Brevet FR2657722A1 — publié le 19910802

Cathode de réserve et son procédé de fabrication L'invention concerne une cathode de réserve apte à être utilisée dans un tube à rayon cathodique et un procédé de fabrication de la cathode de réserve. Les dimensions et la résolution des téléviseurs tendent actuellement à augmenter. Une cathode de réserve utilisable pour les tubes à rayon cathodique de tels téléviseurs doit pouvoir satisfaire aux conditions d'une émission d'électrons en continu avec des densités de courant élevées et une longue durée de vie. Jusqu Ta' présent la cathode de réserve classique représentée à la figure 1 comprenait typiquement une matrice poreuse de tungstène imprégnée avec un aluminate de calcium et de baryum (Ba0-Ca0-A1203) ladite matrice I étant contenue dans un réservoir 2 en métaux réfractaires tels que le molybdène et le tantale, un manchon cylindrique 3 à l'intérieur duquel le réservoir 2 est fixé en partie supérieure et ltélément chauffant 4 en partie inférieure.La matrice de tungstène est réalisée en compactant une quantité de poudre de tungstène et en frittant la masse à une température comprise entre 1900"C et 2300"C. Le réservoir 2 avec la matrice 1 fixée en son intérieur est inséré dans le manchon 3 affleurant les bords supérieurs et est soudé par une technique de soudage par laser Une couche d'un métal du groupe du platine par exemple Ir, Os, Ru et Re peut etre déposée sur la surface d'émission de la matrice 1 pour améliorer son émissivité électronique. Une telle cathode de réserve est capable d'émettre une grande densité de courant, mais on la met en oeuvre à une haute température avec une faible efficacité de transfert de chaleur, car la chaleur provenant de ltélément chauffant 4 ntest pas efficacement transférée à la surface d'émission électronique de la matrice I du fait qu T un espace existe entre la matrice 1 et le réservoir 2. En outre, espace peut augmenter de par la différence des coefficients de dilation thermique du réservoir et de la matrice. Un but de l'invention est de créer une cathode de réserve avec une efficacité de transfert de chaleur améliorée qui ne comprend pas de réservoir pour la matrice. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de la cathode de réserve en grandes quantités à faible coût. Pour atteindre ces buts, la présente invention fournit une cathode de réserve comprenant une matrice poreuse de tungstène qui est imprégnée avec un matériau de cathode actif, un manchon pour supporter la matrice et un élément chauffant dans le manchon pour chauffer la cathode de manière à activer le matériau d'émission électronique, caractérisé par le fait que ladite matrice imprégnée est revêtue sauf sur une surface d'émission électronique d'une couche pelliculaire métallique réfractaire. Le revêtement est de préférence réalisé par pulvérisation à plasma de métaux réfractaires choisis dans le groupe comprenant Mo, Ta et W. Suivant la présente invention, un procédé de fabrication d'une cathode de réserve avec une efficacité de transfert de chaleur améliorée comprend les étapes consistant à former une matrice poreuse de tungstène en compactant une quantité de poudre de tungstène, fritter la matrice compactée et imprégner la matrice frittée avec un matériau de cathode actif fondu de préférence à base d'aluminate de baryum et de calcium (Ba0-Ca0-Al203) en atmosphère réductrice et placer la matrice dans le manchon, caractérisé par le fait qutil comprend une étape consistant à revêtir la matrice imprégnée, sauf sur une surface d'émission électronique, avec un métal réfractaire notamment choisi dans le groupe comprenant Mo, Ta et W avant de fixer la matrice dans le manchon. Le revetement par diffusion de la fine couche pelliculaire métallique réfractaire sur les surfaces des côtés et du fond de la matrice pour remplacer le réservoir classique améliore l'efficacité du transfert de chaleur à partir de l'élément chauffant jusqu'à la surface d'émission de la matrice et empêche la formation d'un espace entre la matrice et la couche pelliculaire déposée sous une température d'activation élevée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront mieux dans la description qui suit en référence aux dessins annexés dans lesquels des chiffres identiques se rapportent à des parties identiques et dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'une cathode de réserve classique telle que décrite précédemment la figure 2 est une vue schématique illustrant le procédé suivant la présente invention de revêtement de la matrice de tungstène avec des métaux réfractaires par des techniques de pulvérisation à plasma dans un dispositif de revêtement conventionnel la figure 3 est une vue schématique en coupe montrant la structure de la matrice revêtue de l'invention les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe de cathodes de réserve selon l'invention comportant chacune une matrice revêtue la figure 6 est une vue schématique en coupe de la matrice revêtue insérée dans un anneau suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Selon les figures 2 et 3, la matrice 1 est typiquement formée en compactant sous forme de pastille une quantité de poudre de tungstène et en frittant la masse à une température comprise entre 1900 OC et 2300 C. La matrice 1 est imprégnée avec un matériau de cathode actif par exemple Ba0-Ca0-A1203. La chambre à vide 17 d'un dispositif de revêtement classique est munie d'une plaque 15 ayant une pluralité de trous pour les matrices à revêtir. Le diamètre des trous est inférieur à celui de la matrice.Lorsque la chambre à vide 17 est évacuée par un moyen de pompage non représenté à travers le tube d'aspiration 16 à une pression d'environ 10 3 torr (10 mbar), les matrices placées sur la plaque en correspondance avec les trous de celle-ci sont aspirées contre elle et maintenues en position. Ensuite, un métal réfractaire est pulvérisé sur les surfaces de la matrice 1 pour obtenir une matrice de cathode 10, revêtue de minces couches pelliculaires 7 et 7', servant de réservoir. La couche 7 a de préférence une épaisseur comprise entre environ lpm et 0,O1mm et la couche 7' a de préférence une épaisseur comprise entre environ 0,lum et 0,05mm. Si les couches sont trop épaisses, l'efficacité du transfert de chaleur est abaissée tandis que, si les couches sont trop minces, il y a un risque de fissure. La plaque 15 est de préférence en téflon de manière à supporter la température élevée des métaux déposés ctest-à-dire environ 200"C à 300"C. La figure 4 représente une cathode dans laquelle la matrice 1 revêtue de métaux réfractaires 7, 7'selon l'invention est insérée dans un manchon 13 affleurant le bords supérieur de celui-ci et fixée par une technique de soudage par laser. La figure 5 montre une autre cathode dans laquelle la matrice revêtue 10 de l'invention est fixée à la surface supérieure d'une plaque prévue sur le manchon 13 sans autres moyens de chauffage auxiliaires. Dans ce type de cathode la technique antérieure utilise des fils de chauffage auxiliaire disposés entre la matrice et la surface supérieure de la plaque du manchon. La figure 6 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la matrice de cathode 20 est différente de la matrice de cathode 10 de la figure 3 en ce que la matrice imprégnée I est d'abord insérée dans un anneau 8 en un métal réfractaire et qu'ensuite la surface inférieure de l'anneau 8 avec la matrice imprégnée 1 insérée à l'intérieur est revêtue avec un métal réfractaire 7 suivant le même procédé de revêtement que celui décrit en référence à la figure La cathode ayant la matrice de tungstène revêtue avec un métal réfractaire selon la présente invention a ure efficacité de transfert de chaleur améliorée en comparaison avec la cathode de l'art antérieur qui a une matrice maintenue dans un réservoir.En d'autres termes, l'élément de chauffage 4 dans la cathode de la technique antérieure doit être chauffé à une température de 1200"C pour chauffer une surface d'émission électronique à sa température d'activation de 10000C. Mais, selon la présente invention, une telle température d'activation de la surface d'émission de la cathode peut être obtenue en chauffant 11 élément 4 à seulement 11000C. Selon la présente invention, ltefficacité du transfert de chaleur est améliorée puisqu'il n'y a pas d'espace entre la matrice 1 et les couches de revêtement métallique réfractaire 7 et 7' et ceci contribue à une émission électronique uniforme à partir de la surface d'émission de la cathode. Rien que l'invention ait été représentée et décrite en référence à des modes de réalisation particuliers, l'homme de l'art comprendra qu il est possible d'effectuer des modifications de forme et de détails sans sortir ni du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Cathode de réserve comportant une matrice de métal poreuse imprégnée avec un matériau de cathode actif, un manchon pour supporter la matrice imprégnée et un élément chauffant contenu dans une cavité inférieure du manchon, caractérisée par le fait que ladite matrice imprégnée (1) est revêtue d'une mince couche pelliculaire métallique réfractaire (7, 7') sauf sur une surface d'émission électronique de la matrice. 2. Cathode de réserve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit métal réfractaire est choisi dans le groupe comprenant le molybdène, le tantale et le tungstène, et en ce que la couche (7') déposée sur la surface de côté de la matrice a une épaisseur d'environ 0,1 pm à 0,05mm tandis que la couche déposée sur la surface inférieure de la matrice a une épaisseur comprise entre d'environ lijin à 0,îmm. 3. Cathode de réserve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite matrice imprégnée (1) est insérée dans un anneau en métal réfractaire (8) et une surface inférieure de la matrice est revêtue d'une couche métallique réfractaire (7) d'une épaisseur d'environ îiim à 0,1mm. 4. Procédé de fabrication d'une cathode de réserve comprenant les étapes consistant à : former une matrice en compactant une quantité de poudre de tungstène, fritter la matrice compactée sous atmosphère réductrice et imprégner la matrice avec du matériau de cathode actif fondu, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape consistant à revêtir la matrice imprégnée (1) avec un métal réfractaire (7, 7') sauf sur une surface d'émission électronique avant de fixer la matrice imprégnée dans un manchon (13).