Brevet FR2138002A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne des électrodes émissives du type de la cathode froide; elle concerne aussi une méthode de fabrication de telles électrodes et, plus particulièrement, des électrodes qui ont une structure à gradient de densité en masse. Les électrodes émissives sont utilisées dans les lampes fluorescentes pour fournir des électrons libres en permettant ainsi l'établissement d'un courant dans le tube fluorescent, c'est pourquoi on les appelle des cathodes. Les cathodes comportent normalement un ou plusieurs métaux alcalinoterreux et des composés de ces métaux, car ces derniers présentent des fonctions de travail de sortie relativement basses ce qui leur permet de fournir des électrons libres sans nécessiter l'appoint de grandes quantités d'énergie. L'émission desdits électrons libres par le matériau alcalinoterreux émissif consume évidemment le matériau de l'électrode et, si la matière a disparu au point qu'elle ne peut plus fournir suffisamment d'électrons pour le fonctionnement de la lampe en appliquant à celle-ci la tension normale, la lampe tombe en panne et doit être remplacée. I1 est donc clair qu'il y a avantage à prévoir des électrodes émissives incorporant la plus grande quantité possible de matériau émissif.Les cathodes actuellement utilisées dans la technique sont normalement de l'un deux types qui, pour fonctionner, doivent être chauffés jusqu'à ce que l'on appelle la "température d'émission thermoionique", température à laquelle ils émettent des électrons. La première de ces cathodes est chauffée à sa température d'émission par un filament chauffé et est donc appelée dans la suite de la description cathode "chaude", tandis que l'autre cathode du second type est chauffée à sa température d'émission par un bombardement ionique et est donc appelée dans la suite cathode "froide". Bien que la présente invention se rapporte aux cathodes froides, on a procédé, dans la suite, à une brève discussion générale à la fois des cathodes chaudes et froides pour aider à la compréhension de l'invention. Les cathodes chaudes d'un type bien connu dans la technique, qui sont normalement utilisées, par exemple, dans les lampes fluorescentes de 40 watts du type à "démarrage rapide" ainsi que dans les lampes des types "HO" et "VHO" disponibles pour différentes puissances électriques, sont normalement fabriquées à partir d'une hélice de fil de tungstène peinte ou enduite, éventuellement par immersion, au moyen d'un carbonate triple coprécipité, comprenant courramment du carbonate de strontium, du carbonate de calcium et du carbonate de baryum. On active ensuite cette cathode pour augmenter ses propriétés émissives d'électrons par des méthodes bien connues de l'homme de l'art, puis on l'utilise comme électrode émissive dans une lampe fluorescente.Ce type de cathode est appelé cathode chaude car elle fonctionne, en mode d'émission thermoionique, par application directe de la chaleur au corps de la cathode. L'énergie électrique, de l'ordre de 3,6 volts, est fournie par un circuit externe associé à la lampe, au bobinage k faible résistance du fil de tungstène et, plus prdoisbment le ballast de la lampe, ce bobinage ayant une résistance d'environ 9 ohms. La tension appliquée chauffe l'hélice de tungstène et l'hélice chauffée chauffe directement le matériau de la cathode jusqu'à une température suffisante pour déclencher l'émission des électrons. On a trouvé que la cathode chaude, bien que largement utilisée, était limitée par sa durée de vie de 10 000 à 20 000 heures, cette durée dépendant principalement de la puissance de la lampe.Cette durée de vie limitée tient au fait qu'on ne peut enduire l'hélice de tungstène que d'une quantité limitée de matériau alcalino-terreux émetteur d'électrons, cette quantité étant en relation direcX avec la durée de vie. Dans l'état actuel de la technologie, on ne peut placer que six à sept milligrammes de matériau émissif sur un filament de tungstène utilisé, par exemple, dans la famille des lampes à démarrage rapide mentionnées ci-dessus. Bien qu'on ait fait de nombreuses tentatives pour placer une plus grande quantité de matériau émissif sur le filament de l'électrode pour allonger la durée de vie de la lampe, on n'a rencontré que des échecs car le matériau supplémentaire enduit par peinture ou immersion se détache en feuille principalement pour les raisons suivantes.Le matériau émissif qui comprend, comme on l'a dit, des carbonates d'alcalino-terreux, adhère au substrat de l'hélice au moyen d'un liant adhésif temporaire tel que le nitrate de cellulose. Ce liant est éliminé par décomposition thermique et la cathode est ensuite chauffée à une température suffissamment élevée pour décomposer les carbonates en leurs oxydes respectifs, ce qui constitue ce qu'on a appelé plus haut le processus d'activation. La seule force de liaison restante après l'élimination du nitrate de cellulose et l'activation de la cathode est due à un léger frittage des particules d'oxydes qui enferment la cathode obtenue pendant le processus d'activation.Si la masse de matériau émissif enduit sur le filament augmente, les forces de liaison deviennent insuffisantes pour maintenir les particules entre elles et contre le filament car la cathode est soumise à des chocs et des vibrations pendant la fabrication et au cours de l'utilisation. Dans le but a'allonger la vie de la lampe au-delà de la limite indiquée de 10 à 20 milles heures, on a conçu la cathode froide, décrite par exemple dans les brevets américains 2 677 623, 2 753 615 et 3 325 281. Ce type de cathode froide doit être distingué d'un autre type de cathode froide qui est' appelée ici cathode "hybride" et à laquelle a été substituée la cathode "froide". Une cathode hybride a une structure semblable à celle d'une cathode chaude, c'est à dire qu'une-quantité de matériau émissif, de 6 à 7 mg environ, est déposée sur un substrat de filament de tungstène enroulé, mais les bornes du filament ne sont pas alimentés par une source d'énergie électrique comme dans la cathode chaude, si bien que le matériau émissif ne sera pas échauffé à une température d'émission thermoionique par chauffage électrique.En fait, la cathode hybriae, qui est très largement utilisée dans les lampes fluorescentes à démarrage instantané de 2,4G m environ que l'on appelle souvent lampes "Slimline", est amenée à l'émission ' électrons par bombardement ionique de la même manière que dans une cathode froide. On verra plus loin la description de cette façon de rendre un matériau émissif. La philosophie qui a présidé au développement de la cathode froide consiste à prévoir une grande quantité de matériau émissif, par exemple 50 mg d'alcalino-terreux, dans un récipient en tenant compte du fait que l'augmentation de la quantité de matériau augmente la durée de vie de la lampe. Ces cathodes ont normalement la forme de coupelles en fer ou en fer nickelé remplies de matériau émissif et elles ne comportent pas de moyen de chauffage par effet Joule.En fait, comme les cathodes hybrides, les cathodes froides sont allumées ou amenées à leur point d'émission thermoionique en prévoyant une tension d'allumage relativement haute, de 500 à 550 volts environ dans le cas de la cathode froide,et de 400 à 450 volts environ dans le cas de la cathode hybride, entre les électrodes de la lampe. La tension d'allumage ionise l'atmosphère de la lampe fluorescente, qui habituellement comporte une combinaison d'un gaz inerte, tel que l'argon, à une pression d'environ 2,5 à 3 mm et de la vapeur de mercure à une pression (l'en- viron 9 microns. Les ions ainsi produits frappent le matériau de la cathode avec une force suffisante pour le chauffer ce qui le rend émissif. Bien que la cathode froide permet de résoudre le problème fondamental existant dans les cathodes chaude et hybride, à savoir celui de la durée de vie limitée par la quantité limitée de matériau aisponible, elle s'est révélée présenter des inconvénients à un certain nombre d'égards. D'abord, la tension d'allumage de ce type de cathode est d'environ 500 à 550 volts au lieu de 400 à '0 volts dans les cathodes hybrides, ce qui fait qu'on ne peut pas utiliser la cathode froide à la place de la cathode hybride dans les montures prévues pour les lampe ut .Ii sant aes cathodes hybrides Duiaur ies circuits assoclés a la lampe ne sont pas prévus pour fournir une tension assez élevée pour allumer une choie froide.D'autre part, le vers e la transition de l'état de décharge à l'état d'arc îes cathoues frouiez actuel- liement connues ians la technique est d'environ une à ueux secondes, qui correspond au temps ; ;e passage entre l'état le écharpe ou d'utilisation de l'atmosphère du tube à l'état d'arc ou de conuuction. pendant cette transition, la lampe ne conduit pas et on a aevant la cathode une zone qe champ très irtense, connue dans la technique sous le nom de "chute ie cathode", qui amène des ions de vitesse élevée à frapper le matériau émissif et la coupelle qui contient ce matériau. On retrouve évidemment le processus déja décrit du bombardement ionique qui chauffe la cathode jusqu'au point d'émission thermoionique.Cependant, il faut que cette période de transition soit la plus brève possible car, pendant ce temps, les ions de grande vitesse délogent à la fois les atomes du matériau émissif et ceux de la coupelle, ce déplacement des atomes étant appelé "pulvérisation" dans la technique des lampes fluorescentes. La pulvérisation est à éviter car certains des atomes délogés tombent sur l'enveloppe de la lampe en entraînant un noircissement de celle-ci, appelé "noircissement d'extrémité", au voisinage de la cathode. Ce noircissement diminue la lumière sortant de la lampe et est inesthétique. De plus, la pulvérisation a un effet nuisible sur la vie de l'électrode car certains des atomes délogés de la coupelle se déposent sur le matériau émissif en 1 'empoi- sonnant ce qui réduit la durée de vie à l'encontre du but recherché. On voit donc que les cathodes émissives actuellement connues et utilisées dans les lampes fluorescentes ne donnent pas satisfaction sur plusieurs points. Les cathodes chaudes et hybrides ont une durée de vie plus courte qu'il ne le faudrait alors que la cathode froide, conçue pour allonger cette durée, ne donne pas elle-même satisfaction en ce que sa tension d'allumage est plus élevée que celle de la cathode hybride. En outre, les cathodes froides connues ont une période de transition de l'état de décharge à l'état d'arc pendant laquelle on a une pulvérisation nuisible qui réduit la durée de vie de la cathode et qui amène un noircissement de celle-ci. En conséquence, le principal objet de la présente invention consiste à prévoir une cathode froide émissive d'électrons sui soit perfectionnée et qui ait une durée de vie relativement longue. Un autre objet de cette invention consiste à prévoir une cathode émissive du type des cathodes froides qui demande une tension d'allumage comparable à celle d'une cathode hybride. Encore un autre objet de cette invention consiste à prévoir une cathode ayant une période de transition de décharge à arc relativement courte. Un objet de la présente invention consiste aussi à prévoir une méthode de fabrication d'une telle électrode. Suivant la présente invention, il est prévu une électrode comprenant un mélange fondu d'un métal et d'un matériau émissif d'électrons, ledit mélange fondu ayant une structure à gradient de densité en masse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une méthode de fabrication d'une électrode comprenant les phases de formation d'un mélange en poudre comportant un métal et un matériau émissif et de chauffage dudit mélange au-delà de la température du point de fusion dudit matériau émissif jusqu'8 ce qu'une réaction exothermique commence, cette réaction se poursuivant jusqu'à s'éteindre d'elle-même en donnant un mélange fondu ayant une structure à gradient de densité en masse. Suivant une caractéristique de l'invention, les électrodes ainsi construites sont relativement stables à l'air, c'est à dire qu'elles peuvent être exposées à de l'air raisonnablement sec, par exemple de l'air contenant moins de 1X d'humidité, pendant au moins une heure après activation, pour être ainsi disponible pour un processus d'activation par paquets. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 montre l'appareil utilisé pour fabriquer un premier exemple de réalisation d'une électrode suivant l'invention, la Fig. 2 montre ledit premier exemple de réalisation de cette électrode, la Fig. 3 montre un moule utilisé pour fabriquer un second exemple de réalisation d'une électrode suivant l'invention, la Fig. 4 montre une vue détaillée d'une cavité du moule de la Fig. 3, pour illustrer une étape intermédiaire de la fabrication du second exemple d'électrode, la Fig. 5 montre un four utilisé pour fabriquer le second exemple dlélectrode, la Fig. 6 montre le second exemple d'électrode, la Fig. 7 montre un moule utilisé pour fabriquer un troisième exemple de réalisation d'une électrode suivant l'invention, la Fig. 8 montre une étape du procédé de fabrication de ce troisième exemple d'électrode, et la Fig. 9 est une vue en coupe du troisième exemple d'électrode. On a prévu la fabrication de l'électrode, objet de l'invention, possédant une structure à gradient de densité en masse, suivant trois exemples de réalisation; l'un utilise une coupelle pour contenir le matériau émissif, le second a la forme d'un grain elliptique avec une électrode enfilée dans le grain et le troisième a la forme d'un grain conique avec une électrode en forme de tête de clou enfilée dedans. On va d'abord décrire la structure et les méthodes de fabrication communies aux trois exemples, puis on verra les particularités cas par cas en détail. Dans la fabrication des trois exemples, on prépare un mélange en poudre d'un métal ayant un point de fusion élevé de plus de 1400 OC et une faible tension de vapeur, comme par exemple un métal réfractaire ou métal à élément de transition, appelé dans la suite métal de transition, et d'une source de matériau émissif d'électrons. Dans l'exemple particulier décrit ci-dessous, on mélange quelques grammes de tantale en poudre, le tantale étant un métal réfractaire, pur à 99,8% environ, avec une poudre de peroxyde de baryum de qualité réactive, le mélange se faisant dans les proportions en poids de 67X de tantale pour 33% de peroxyde.On peut évidemment utiliser des poudres d'autres métaux réfractaires tels que le tungstène, le molybdène, le thorium, le titane, le zirconium ou des mélanges de ces métaux à la place du tantale, et,de même,on peut utiliser à la place du peroxyde de baryum d'autres maté riaux émissifs, comme par exemple des compositions de métaux alcalino-terreux, tels que des oxydes, des peroxydes et des nitrates de baryum, des oxydes, des peroxydes et des nitrates de baryum en combinaison avec un oxyde de calcium, un oxyde de strontium et du bioxyde de zirconium, ou des composés de métaux alcalins, tels que des composés de lithium, de césium, de sodium et de potassium. On ajoute généralement des mélanges de composés de calcium, de strontium et de zirconium aux composés de baryum pour retarder l'émission des électrons de l'électrode fondue terminée.Cependant, il faut noter également que l'augmentation en quantité des composés de calcium, de strontium et de zirconium tend à élever la fonction de travail de sortie de l'électrode fondue résultante. Il faut noter ici que pour former l'électrode à gradient de densité, il faut contrôler la vitesse de la réaction exothermique utilisée pour fabriquer l'électrode car,si la vitesse de réaction est trop grande, beaucoup de matière gicle et est perdue. Par contre, si la vitesse est trop lente,le gradient de densité de l'électrode finale est trop faible, la structure de l'électrode étant pratiquement homogène. Une structure homogène a une efficacité inférieure à celle d'une structure à gradient. En outre, si la vitesse de réaction est trop lente, l'électrode aura une tension d'allumage plus grande car il lui faudra plus de temps pour passer de l'état de décharge à l'état d'arc à cause de sa surface plus uniforme qui manque d'aspérités pour déclencher le fonctionnement en arc. Il faut aussi noter tout de suite que, bien qu'on puisse utiliser d'autres poudres de métaux réfractaires tels que le thorium et le titane pour fabriquer l'électrode fondue, ces poudres ont un plus grand effet exothermique que, par exemple, le tantale. Alors, bien qu'on puisse aussi utiliser comme matériau émissif du peroxyde de baryum, il peut être avantageux d'utiliser une plus grande quantité en poids de poudre de zirconium et une quantité plus faible de peroxyde de baryum ou d'un autre matériau alcalinoterreux ou alcalin que si l'on prend pour matériau réfractaire du tantale. On obtient aussi une vitesse de réaction satisfaisante, en utilisant la même quantité en poids de poudre de zirconium que de poudre de tantale, si l'on utilise l'oxyde moins réactif du baryum ou d'un autre alcalinoterreux à la place du peroxyde plus réactif du même alcalino-terreux. De la même façon, on a trouvé que les métaux de transition, tels que le nickel et le fer, qui ont un pouvoir exothermique plus faible que celui du tantale, peuvent également être utilisés pour former une cathode froide. Dans ce dernier cas, on peut utiliser soit une plus grande quantité de peroxyde de baryum ou d'un autre alcalino-terreux qu'avec du tantale, ou bien un corps plus actif que le peroxyde comme,par exemple,le nitrate de baryum à rapport de poids constant.En général, bien qu'on ait indiqué plus particulièrement des proportions en poids de 67% pour le métal réfractaire et de 33; pour le composé alcalino-terreux, l'expérience a montré que des proportions allant de 50% à 80% pour la poudre de métal réfractaire et de 50% à 20% pour le composé d'alcalino-terreux convenaient bien pour des vitesses de réaction acceptables et, donc, des électrodes fondues terminées satisfaisantes. Si l'on revient à la fabrication, le mélange indiqué ci-dessus est préparé en écrasant deux parties, en poids, de poudre de tantale pour une partie de peroxyde de baryum au moyen de galets de silice dans un mortier de porcelaine classique pendant une heure, par exemple. On va maintenant décrire le premier exemple de réalisation d'électrode suivant l'invention en se reportant à la Fig. 1. La poudre mélangée 1 est placée dans une coupelle de fer 2, qui a un diamètre et une hauteur de 6 mm environ. On peut utiliser pour la coupelle au lieu du fer, d'autres matériaux comme du fer nickelé, du tantale, du tungstène ou même du molybdène. Un fil métallique 3 a été fixé à la partie centrale de la coupelle, par exemple par une soudure par points, le métal du fil 3 pouvant être le même que celui de la coupelle. De 150 à 250 mg de poudre mélangée 7 sont placés dans la coupelle 2, puis on comprime le matériau au moyen, par exemple, d'un noyau lourd en acier, jusqu'à une pression de 70 à 300 kg/cm. Il faut noter que, même si ces limites sont larges, la valeur de la pression est importante.Comme on l'a déja dit, la vitesse de la réaction exothermique contrôle le gradient de densité de l'électrode terminée et il est clair que le degré de compression de la poudre a une influence sur la vitesse de la réaction. On place ensuite la coupelle sur un support isolant convenable 4 qui peut être en un matériau isolant tel que du verre ou de la ceramique, ce support comportant un passage pour le fil 3. On place un couvercle 5, en matériau isolant tel que du "transite" sur la coupelle 2, le couvercle 5 étant pourvu d'un trou 6 pour permettre l'échappement des produits gazeux de la réaction exothermique. puis on chauffe la coupelle 2 contenant la poudre 7 pour déclencher la réaction exothermique désirée entre le tantale et le peroxyde de baryum. Le chauffage peut être réalisé de nombreuses façons, par exemple avec un four enveloppant. On peut aussi utiliser la structure montrée comprenant une bobine 7 de chauffage HF entourant la coupelle de fer 2, ladite bobine 7 étant reliée à une source d'énergie électrique 8 par les conducteurs 9. Pour faire démarrer la réaction, il faut chauffer la poudre 1 jusqu a une température de 700 à 1000 OC environ, cette température étant supérieure à la température de fusion de la poudre de peroxyde de baryum. En utilisant la bobine 7, en tenant compte de l'impédance de la coupelle et de son contenu, la source 8 fonctionnant à une fréquence de 450 kHz fournit un courant d'environ 165 mA. On fait fonctionner la source 8 jusqu'à ce que la réaction démarre,ce que l'on peut observer à travers le trou 6 puisqu'il y a émission de lumiere. Une fois la réaction exothermique commencée, on peut couper la source 8 et la réaction se poursuit seule jusqu'à extinction, la durée de la réaction étant déterminée par la masse de la poudre 1 dans la coupelle 2. Une fois la réaction terminée et l'électrode refroidie, elle peut subir le traitement normal et être ensuite utilisée dans une lampe fluorescente. La Fig. 2 montre une électrode 10 terminée comprenant le mélange fondu il présentant une surface supérieure 12 en dents de scie, le contour général étant concave. L'aspect de la surface 12 est du, à la fois à l'échappement partiel des gaz causé par la réaction à travers le trou 6 et à la surpression desdits gaz dans la coupelle 2 sous le couvercle 5, le trou 6 empêchant la sortie totale des gaz par son faible diamètre de - mm environ.Le mélange fondu 11 a, comme on l'a dit, une structure à gradient de densité en masse, ce qui veut dire que, au voisinage de la surface 12, le mélange comprend des particules de 25 à 50 microns et environ 80% de vide, tandis qu'à l'intérieur du mélange 11, il devient graduellement de plus en plus dense quand on s'éloigne de la surface 12 avec des particules de l'ordre de quelques dizaines de microns et 10% de vide environ. La structure à gradient de densité facilite le passage des électrons de l'intérieur vers la surface, ce qui permet d'abaisser la tension d'allumage de la lampe dans laquelle on utilise cette cathode, la tension d'allumage ayant été expérimentalement déterminée autour de 4Gû à 450 V,ce qui est comparable à celle des cathodes hybrides. Les aspérités en dents de scie à la surface réduisent la durée de la transition décharge-arc à moins d'une demi-seconde, ce qui est comparable aux durées de transitions des cathodes chaudes et hybrides, en réduisant ainsi la pulvérisation. En outre, il faut noter qu'on a utilisé une quantité relativement grande de matériau alcalino-terreux pour fabriquer la cathode et qu'on atteint donc une durée de vie extrémement longue par rapport à celles des cathodes chaudes et hybrides. Il apparaît ainsi qu'on a réalisé une cathode froide pour lampe fluorescente qui est supérieure aux cathodes froides et hybrides actuellement connues. Pour réaliser le second exemple d'électrode à gradient de densité en forme de grain, on n' utilise paS comme dans le premier exemple, de récipient pour contenir la poudre, mais un moule comme le montre la Fig. 3. Le moule 21 comporte une cavité 22, dont le diamètre et la hauteur font environ 6 trpn chacun, prolongée par un trou borgne 23 débouchant au centre de la base de la cavité 22, le diamètre du trou 23 étant d'environ 6/10 de mm et sa longueur de 6 mm environ. Le moule 21 peut être fait d'un certain nombre de matières telles que la fonte, l'acier usiné, la céramique, etc. La Fig. 4 montre une vue agrandie de la partie du moule 21 qui comprend la cavité 22 et le trou 23. Une électrode en métal conducteur 24 est placée dans le trou 23. Le fil d'électrode 24 peut avoir un diamètre de 5/10 de mm et une longueur de 9 mm environ en sortant,au-dessus du trou 23,de 3 mm environ. Le métal de 24 peut être du nickel ou un autre métal convenable tel que le tungstène, le tantale, leurs alliages, des alliages de fer et de nickel, etc. Comme pour l'exemple de la Fig. 1, on prépare, de la même façon, un mélange de poudre d'un métal réfractaire ou de transition et d'une source de matériau émissif d'électrons. A titre d'exemple, bien que les autres proportions envisagées ci-dessus soient aussi valables, on prendra un mélange en poids de 67% de poudre de tantale et de 33% de poudre de peroxyde de baryum. On remplit alors la cavité 22 avec ce mélange qui est indiqué en 25 et 2 on comprime ce dernier à une pression de 70 à 300 kg/cm2, comme précédemment. On a montré ici un piston 26 pour exercer cette compression de 25 pour réduire son volume à la moitié du volume initial, le fil métallique 24 étant inséré dans le grain ainsi formé. Le grain comprimé 27 avec son fil 24 est montré à la Fig. 5. Le grain 27 est placé au centre d'une cavité 28, de 6 mm de diamètre et de 6 mm de hauteur, creusée dans un bloc de réaction 29 en métal conducteur tel que le graphite auquel la cathode fondue ne peut pas coller. Un couvercle plein 30 en même matériau que le bloc 29, soit ici en graphite, est placé sur la cavité 28 en la fermant hermétiquement. Une bobine HF 31, reliée par des fils 32 à un générateur HF 33, entoure le bloc 29 pour fournir l'énergie nécessaire pour déclencher la réaction exothermique attendue, comte précédemment. Ici également, le générateur 33 doit fournir l'énergie suffisante pour élever la température du grain 27 jusqu'à 700 OC ou 1000 OC. 33 peut fonctionner à 450 kHz et fournir à 31 un courant de 165 mA environ. Quand le grain 27 a atteint la température suffisante pour déclencher la réaction exothermique, un éclair lumineux peut être vu à travers une fenêtre du couvercle 30. On peut alors couper le générateur 33 et la réaction continue seule jusqu'à extinction, le grain refroidit pouvant alors servir après traitement normal comme électrode dans une lampe fluorescente. La Fig. 6 montre un grain ainsi fabriqué complètement terminé. Ce grain ou cathode 34 a l'allure générale d'un ellipsoïde et comporte de nombreuses aspérités en surface comme le montre 35. On a un vide 36 à l'intérieur 37 de 34 juste au-dessus du fil 24, ce vide ayant été causé par une explosion vers l'extérieur au cours de la réaction exothermique. La cathode 34 présente un gradient de densité en masse, c'est à dire que près de la surface 35, on a 80% de vides avec des particules de 25 à 50 microns et au centre 37, 10% de vides avec des particules de plusieurs dizaines de microns.Le grain cylindrique 27 prend au cours de la réaction la forme de l'ellipsoSde 34 car on nta prévu aucune possibilité d'échappement pour les gaz de réaction, ce qui entraîne une pression uniforme sur le grain, les aspérités du grain étant formé par les gaz s'échappant de l'intérieur de celui-ci. La cathode 34, comme 10, ayant une structure à gradient de densité, permet aux électrons de la traverser plus facilement, ce qui abaisse la tension d'allumage nécessaire jusqu'à 400 à 450 V comme pour les cathodes hybrides. Les aspérités de surface réduisent le temps de transition décharge-arc, et donc la pulvérisation de la cathode. La cathode 34 comprend une quantité relativement importante de matériau alcalino-terreux,ce qui augmente d'autant la durée de vie de la cathode. On peut donc constater que le second exemple de réalisation de cathode froide prévue pour être utilisée dans une lampe fluorescente est supérieur aux cathodes froides et hybrides connues dans la technique jusqu'à ce jour. Dans beaucoup d'applications, il peut être préférable d'utiliser la cathode 34 au lieu de la cathode 10 car on rencontre moins de pulvérisation dans la première que dans la seconde, étant entendu toutefois que la pulvérisation dans la seconde est très inférieure à ce qu'elle est dans les cathodes froides connues. Cela est du au fait que le matériau émissif de la cathode d est maintenu dans un récipient,ce qui n'est pas le cas pour la cathode 34. Aussi, aucun atomes de récipient ne peut être éjecté pendant la période de transition décharge-arc de 34. Il en résulte comme avantage moins de noircissement dans les lampes utilisant des cathodes 34 et une durée de vie plus grande car il n'y a pas ernpo' En ce qui concerne le troisième exemple de réalisation, comme pour celui de la Fig. 1, on prépare, de la même façon, un mélange de poudre d'un métal réfractaire ou de transition et d'une source de matériau émissif d'électrons. Comme dans les deux premiers exemples, bien que d'autres proportions envisagées ci-dessus puissent être utilisées, on utilise un mélange en poids de 67% de poudre de tantale et de 37X de poudre de peroxyde de baryum. La Fig. 7 montre un moule coupé 41 comprenant les parties 42 et 43. Le moule comporte une cavité 44 de 8 mm de diamètre pour 6 mm de profondeur environ. Dans la partie centrale du fond de la cavité 44, on a un trou 45 d'environ 0,6 mm de diamètre pour 6 mm de profondeur. Le fond de la cavité 44 est un peu arrondi sur les bords. Bien qu'on ait prévu un moule 41 coupé, on aurait pu utiliser un moule en une seule pièce, mais un moule coupé permet un démoulage plus facile du grain formé après la réaction exothermique que l'on verra après. Le moule 41 est construit en matériau conducteur auquel l'électrode en grain fondue n'adhère pas, ce matériau conducteur étant, par exemple, du graphite. La Fig.8 montre le moule 41 dont la cavité 44 est remplie du mélange préparé indiqué en 46. Dans le trou 45, on a placé un fil métallique 47 qui va servir de fil de connexion pour l'électrode terminée et qui peut être en métal convenable tel que du nickel, du tungstène, du tantale, du fer ou leurs alliages. Le diamètre de 47 est d'environ 0,4 mm et sa longueur de 9 mm avec 3 mm environ dépassant hors du trou 45 et pénétrant dans le mélange 46. L'extrémité supérieure du fil 47 est aplatie come la tête d'une pointe d'environ 0,8 mm de diamètre, cette tête ayant pour effet d'assurer une meilleure liaison entre le fil 47 et le grain fondu. Une fois que le mélange de poudre 46 a été placé dans la cavité 44, il est comprimé à une pression de 70 à 300 kg/cm de la même manière que pour les deux premiers exemples de réalisation au moyen, par exemple,d'un plongeur lourd en acier. La quantité de poudre placée dans la cavité est de 150 à 250 mg de manière que le niveau du mélange, une fois comprimé, soit à 0,8 ni environ au-dessous du bord. On place sur la cavité 44 contenant la poudre 46 un couvercle 49 fait en un même matériau que le moule, ici en graphite, et présentant une surface inférieure un peu concave. Le couvercle 49 est percé d'un orifice 50 en son centre, l'orifice 50 ayant un diamètre d'environ 0,8 mm. L'orifice 50 laisse échapper les gaz produits par le mélange 46 au cours de la réaction exothermique. Le mélange peut alors être chauffé pour déclencher la réaction exothermique entre le tantale et le peroxyde de baryum. La chaleur nécessaire peut être produite comme dans les deux exemples de réalisation précédents avec une bobine HF 51 entourant le moule 41, la bobine 51 étant reliée d une source 52 d'énergie électrique par des conducteurs 53. Ici,également, la température de démarrage de la réaction peut être entre 700 et 1000 C la source 52 peut fonctionner à 450 kHz en fournissant un courant d'environ 165 mA. La source 52 sera en fonctionnement jusqu a ce que la réaction exothermique commence, ce que l'on peut observer à travers le trou 50 car il se produit un éclair lumineux. Une fois la réaction commencée, on peut couper la source 52, comme dans les deux premiers exemples. La Fig. 9 montre la cathode froide du type à grain fondu ayant une structure à gradient de densité en masse, une fois la réaction terminée. La cathode 54 présente une surface supérieure pratiquement conique 56 et une paroi cylindrique 57. La surface conique 55 comporte de nombreuses aspérités tandis que l'intérieur de la cathode 54 au-dessus de la tête du fil 47 présente un vide du à une explosion vers l'extérieur au cours de la réaction. La cathode 54 à une structure à gradient rie densité ce qui veut dire que la partie supérieure 55 contient des particules de 25 à 50 microns et 80% de vides tandis que les parties latérales et le fond du grain contiennent des particules de plusieurs dizaines de microns et 10% de vides environ. La structure et la forme particulières de la cathode 54 sont dues aux dimensions et à la forme du mélange 46 de poudre comprimée, au fait que ce mélange est enfermé dans la cavité 44, au fait que l'orifice 50 laisse passer les gaz de réaction, à la forme concave du fond de 44 et, bien sQr, aux forces d'expansion appliquées au grain au cours de la réaction. La structure à gradient de densité en masse de la cathode 54 facilite, comme dans les cathodes 10 et 34, le passage des électrons émis et sa surface couverte d'aspérités réduit aussi le temps de transition décharge-arc. Ces deux facteurs permettent d'abaisser la tension d'allumage des lampes à environ 400 à 425 V, comme le montre l'expérience, ce qui est comparable à la tension d'allumage de la cathode 34. En outre, la réduction du temps de transition due aux aspérités permet de réduire la quantité de matériau nulvérisé de la cathode ; de même, puisque les surfaces latérales et le fond dela cathode sont lisseg et den.,es,par rapport à la surface SrpdrieUre.55, l'alimenstation électronique n a lieu au a pam;*r d- cette surface . La pulvérisation ee 54 est donc inférieure à de de 34 en entralnant moins de noircissement. Le fait que la surface latérale et le fond sont lisses offre un avantage sur le plan structure par rapport à la cathode 34. De plus, l'utilisation d'un fil 47 terminé par une tête aplatie offre une meilleure connexion électrique entre le fil et le grain. La quantité relativement importante de matériau émissif procure à la cathode une durée de vie relativement longue. On voit donc que le premier objectif concernant la construction d'une cathode froide utilisable dans les lampes fluorescentes de qualité améliorée par rapport aux cathodes froides et hybrides existantes a été atteint. Bien qu'on ait pu déduire de la description ci-dessus que la cathode 54 est supérieure à la cathode 34 à cause drune moindre pulvérisation et d'une meilleure structure mécanique, il peut y avoir avantage à utiliser la cathode 34 quand il semble plus avantageux d'avoir une durée de vie plus longue plutôt que de rechercher un moindre noircissement. En effet, 34 a une durée de vie plus longue car elle comporte des aspérités sur toute sa périphérie alors que 54 est lisse sur les côtés et derrière. Il faut aussi noter qu'on a vérifié que les trois structures de cathodes sont relativement stables à l'air après leur activation, c'est-à-dire qu'elles restent activées pendant au moins une heure si on les maintient, après activation,dans de l'air relativement sec à un degré d'humidité de 1%. C'est pourquoi, les cathodes de l'invention sont également très améliorées par rapport à celles de l'art antérieur. Elles sont aussi susceptibles d'être fabriquées en série. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits cidessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il faut comprendre clairement que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1) Electrode contenant un mélange fondu de métal et d'un matériau émissif d'électrons, caractérisée en ce que le dit mélange fondu présente un structure à gradient de densité en masse. 2) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit métal est un métal réfractaire choisi, par exemple, dans le groupe comprenant tungstène, tantale, molybdène, thorium, titane, zirconium et leurs mélanges. 3) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau émissif d'électrons est un alcalino-terreux choisi, par exemple, dans le groupe comprenant les oxydes, peroxydes et nitrates de baryum et les oxydes, peroxydes et nitrates de baryum en combinaison avec l'oxyde de calcium, l'oxyde de strontium et l'oxyde de zirconium. 4) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau émissif d'électrons est un alcalin choisi, par exemple, dans le groupe des composés de lithium, de césium, de potassium et de sodium. 5) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit métal est un élément de transition choisi, par exemple, dans le groupe du nickel et du fer. 6) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit mélange fondu résulte d'une réaction exothermique dans un mélange de poudres contenant une poudre dudit métal et une poudre dudit matériau émissif d'électrons. 7) Electrode suivant la revendication 6, caractérisée en ce que ladite poudre de métal comprend de la poudre de tantale et en ce que ladite poudre de matériau émissif comprend de la poudre de peroxyde de baryum, ladite poudre de tantale représentant en poids entre 60 et 70% du mélange et ladite poudre de peroxyde de baryum entre 40 et 30% du mélange. 8) Electrode suivant la revendication X, caractérisée entre qu'elle comprend, de plus, un récipient conducteur en coupelle contenant ledit mélange fondu dont une surface est libre, et un fil de connexion relié audit récipient, la surface libre ayant une densité faible par rapport au reste du mélange fondu et étant couverte d'aspérités. 9) Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un fil de connexion relié audit mélange fondu qui le supporte, l'extérieur du mélange ayant une densité faible par rapport à l'intérieur et la surface étant couverte d'aspérités. lO) Méthode de fabrication d'une électrode réalisée suivant la revendication 1, caractérlsée en ce qu'elle comporte une phase de chauffage d'un mélange de poudres comprenant une poudre de métal et une poudre de matériau émissif dtélectrons Jusqu'à une température supérieure au point de fusion dudit matériau émissif et Jusqu'd ce qu'une réaction exothermique commence, ladite réaction continuant seule jusqu'à s'éteindre pour obtenir un mélange fondu à structure à gradient de densité en masse. 11) Méthode de fabrication d'une électrode suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, une phase de compression dudit mélange de poudres à une pression allant de 70 à 300 kg/cm2 avant ladite phase de chauffage. 12) Méthode de fabrication d'une électrode suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, une phase de déport dudit mélange de poudres dans un récipient avant ladite phase de compression. 13) Méthode de fabrication d'une électrode suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, une phase de dépôt dudit mélange de poudres dans la cavité d'un moule muni d'un trou au fond dans laquelle on a introduit un fil qui est ainsi pris dans le corps dudit mélange.