Tube électronique La présente invention a pour objet un tube élec tronique.
La construction d'un tube électronique devant fonctionner avec une grande puissance et à haute fréquence est en quelque sorte paradoxal du fait que le mode de construction désirable pour une grande puissance est indésirable pour un fonctionnement à haute fréquence et vice versa. Ainsi, par exemple, les différentes électrodes du tube sont normalement chauffées en relation directe avec la quantité de puis sance à produire et à commander par le tube.
Dans les tubes de grande puissance, le chauffage des dif- férentes électrodes est donc élevé, de sorte que ces tubes doivent être capables de supporter un tel chauffage ou de dissiper rapidement la chaleur. Autrefois, cela était réalisé en utilisant de grandes et lourdes électrodes.
Or, dans les tubes électroni- ques pour hautes fréquences, il est désirable que les électrodes soient rapprochées, afin de réduire le temps de transit des électrons. à travers le tube et d'éviter des oscillations de Barkhausen et autres effets de charge spaciale qui ont tendance à se pro duire aux fréquences élevées.
En outre, les électro des et les supports doivent être petits et légers, afin de permettre un espacement réduit et de diminuer les pertes dues à l'inductance et à la capacitance entre électrodes. Ainsi donc, la grande puissance et la haute fréquence tendent à être incompatibles, au point de vue de la construction.
L'un des buts de la présente invention est de réaliser un tube électronique amélioré, capable de produire une grande puissance, à de hautes fré quences.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une seule forme d'exécution du tube objet de la présente invention. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un tube électronique constituant ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue agrandie de la partie 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue éclatée et en perspective d'un filament de chauffage et de rondelles en matière céramique constituant une partie d'un élément catho dique.
La fig. 5 est une vue éclatée et en perspective d'une broche de fixation et de centrage représentée à la fig. 1.
Le tube représenté à la fig. 1 est une tétrode capable de produire ou de commander une impor tante puissance. Le tube représenté comporte une enveloppe vidée de forme générale cylindrique et une anode extérieure.
La paroi extérieure de l'enveloppe se compose d'un empilage d'anneaux en matière céramique 11, 12, 13 et 14, avec- interposition de bagues métalli- ques 17, 1$, 19 et 21 constituant des bornes.. Une anode extérieure 22, en forme de coupe, constitue la partie supérieure de l'enveloppe et est supportée par une bague métallique de scellement 23.
Cette bague 23 est brasée par l'une de ses extrémités à une bague métallique 24 qui entoure la partie infé rieure de l'anode 22 et y est brasée. L'autre extré mité de la bague de scellement 23 est incurvée vers l'intérieur et -est brasée à l'anneau 14 et à un anneau semblable 26 en matière céramique. Il y a lieu de noter que l'anode 22 n'est pas directement jointe à l'anneau 26 de sorte qu'elle peut se déplacer par rapport à cet anneau durant l'expansion et la con traction thermique des parties présentant
des coeffi cients d'expansion et de contraction différents. Plu- sieurs canaux espacés 27 sont formés à l'extrémité inférieure de l'anode 22 en forme de coupe et ser vent à relier un espace 28, limité par la bague 23, à la partie intérieure de l'enveloppe. Par conséquent, il n'existe pas de différence de pression entre l'espace 28 et l'intérieur de l'enveloppe lorsque le tube est chauffé dans un four et vidé, les différentes parties étant ensuite brasées les unes aux autres. La partie supérieure de l'anode 22 porte un queusot 29 qui est, de préférence, recouvert par une calotte (non représentée).
Les anneaux en matière céramique 11, 12, 13 et 14, qui constituent la partie inférieure de l'enve loppe cylindrique, sont de préférence en une matière très réfractaire telle que de l'alumine ; ils sont métal lisés à leurs deux extrémités par un procédé appro prié, par exemple par frittage de molybdène et man ganèse en poudre.
Les bagues métalliques sont min ces et présentent une bonne conductivité électrique. Elles peuvent être, par exemple, en nickel. Les par ties empilées sont brasées entre elles, en utilisant un alliage à haute température, par exemple un alliage eutectique cuivre-or.
Les joints métalliques brasés forment de robus tes connexions métalliques et assurent un scellement étanche au vide de sorte que la paroi de l'enveloppe constitue un cylindre massif et extrêmement robuste. Les bagues 17, 18, 19 et 21 servent de conducteurs ; elles traversent l'enveloppe et vont vers les éléments logés à l'intérieur du tube.
Les électrodes disposées dans l'enveloppe com prennent un élément cathodique 31 ayant une sur face d'émission cylindrique 32 qui est de préférence du type à couche d'oxyde et qui est chauffée à l'aide du filament chauffant 33. L'élément cathodi que possède une grande surface d'émission, capable de fournir une grande puissance. Sa construction est robuste et il présente un rendement thermique rela tivement élevé.
L'élément cathodique comporte une pièce métal lique 30 en forme de coupe. Une couche d'oxyde déposée sur la surface extérieure de la paroi latérale de cette coupe constitue la surface d'émission 32. Un support tubulaire central 36 est monté à l'inté rieur de la pièce 30, coaxialement à celle-ci, à l'aide d'un disque métallique 37 soudé par points à l'une des extrémités du support, ce disque 37 étant lui-même soudé par points à la paroi terminale 38 dé la pièce 30.
La paroi 38 est inclinée pour permettre le mon tage d'une isolation thermique décrite plus loin.
Comme le montre la fig. 4, le filament chauffant 33 est disposé de façon à former une surface cylin- drique. Il fait des méandres le long de cette surface. En d'autres termes,
le filament chauffant comporte des parties rectilignes disposées longitudinalement sur cette surface cylindrique ainsi que des parties coudées 40 reliant les extrémités opposées de cha que partie rectiligne à des extrémités adjacentes de parties rectilignes voisines. Les parties coudées 40 s'engagent dans des disques en matière céramique 39 et 41 et sont beaucoup plus courtes que les par ties rectilignes.
Le filament chauffant 33 est donc maintenu à l'intérieur de la pièce 30 à l'aide des disques 39 et 41. Ces disques comportent une gorge annulaire 42 dans leur face interne, à proximité de la périphérie. Cette gorge sert à loger les parties coudées adjacentes 40 du filament chauffant.
Pour l'assemblage, la pièce 30 est tout d'abord disposée de telle manière que la paroi terminale 38 soit dirigée vers le bas et ensuite le premier des disques en matière céramique (41) est glissé sur le support 36 ; il vient se loger contre la paroi termi- nale 38. Le filament chauffant 33 est alors placé dans la pièce 30 et les parties coudées 40 sont intro duites dans la gorge 42 du disque 41.
L'autre disque en matière céramique 39 est ensuite introduit sur le support 36 et sa gorge 42 reçoit les parties coudées adjacentes 40 du filament chauffant 33. Un disque 43 est placé autour de l'extrémité du support 36 et est pressé contre le disque 39. Un sertissoir est alors introduit dans le support 36. Cet outil comporte une partie allongée qui traverse le support et qui taille une ouverture dans la paroi arrière de la pièce 30, afin de permettre le passage d'une broche, comme cela sera décrit plus loin.
Le sertissoir sert égale ment à sertir l'extrémité inférieure du support 36, de manière à emprisonner le disque 43 et à maintenir ensemble les différentes parties dont il a été question ci-dessus.
Les extrémités libres du filament chauffant 33 traversent des ouvertures 44 et 45 (fig. 4) ménagées dans le disque inférieur 39, afin de permettre d'éta blir la connextion du filament chauffant à une source de courant.
L'ensemble du filament chauffant et de la cathode est particulièrement robuste grâce au montage du filament 33 entre les disques 39 et 41, qui sont dis posés à l'intérieur de la pièce 30 de la cathode. Les disques 39 et 41 isolent le filament chauffant 33 par rapport à la cathode et assurent en outre une iso lation thermique aux deux extrémités du filament chauffant, ce qui tend à augmenter le chauffage de la paroi latérale de la cathode où se trouve la surface d'émission 32. Le rendement thermique de l'ensem ble de la cathode peut être encore augmenté par une isolation thermique supplémentaire, comme suit.
Un élément calorifuge 47 est placé dans la paroi terminale inclinée 38 de la pièce 30. Cet élément est constitué par plusieurs plaques circulaires 48 séparées par des plaques ondulées 49. Un disque 51 est disposé sur l'élément calorifuge et est maintenu en place à l'aide de languettes 52 pratiquées sur le pourtour de la paroi terminale inclinée 38 de la pièce 30.
L'extrémité libre de la pièce 30 est pourvue d'un mince manchon métallique 53 qui est destiné à réduire la conduction de chaleur hors de cette pièce. Ce manchon 53 est fixé à la surface intérieure de la pièce 30 et s'étend au-delà de l'extrémité de cette pièce. L'extrémité du manchon 53 est elle-même fixée à un- support cylindrique 54 de la cathode afin d'obtenir ainsi une. connexion électrique à haute fré quence avec la cathode tout en entravant le flux de chaleur provenant de cette dernière.
Un élément calorifuge 56, analogue à celui qui vient d'être décrit, est supporté par un épaulement annulaire 57 qui termine le support 54. 111 entrave la radiation de la chaleur dégagée à l'intérieur de la pièce 30, ce qui complète l'enceinte dans laquelle se trouve compris le filament de chauffage 33 qui est ainsi logé dans une sorte de four. Un manchon électriquement isolant 59 traverse l'élément calori fuge 56, dans l'axe de l'ouverture 45 ménagée dans le disque 39, et sert à isoler électriquement l'extré mité 61 du filament chauffant 33 vis-à-vis de l'élé ment calorifuge 56.
L'autre extrémité 62 du fila ment chauffant 33 passe directement par un trou ménagé dans l'élément calorifuge 56 et par un trou ménagé dans l'épaulement 57 du support 54, ce dernier trou étant en alignement avec le trou 44 du disque 39 ; cette extrémité est reliée électriquement au support 54.
On réalise de la sorte une cathode à grande surface d'émission, d'un rendement relativement élevé. En outre, cet assemblage est particulièrement robuste. Le filament relativement gros est disposé en méandres entre les deux disques en matière céra mique disposé aux deux extrémités du support 36. De ce fait, le filament chauffant ne risque pas de se rompre sous l'effet de vibrations mécaniques et de chocs.
L'ensemble du filament chauffant et de la cathode, y compris le support de cathode 54, est monté sur un support conique creux 66 dont la par tie inférieure élargie s'étend radialement et constitue la bague métallique 18 servant de borne, comme décrit plus haut. Le support 54 est fixé et relié élec triquement à la partie supérieure du support 66. Etant donné que l'une des extrémités du filament chauffant 33 est reliée électriquement au support 54, la borne 18 sert à la fois de borne de la cathode et de borne du filament chauffant 33.
Un deuxième support conique creux 67 est monté coaxialement dans le premier support 66, à distance de ce dernier. La partie inférieure élargie du support 67 constitue la borne 17, l'anneau en matière céramique 11 étant scellé entre cette borne et la borne 18 du premier support 66. Un support central 64 est relié électri quement et de manière étanche à la face interne du deuxième support 67 et s'étend vers le bas. De la sorte, le deuxième support 67 et le support central 64 constituent une paroi terminale de l'enveloppe vidée. Le support central 64 sert également de dispositif de centrage et donne la rigidité nécessaire à l'ensem ble des supports, comme on le verra ci-après.
Un conducteur souple 63 relie électriquement le deuxième support (67) et l'extrémité 61 du filament chauffant 33, la borne 17 et la borne 18 servant à amener la puissance nécessaire au chauffage du fila ment 33. La grille de commande est constituée par une cage de fils verticaux 71, d'une construction usuelle. Elle est montée coaxialement par rapport à la surface d'émission 32 de la cathode, les fils 71 étant fixés par leurs extrémités inférieures à un sup port cylindrique 72 dont l'extrémité inférieure élargie constitue la bague 19 servant de borne.
Les extré mités supérieures des fils 71 sont fixées à une calotte 73 ayant une ouverture centrale dans laquelle est maintenue une broche en matière céramique 74. La calotte est rendue solidaire de la broche 74 par l'intérmédiaire d'une bague métallique 75 brasée autour de la broche (fig. 1 et 5). L'extrémité de la broche est ensuite introduite dans le support cylin drique 36. Cette broche sert à centrer les éléments qui sont ainsi maintenus rigidement coaxiaux entre eux.
Grâce à cette construction, la grille de com mande peut être relativement rapprochée de la sur face de la cathode, sans risque de contact entre elles lors de vibrations. mécaniques ou de chocs.
La grille-écran est formée de barres plates 78, ce qui permet de rapprocher étroitement la grille de commande et la grille-écran tout en maintenant une faible capacité transversale et une faible interception d'électrons. Les barres 78 sont disposées verticale ment, parallèlement à l'axe du cylindre qu'elles délimitent (fig. 1, 2 et 3).
Ces barres sont fixées, à l'une de leurs extrémités, à une calotte 79, fixée elle-même à la broche 74 par une bague métallique 81, entourant la broche et brasée à la calotte 79. A leurs autres extrémités, les barres 78 sont fixées à l'extrémité supérieure d'un anneau 83. L'ensemble est supporté en montant l'anneau 83 sur une pièce cylindrique 84 dont l'extrémité inférieure est fixée à la bague métallique 21 servant de borne.
Les barres 78 sont maintenues en place par des pièces annulaires 88. Ces barres sont disposées de manière que leur face étroite 89 soit tournée vers le flux d'électrons, chaque barre 78 de la grille-écran étant alignée radialement avec un fil 71 de la grille de commande, de sorte que l'interception d'électrons est réduite au minimum.
Pour le montage, la grille- écran, y compris la calotte 79, est abaissée vers la broche, puis fixée à celle-ci et au support 83.
La grille-écran est placée aussi près que possible de la grille de commande ; l'alignement de chaque barre de la grille-écran avec un fil de la grille de commande permet de tirer profit de l'effet de concentration des électrons. par la grille de commande tout en. réduisant le nombre d'électrons qui pourraient heurter les. barres de la grille-écran. Il est évident que la dimension des barres de la grille-écran transversalement à la direc tion du flux des électrons doit être plus petite que le diamètre des fils de la grille de commande, car dans le cas contraire, les avantages de l'effet de con centration des électrons seraient perdus.
Si la grille écran était constituée par des fils de section circu laire, il faudrait qu'ils soient d'un diamètre compa rable à celui des fils de la grille de commande ; il en résulterait alors que la surface de leur section serait faible. Par contre, en utilisant des barres plates de section rectangulaire, cette section peut être beau coup plus importante que dans le cas précédent. L'épaisseur des barres étant proche du diamètre des fils de la grille de commande, il en résulte une inter ception minimum des électrons.
La largeur des barres est toutefois telle que la surface de la section est beaucoup plus grande que celle des fils de la grille de commande. De ce fait, la capacité de dissi pation de la chaleur que présentent les barres de la grille-écran est d'autant plus grande.
Les barres de la grille-écran présentent en outre l'avantage de fournir un effet d'écran plus intense que ne le feraient des fils de section circulaire. Cette augmentation de l'effet d'écran entraîne un fonction nement plus linéaire du tube électronique et une plus petite capacité entre la grille de commande et l'anode. Le champ électrostatique de l'anode ne peut pas pénétrer dans les interstices entre les barres adjacentes, du fait de leur largeur de sorte que la grille de commande exerce une commande plus linéaire des électrons émis par la cathode.
De plus, les barres diminuent l'angle sous lequel l'anode peut voir la cathode, ce qui réduit la capacité entre l'anode et la grille de commande.
Ces. facteurs permettent de rapprocher entre eux les divers éléments. du tube électronique de sorte que ce tube occupe proportionnellement un espace plus petit qu'un tube connu de même puissance. Le rap prochement des éléments ne diminue toutefois pas la puissance du tube, grâce à la disposition des grilles et à la surface d'émission relativement grande de la cathode. Enfin, le rapprochement des divers éléments réduit également la puissance nécessaire au fonc tionnement du tube. Le tube représenté possède des ailettes 91, dis posées à la surface extérieure de l'anode et qui four nissent une grande surface pour la dissipation de la chaleur.
La partie inférieure de l'enveloppe comporte un support 92 en forme de disque dont le bord périphé rique est brasé à un anneau '93 en matière cérami que. Cet anneau est principalement destiné à ren forcer le brasage entre l'anneau 11 en matière céra mique et la bague métallique 17 servant de borne. Les parties en matière céramique et les parties métal liques. n'ont pas les mêmes coefficients d'expansion de sorte que, sans la présence de l'anneau 93, le joint entre les éléments 11 et 17 ne serait pas suf fisamment robuste et étanche au vide.
Des trous 94 ,peuvent être ménagés dans le support 92 car celui- ci ne fait pas partie de l'enveloppe étanche au vide. Le support central 64 soutient une broche de gui dage et est brasé par son extrémité supérieure au support 67, comme décrit. A son extrémité infé- rieure, il est fixé au support 92, de sorte qu'il est rigidement maintenu dans le tube électronique.
Il va de soi que, bien que le tube à vide décrit soit en matière céramique et en métal, la disposi tion de la cathode et des grilles peut être employée pour d'autres types de tubes, par exemple pour des tubes en verre. On a ainsi réalisé un tube à vide amélioré, capa ble de produire et de commander une grande puis sance par unité de volume, avec une meilleure linéa rité. La puissance nécessaire au fonctionnement du tube est relativement faible, comparativement à celle qu'il fallait fournir à des tubes connus.
La grille- écran est construite de façon à présenter une dissi pation thermique relativement grande sans. que cela affecte les caractéristiques électriques. Grâce à sa construction la cathode présente un rendement rela tivement élevé et une grande surface d'émission.
Electronic tube The present invention relates to an electronic tube.
The construction of an electron tube to operate with high power and at high frequency is somewhat paradoxical as the desirable construction mode for high power is undesirable for high frequency operation and vice versa. Thus, for example, the various electrodes of the tube are normally heated in direct relation to the quantity of power to be produced and to be controlled by the tube.
In high power tubes, the heating of the different electrodes is therefore high, so that these tubes must be able to withstand such heating or to dissipate heat rapidly. In the past, this was done using large, heavy electrodes.
However, in electronic tubes for high frequencies, it is desirable for the electrodes to be close together, in order to reduce the transit time of the electrons. through the tube and to avoid Barkhausen oscillations and other space charge effects which tend to occur at high frequencies.
In addition, the electrodes and the supports must be small and light, in order to allow reduced spacing and to reduce losses due to inductance and capacitance between electrodes. Thus, high power and high frequency tend to be constructionally incompatible.
One of the aims of the present invention is to provide an improved electron tube capable of producing high power at high frequencies.
The appended drawing represents, by way of example, a single embodiment of the tube which is the subject of the present invention. Fig. 1 is a longitudinal section of an electron tube constituting said embodiment.
Fig. 2 is a sectional view along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is an enlarged view of part 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is an exploded perspective view of a heating filament and of ceramic washers constituting a part of a cathodic element.
Fig. 5 is an exploded perspective view of a fixing and centering pin shown in FIG. 1.
The tube shown in FIG. 1 is a tetrode capable of producing or controlling a large amount of power. The tube shown has an empty casing of generally cylindrical shape and an outer anode.
The outer wall of the casing consists of a stack of ceramic rings 11, 12, 13 and 14, with the interposition of metal rings 17, $ 1, 19 and 21 constituting terminals. An anode outer 22, cup-shaped, constitutes the upper part of the casing and is supported by a metal sealing ring 23.
This ring 23 is brazed by one of its ends to a metal ring 24 which surrounds the lower part of the anode 22 and is brazed there. The other end of the seal ring 23 is curved inwardly and is brazed to ring 14 and a similar ring 26 of ceramic material. It should be noted that the anode 22 is not directly joined to the ring 26 so that it can move relative to this ring during the expansion and thermal contraction of the parts presenting
different coeffi cients of expansion and contraction. Several spaced channels 27 are formed at the lower end of the cup-shaped anode 22 and serve to connect a space 28, limited by the ring 23, to the inner part of the casing. Therefore, there is no pressure difference between the space 28 and the interior of the casing when the tube is heated in an oven and emptied, the different parts then being brazed to each other. The upper part of the anode 22 carries a tail 29 which is preferably covered by a cap (not shown).
The rings of ceramic material 11, 12, 13 and 14, which constitute the lower part of the cylindrical casing, are preferably made of a very refractory material such as alumina; they are metalized at their two ends by an appropriate process, for example by sintering of molybdenum and man ganese powder.
The metal rings are thin and have good electrical conductivity. They can be, for example, nickel. The stacked parts are brazed together, using a high temperature alloy, for example a copper-gold eutectic alloy.
The brazed metal joints form strong metal connections and provide a vacuum tight seal so that the casing wall forms a massive and extremely strong cylinder. The rings 17, 18, 19 and 21 serve as conductors; they pass through the casing and go towards the elements housed inside the tube.
The electrodes arranged in the casing comprise a cathode element 31 having a cylindrical emission surface 32 which is preferably of the oxide layer type and which is heated by means of the heating filament 33. The cathode element that has a large emission surface, capable of delivering great power. Its construction is robust and it has a relatively high thermal efficiency.
The cathode element comprises a metal piece 30 in the shape of a cup. An oxide layer deposited on the outer surface of the side wall of this cup constitutes the emission surface 32. A central tubular support 36 is mounted inside the part 30, coaxially therewith, at the center. 'Using a metal disc 37 spot welded to one end of the support, this disc 37 itself being spot welded to the end wall 38 of the part 30.
The wall 38 is inclined to allow the mounting of thermal insulation described below.
As shown in fig. 4, the heating filament 33 is arranged to form a cylindrical surface. It meanders along this surface. In other words,
the heating filament comprises rectilinear parts disposed longitudinally on this cylindrical surface as well as bent parts 40 connecting the opposite ends of each rectilinear part to adjacent ends of neighboring rectilinear parts. The angled portions 40 engage in ceramic discs 39 and 41 and are much shorter than the straight portions.
The heating filament 33 is therefore held inside the part 30 by means of the discs 39 and 41. These discs have an annular groove 42 in their internal face, near the periphery. This groove serves to house the adjacent elbow portions 40 of the heating filament.
For assembly, the part 30 is firstly arranged such that the end wall 38 is directed downwards and then the first of the ceramic discs (41) is slid on the support 36; it is lodged against the end wall 38. The heating filament 33 is then placed in the part 30 and the bent parts 40 are introduced into the groove 42 of the disc 41.
The other ceramic disc 39 is then introduced on the support 36 and its groove 42 receives the adjacent bent portions 40 of the heating filament 33. A disc 43 is placed around the end of the support 36 and is pressed against the disc 39. A crimper is then introduced into the support 36. This tool has an elongated part which passes through the support and which cuts an opening in the rear wall of the part 30, in order to allow the passage of a pin, as will be described more closely. far.
The crimper is also used to crimp the lower end of the support 36, so as to trap the disc 43 and to hold together the various parts referred to above.
The free ends of the heating filament 33 pass through openings 44 and 45 (FIG. 4) made in the lower disc 39, in order to make it possible to establish the connection of the heating filament to a current source.
The assembly of the heating filament and the cathode is particularly robust thanks to the mounting of the filament 33 between the discs 39 and 41, which are arranged inside the part 30 of the cathode. The discs 39 and 41 insulate the heating filament 33 from the cathode and further provide thermal insulation at both ends of the heating filament, which tends to increase the heating of the side wall of the cathode where the surface of the cathode is located. Emission 32. The thermal efficiency of the cathode assembly can be further increased by additional thermal insulation, as follows.
A heat-insulating element 47 is placed in the inclined end wall 38 of the part 30. This element consists of several circular plates 48 separated by corrugated plates 49. A disc 51 is disposed on the heat-insulating element and is held in place at the same time. 'using tabs 52 made around the periphery of the inclined end wall 38 of the part 30.
The free end of the part 30 is provided with a thin metal sleeve 53 which is intended to reduce the conduction of heat out of this part. This sleeve 53 is fixed to the interior surface of the part 30 and extends beyond the end of this part. The end of the sleeve 53 is itself fixed to a cylindrical support 54 of the cathode to thereby obtain a. high frequency electrical connection with the cathode while impeding the heat flow from the latter.
A heat-insulating element 56, similar to that which has just been described, is supported by an annular shoulder 57 which terminates the support 54. 111 hinders the radiation of the heat given off inside the part 30, which completes the enclosure in which is included the heating filament 33 which is thus housed in a kind of oven. An electrically insulating sleeve 59 passes through the heat-insulating element 56, in the axis of the opening 45 formed in the disc 39, and serves to electrically insulate the end 61 of the heating filament 33 vis-à-vis the heat insulating element 56.
The other end 62 of the heating filament 33 passes directly through a hole made in the heat-insulating element 56 and through a hole made in the shoulder 57 of the support 54, the latter hole being in alignment with the hole 44 of the disc 39; this end is electrically connected to the support 54.
In this way, a cathode with a large emission surface is produced, with a relatively high efficiency. In addition, this assembly is particularly robust. The relatively large filament is arranged in meanders between the two ceramic discs arranged at the two ends of the support 36. As a result, the heating filament does not run the risk of breaking under the effect of mechanical vibrations and shocks.
The assembly of the heating filament and the cathode, including the cathode support 54, is mounted on a hollow conical support 66, the widened lower part of which extends radially and constitutes the metal ring 18 serving as a terminal, as described further. high. The holder 54 is fixed and electrically connected to the upper part of the holder 66. Since one end of the heating filament 33 is electrically connected to the holder 54, the terminal 18 serves both as a terminal of the cathode and as a terminal. heating filament terminal 33.
A second hollow conical support 67 is mounted coaxially in the first support 66, at a distance from the latter. The widened lower part of the support 67 constitutes the terminal 17, the ceramic ring 11 being sealed between this terminal and the terminal 18 of the first support 66. A central support 64 is electrically and sealed to the internal face of the second support 67 and extends downward. In this way, the second support 67 and the central support 64 constitute an end wall of the emptied envelope. The central support 64 also serves as a centering device and gives the necessary rigidity to all of the supports, as will be seen below.
A flexible conductor 63 electrically connects the second support (67) and the end 61 of the heating filament 33, the terminal 17 and the terminal 18 serving to supply the power necessary for heating the filament 33. The control grid is formed by a vertical wire cage 71, of a usual construction. It is mounted coaxially with respect to the emission surface 32 of the cathode, the wires 71 being fixed by their lower ends to a cylindrical support 72 whose widened lower end constitutes the ring 19 serving as a terminal.
The upper ends of the wires 71 are fixed to a cap 73 having a central opening in which a ceramic pin 74 is held. The cap is made integral with the pin 74 by means of a metal ring 75 brazed around it. the spindle (fig. 1 and 5). The end of the pin is then introduced into the cylindrical support 36. This pin serves to center the elements which are thus kept rigidly coaxial with one another.
Thanks to this construction, the control grid can be relatively close to the surface of the cathode, without risk of contact between them during vibrations. mechanical or shock.
The screen grid is formed of flat bars 78, which allows the control grid and the screen grid to be closely brought together while maintaining low transverse capacitance and low electron interception. The bars 78 are arranged vertically, parallel to the axis of the cylinder which they define (fig. 1, 2 and 3).
These bars are fixed, at one of their ends, to a cap 79, itself fixed to the pin 74 by a metal ring 81, surrounding the pin and brazed to the cap 79. At their other ends, the bars 78 are fixed to the upper end of a ring 83. The assembly is supported by mounting the ring 83 on a cylindrical part 84 whose lower end is fixed to the metal ring 21 serving as a terminal.
The bars 78 are held in place by annular pieces 88. These bars are arranged so that their narrow face 89 faces the flow of electrons, each bar 78 of the screen grid being radially aligned with a wire 71 of the control grid, so that electron interception is minimized.
For assembly, the screen grid, including the cap 79, is lowered towards the spindle, then fixed to the latter and to the support 83.
The screen grid is placed as close as possible to the control grid; the alignment of each bar of the screen grid with a wire of the control grid makes it possible to take advantage of the effect of concentration of the electrons. by the control grid while. reducing the number of electrons that could strike them. bars of the screen grid. It is obvious that the dimension of the bars of the screen grid transversely to the direction of the electron flow must be smaller than the diameter of the wires of the control grid, because otherwise the benefits of the effect of concentration of electrons would be lost.
If the screen grid were made up of wires of circular section, they would have to be of a diameter comparable to that of the wires of the control grid; the result would then be that the area of their section would be small. On the other hand, by using flat bars of rectangular section, this section can be much larger than in the previous case. The thickness of the bars being close to the diameter of the wires of the control grid, this results in a minimum inter ception of electrons.
The width of the bars is however such that the area of the section is much larger than that of the wires of the control grid. As a result, the heat dissipation capacity exhibited by the bars of the screen grid is all the greater.
The bars of the screen grid also have the advantage of providing a more intense screening effect than would the wires of circular cross section. This increased shielding results in more linear operation of the electron tube and a smaller capacitance between the control grid and the anode. The electrostatic field from the anode cannot penetrate the interstices between adjacent bars, due to their width so that the control grid exerts a more linear control of the electrons emitted by the cathode.
In addition, the bars decrease the angle at which the anode can see the cathode, which reduces the capacitance between the anode and the control grid.
These. factors make it possible to bring the various elements together. of the electron tube so that this tube occupies proportionally a smaller space than a known tube of the same power. However, bringing the elements closer together does not reduce the power of the tube, thanks to the arrangement of the grids and to the relatively large emission surface of the cathode. Finally, bringing the various elements together also reduces the power required for the operation of the tube. The tube shown has fins 91, disposed on the outer surface of the anode and which provide a large surface area for heat dissipation.
The lower part of the casing comprises a support 92 in the form of a disc, the peripheral edge of which is brazed to a ring '93 of ceramic material. This ring is mainly intended to reinforce the brazing between the ring 11 of ceramic material and the metal ring 17 serving as a terminal. The ceramic parts and the metal parts. do not have the same expansion coefficients so that, without the presence of the ring 93, the seal between the elements 11 and 17 would not be sufficiently robust and vacuum-tight.
Holes 94 can be made in the support 92 because the latter does not form part of the vacuum-tight envelope. The central support 64 supports a guide pin and is brazed at its upper end to the support 67, as described. At its lower end, it is fixed to the support 92, so that it is rigidly held in the electron tube.
It goes without saying that, although the vacuum tube described is made of ceramic material and metal, the arrangement of the cathode and the grids can be used for other types of tubes, for example for glass tubes. An improved vacuum tube has thus been achieved, capable of producing and controlling high power per unit volume, with better linearity. The power required for the operation of the tube is relatively low, compared to that which had to be supplied to known tubes.
The screen grid is constructed so as to have a relatively large heat dissipation without. that it affects the electrical characteristics. Thanks to its construction, the cathode has a relatively high efficiency and a large emission surface.