréquence, l'espacement entre lrélectrode de commande et l'anode doit forcément être relativement grand afin de diminuer la capacité entre électrodes. Pour obtenir un'flux d'électrons à travers un intervalle aussi large, on est ohligé d'appliquer 10 à l'électrode de commande un potentiel positif relativement grand. Or, l'application d'un positif potentiel relativement grand à l'électrode de commande a pour conséquence de provoquer l'accumulation de charges électriques sur celle-ci pendant les périodes positives de la tension appliquée à celle-ci. 15 Dans l'a technique antérieure est décrit un dispositif à décharge d'électrons dans lequel la focalisation du faisceau d'électrons est réalisée en utilisant une cathode comportant une électrode de focalisation à auto-polarisation de petites dimensions placée relativement près de la cathode et connectée à 20 celle-ci. La cathode et l'électrode de focalisation ont respectivement des travaux de sortie (des électrons) bas et élevés, afin d'établir une différence de potentiel de contact négative sur l'électrode de focalisation par rapport à la cathode, l'électrode de focalisation étant maintenue "propre" en opérant à ou 25 près des températures de la cathode pour produire la différence de potentiels de contact. L'utilisation d'une telle cathode bi-potentielle s'est révélée utile pour réduire à un faible niveau le courant recueilli par une électrode de commande opérant à un potentiel positif par rapport à la cathode. 30 Selon la présente invention," une cathode bipotentielle est formée en alignement précis avec l'électrode de commande par . évaporation d'une matière située sur la cathode après que l'électrode de commande a été montée près de celle-ci. La matière vaporisée sur la cathode peut être soit de l'osmium soit de 35 l'iridium, et sur la cathode résultante, les régions couvertes ont un travail de sortie qui est inférieur à celui des régions nues. Le résultat est que la matière déposée à la surface de la cathode, non seulement augmente l'émission de celle-ci, mais encore produit un potentiel qui contribue à focaliser les élec-40 trons à travers les mailles de l'électrode de commande. 69 33045 2 2063018 Sëlon une particularité de l'invention, ce potentiel de focalisation est rendu plus efficace en plaçant l'électrode de commande près dé la cathode. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-5 sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé; dans lequel : - la fig. 1 est une coupe latérale agrandie d'une partie d' un dispositif à"décharge d'électrons utilisant une électrode de 10 ' focalisation conforme à l'invention ; - la fig. 2 est une vue en plan agrandi d'une partie de la cathode hipotentielle de la fig. lî et, - la fig. 3 est une vue en coupe d'une triode comportant une cathode bipotentielle selon l'invention, l'espacement entre 15 les électrodes ayant été exagéré. Dans le dispositif à décharge d'électrons représenté sur la fig. 1, une cathode 1 est supportée par un mince cylindre de métal 2 qui,de son côté, est connecté à une bague de contact 3. La cathode 1 peut être de type connu et comprendre un corps de 20 tungstène poreux imprégné d'une matière émissive d'électrons i 1 appropriée, telle qu'un aluminate de calcium et de baryum ou un tungstate de calcium et de baryum. La cathode 1 est portée à sa température de fonctionnement par un filament de chauffage 4 fixé à sa surface inférieure, le filament de chauffage 4 étant 25 alimenté par un fil 5 et la bague de contact 3. Une grille 6 ayant une structure ajourée est disposée près de la cathode 1. La grille 6 peut être constituée de fils métalliques relativement fins 7 disposés suivant une première direction et de fils plus gros 8 disposés perpendiculairement aux fils 7, afin de 30 produire une disposition orthogonale d'ouvertures ou de mailles entre les fils 7,8, l'ensemble maillé de fils de grille est brasé à une bagué 9 qui, de son"côté est soudée à une bague de support de grille 10 qui établit une connexion externe pour la griliê" de commande.' Un'isolateur de céramique 11 est placé en-35 tre la bague de contact de cathode 3 et la bague de support de grille 10, de fàçoh classique. " " Pôiir former l'ensemble cathode-grille de commande, on monte la cathode'èn soudant le cylindre-de support 2, qui "peut être •' constitué par une feuille d'hafnium ou de toute autre matière 40 appropriée, à là bague dë contact '3, la surface dé la cathode 69 33045 3 2063018 étant placée à une distance prédéterminée au-dessus de la surface supérieure de la bague de support de grille 10. La bague de grille 9, qui est suffisamment épaisse pour supporter le réseau de fils de grille légèrement au-dessus de la surface de la ca-5 thode, est ensuite brasée à la bague de support de grille 10. De cette manière, la grille est solidement fixée dans la position finale désirée par rapport à la cathode avant de former la surface de la cathode bipotentielle. Selon l'invention, les régions revêtues 12 sont déposées 10 sur la face supérieure de la cathode 1 en alignement précis avec la grille de commande 6 en vaporisant,à travers les ouvertures ou les mailles de celle-ci,une matière produisant un- travail de sortie, inférieur à celui de la surface de la cathode 1. Quand un métal ayant un travail de sortie élevé, tel,que l'osmium ou 15 l'iridium, est déposé à la surface de la cathode imprégnée 1,cela réduit effectivement le travail de sortie de la cathode d'environ 0,2 V. En conséquence, l'invention prévoit de vaporiser une telle matière, de manière classique, en supportant un grain ou un morceau (non-représenté) de cette matière au-dessus de 20 la grille de commande et en le chauffant. Ceci fait que la matière descend en ligne droite et vient se déposer à travers les mailles de la grille de commande, de sorte que les différentes parties du revêtement sont exactement alignées avec ces mailles. La fig. 2 est une vue en plan agrandi d'une partie de la 25 cathode 1 après qu'elle a été revêtue. Sur cette figure, la référence 13 désigne le substrat en tungstène poreux de la cathode ; 14 désignant la-matière émissive d'imprégnation et la référence 12 les régions rectangulaires déposées par vaporisation à la surface de la cathode 1, Dans cette structurelles régions 30 nues 15 situées entre les fils de grille conservent leur travail de sortie élevé initial, tandis que celui des régions couvertes 12 est plus faible. Dans les tubes électroniques où 1'espacement entre la grille de commande et la cathode est très étroit, par exemple de l'ordre de 25 yu ou moins, le potentiel négatif de 35. 0,2 V qui existe sur la surface nue de la cathode, sous les fils de grille, produit un effet de focalisation suffisant pour réduire considérablement le courant recueilli par les fils de grille. De plus, on constate que l'émission électronique des régions couvertes est de 1'ordre de trois à quatre fois supérieure à 40 celle des régions nues situées sous les filsr de sorte que l'on 69 330^5 4 2063018 tire un avantage,supplémentaire en déposant le revêtement sur la cathode avec la grille en position. Selon l'invention, il est parfois avantageux de vaporiser d'abord sur toute la surface de la cathode une matière (non 5 représentée) qui peut maintenir une surface propre en opérant à des températures élevées- Le titane, le zirconium, le platine ou une matière non-émissive, telle qu'un carbure de molybdène, sont adaptés à cette fin. Ensuite, quand on vaporise l'osmium ou l'iridium, et qu'il se dépose à travers les mailles de la grille, 10 on obtient une différence de potentiel de contact beaucoup plus grande et une focalisation encore plus efficace du faisceau d' électrons. La fig. 3 est une vue en coupe d'une triode conforme à l'invention. Sur la fig. 3, le fil d'alimentation 5 est connecté à 15 un bouton de contact 16 scellé de façon classique, à un isolateur de céramique 17 qui, de son côté, est scellé à la partie inférieure de la bague de contact 3. L'anode relativement massive 18^ comportant une surface plane 19 située en regard de la cathode 1, est scellée à une bague de contact d'anode 20 qui, de son côté, 20 est espacée de la bague de support de grille ÎO au moyen d'un isolateur de céramique 21 scellé à la bague métallique 22. XI est à remarquer que l'iridium ou l'osmium vaporisé à la surface de la cathode, outre qu'il augmente son émission électronique, produit aussi un potentiel qui contribue à focaliser 25 les électrons à travers les mailles des grilles de commande et d'écran. Ceci est accompli en déposant la matière sur la cathode alors que les grilles sont déjà montées dans leur position finale, de sorte que la matière ne se dépose que sur les parties de la surface de la cathode qui ne sont pas "dans l'ombre" des 30 fils de grille. Par ce moyen, l'émission est moins forte sous les fils de grille que dans les régions couvertes et les potentiels d'environ 0,2 V entre les régions couvertes et les régions nues tend à dévier les électrons et à former des faisceaux passant plus facilement entre les fils de grille. Bienque le po-35 tentiel de focalisation soit petit, il devient plus efficace lorsque la grille est plus rapprochée de la cathode. 69 33045 5 2063018 REVENDICATIONS 1. Dispositif comportant une cathode, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de métal poreux imprégné d'une matière émis-sive, une électrode de commande présentant un certain nombre d' 5 ouvertures supportée à faible distance de ladite cathode, cette cathode comportant,sur sa face voisine de ladite électrode de commande et en alignement précis avec les ouvertures de cette dernière, un revêtement 12 d'une matière produisant un travail de sortie qui est inférieur à celui des régions nues 15 de ladi-10 te cathode, ce qui fait que les électrons émis par ladite cathode sont focalisés à travers les ouvertures ou les mailles de ladite électrode de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la cathode a une surface plane, caractérisé en ce que l'électrode de comman-15 de comprend un réseau de fils métalliques transversaux- et en ce que la cathode présente alternativement des régions couvertes et nues, les régions nues étant situées sous les fils transversaux. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fils s'étendant dans une première direction ont un plus grand 20 diamètre que ceux s'étendant perpendiculairement à cette direction. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est constitué par une matière telle que l'osmium ou l'iridium. 25 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement est en iridium. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' une matière , 'telle que le titane, le zirconium, le platine et le carbure de molybdène est interposée entre la surface de la 30 cathode et ledit revêtement.