Brevet FR2496336A3 — publié le 19820618

FR 2496336 A3 19820618 FR 8026681 A 19801216 La présente invention concerne la technique des faisceaux électroniques et a notamment pour objet un ensemble cathodique pour émetteur d'électrons. L'iXvention peut être utilisée pour créer des appareils formant un faisceau électronique en particulier pour un canon électronique de soudage. On utilise largement,dans l'industrie moderne, la technique des faisceaux électroniques, dont l'appareil principal est un émetteur d'électrons formant un faisceau électronique dont la puissance peut, selon le problème à résoudre, varier dans- une plage étendue allant de quelques fractions à des dizaines de kilowatts. L'éléments principal d'un tel émetteur est l'ensemble cathodique, qui comporte une cathode installée dans un support spécial en matériau à forte émission, un élément de fixation et un moyen de chauffage. Le fonctionnement de la cathode est particulièrement efficace en régime de gradient de température radial de valeur minimale. Ceci assure un échauffement uniforme et constant de la surface active de la cathode, une émission stable, et par conséquent, des caractéristiques stables du joint soudé obtenu. On connaît un groupe énergétique d'appareils à faisceau cathodique, dans lesquels on emploie des cathodes à chauffage indirect (voir, par exemple, l'ouvrage de Tchvertko A.I. "Equipements pour le soudage électronique", ed. Naoukova doumka, Kiev, 1973,pp.91-95). Dans ces appareils, la cathode, en forme de disque, est placée à l'intérieur d'un support cylindrique creux et est fixée dans ledit support soit par un moyen mécanique (dudgeonnage), soit à l'aide de pièces de fixation en forme de douille ou d'anneaux d'écartement. Dans les ensembles cathodiques utilisés dans d'autres appareils électroniques, la cathode se présente sous la forme d'un cylindre creux en matière à forte émission, dans lequel est monté à la presse un moyen de chauffage (voir, par exemple, le brevet de la RDA, ci. Q1 jl/20, N 88149, demande de brevet déposée le 8.04.71, publiée le 20.02.72). L'inconvénient des ensembles cathodiques indiqués réside dans le fait que ia surface dc contact entre la cathode, son support et l élément de fixation peut atteindre plus de 55 % de la surface totale de ce dernier. Ceci entrasse une évacuation de chaleur intense des sur- faces de la cathode qui se trouvent en contact avec les autres éléments. De ce fait,l'émission des électrons devient moins stable ets par conséquent, la qualité du joint obtenu se dégrade. Pour maintenir a un niveau constant la température de travail de la cathode, on est obligé de dépenser pour son réchau-f-femerft beaucoup d'énergie. D'autre part, le contact entre la cathode et le support provoque un accroissement du gradient de température du centre de la cathode -vers ses bords, ce qui favorise la corrosion de la cathode, l'apparition de fissures, craquelures ou bêlures et sa mise.hors service. L'irrégularité de l'émission influe sur la qualité du joint soudé, car le faisceau d'électrons "mou" est propice à l'apparition de défauts sous forme de pores et de discontinuités dans la structure. La présente invention se propose d'éliminer les inconvénients mentionnés. A cette fin, l'invention vise un ensemble cathodique dans lequel l'évacuation de la chaleur de la cathode serait réduite grâce à une diminution de l'aire de contact entre sa surface, d'une part, le support et l'élément de fixation, d'autre part. Ce problème est résolu à l'aide d'un ensemble cathodique pour émetteur électpcnique à cathode a chauffage indirect, du type comportant une cathode discoïde fixée sur un support par des éléments de fixation, et un moyen de chauffage, ledit ensemble cathodique étant, selon l'invention, caractérisé en ce que le support est réalisé sous la forme d'un cône creux tronqué. I1 est avantageux de monte à 1'intérieur dudit cône tro;quJ, coaxialement à celui-ci, une douille à paroi mince servan-t d'élément de fixation de la cathode, fabrique en un matériau difficilement fusible et se présentant sous forme d'un cône tronqué pourvu de contacts élastiques dépassant en saillie du c8té de la petite base dudit cône. L'ensemble cathodique proposé pour émetteur électronique permet de réduire de quatre fois la surface de contact entre la cathode d'une part,et d'autre part le support et les éléments de fixation. De plus, la puissance nécessaire au chauffage de la cathode peut être réduite de moitié, tout en maintenant stable la surface de la cathode. La diminution de l'extraction de chaleur réduit le gradient de température dans le corps de la cathode et assure une émission uniforme d'électrons sur sa surface active, ce qui, à son tour, assure une qualité stable du joint soudé-obtenu. La réalisation de l'élément de fixation sous la forme d'une douille creuse à paroi mince assure un accroissement de la durée de service de la cathode et son remplacement aisé en cours d'exploitation. Les avantages cités permettent de réduire notablement le risque de formation,dans le joint soudé, de défauts dus à l'instabilité du faisceau électronique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs avec références au dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue générale de l'en- semble cathodique pour émetteur électronique, selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe de l'ensemble cathodique selon l'invention - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément de fixation sous forme d'une douille à paroi mince. L'ensemble cathodique pour émetteur électronique selon l'invention comporte une cathode discoSde 2 montée dans un support 1 (figure 1) coaxialement à celui-ci, avec un élément de fixation 3 et un moyen de chauffage 4 (figure 2). Le support 1 (fgures1 et 2) de la cathode discorde 2 est réalisé sous forme d'un cône tronqué creux dont le bord d'au moins l'une des bases (dans l'exemple considéré, celui de la petite base 6, figure 2) est replié de façon à former un rebord ou bride dirigé vers l'intérieur, tandis que l'élément de fixation 3 est réalisé sous forme d'une douille à paroi mince en matériau diffîciement fusible, ayant elle aussi la forme d'un cône tronqué et pourvue de contacts élastiques 7 dépassant en saillie du côté de la petite base du cône. L'ensemble cathodique pour émetteur électronique fonctionne comme suit. Lorsque la tension de travail fournie par un redresseur ou par une autre source d'alimentation (non représentés sur le dessin) est appliquée au moyen de chauffage 4 et à la cathode 2, commence l'émission thermo-ionique par le moyen de chauffage 4. Le bombardement actif, par ces électrons, de la surface de la cathode discorde 2 provoque son échauffement jusqu'à une température correspondant à 1 émission thermo-ionique de sa surface. Par exemple,pour les cathodes en hexaborure de lanthane Ttr = 1300 à 18000C La cathode dscoide 2 (figures 1, 2) est placée à l'intérieur du support de la cathode, de telle manière que la surface de travailclr3a cathode discoïde 2 coïncide avec le rebord 5 de la petite base C du support conique 1 de la cathode discoide 2. L'aire de contact de la surface active de la cathode discorde 2 est limitée à la largeur du rebord 5 et peut être de quelques fractions de millimètre. Le contact etre la surface latérale de la cathode discorde 2 et le support 1 est totalement absent grâce à la forme du support 1. La fixation de la cathode discoIde 2 en position de travail est réalisée à l'aide de l'élément de fixation 3 sous forme d'une douille conique à contacts élastiques 7 dépassant en saillie du ctté de sa petite base 6. L'aire de contact entre l'élément de fixation 3 et la cathode 2 est de quelques centièmes de millimètre carré. Grâce à l'absence de contact entre les surfaces latérales de la cathode discorde 2 et le support 1, toute la surface de la cathode 2 possède une température identique, ce qui assure une émission d'électrons stable et réduit la probabilité de formation de craquelures ou analogues dans le corps de la cathode 2. La faible extraction de chaleur aux endroits de contact entre la cathode 2 et rebord 5 du support 1 ne provoque pas de modifications sensibles de la température de la cathode 2. il en résulte que la puissance consommi pour le réchauffement de la cathode discorde 2 jusqu'à l'obtention de la température de travail est de moitié inférieure. à celles des ensembles cathodiques pour émetteurs d'électrons connus. Ainsi, ensemble cathodique conforme à l'invention est très économique et permet d'obtenir. des joints soudés de haute qualité pendant une longue durée de service. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits- et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Ensemble cathodique pour émetteur d'électrons à cathode à chauffage indirect, du type comportant, montés sur un support (î), ume cathode discorde (2) avec des éléments de fixation (3) et un moyen de chauffage (4), caractérisé en ce que le support (i) a la forme d'un cône tronqué creux dont le bord d'au moins l'une des bases est plié de façon à former un rebord ou bride (5) dirigé vers l'intérieur dudit cône. 2. Ensemble cathodique pour émetteur d t électrons selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'intérieur dudit cône tronqué, coaxialement à celui-ci, est montée une douille (3) à paroi mince constituant ledit élément de fixation de la cathode discorde (2) et est réalisée en un matériau difficilement fusible, sous la forme d'un cône tronqué muni de contacts élastiques (7) dépassant-en saillie du côté de la petite base (6) dudit cône.