FR2597660A1

FR2597660A1 - PERFECTED DISTRIBUTING CATHODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

Info

Publication number: FR2597660A1
Application number: FR8704567A
Authority: FR
Inventors: Louis R Falce
Original assignee: Ceradyne Inc
Current assignee: Ceradyne Inc
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1987-10-23
Also published as: KR950002566B1; IT8719867A0; IT1202706B; DE3708687A1; NL8700652A; KR870010593A; GB8705511D0; GB2188771A; GB2188771B; JPS62237634A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA FABRICATION DE CATHODES THERMOELECTRONIQUES. UNE CATHODE DISTRIBUTRICE CAPABLE DE FONCTIONNER AVEC DES DENSITES DE COURANT ATTEIGNANT 10ACM COMPREND UN RESERVOIR EN METAL REFRACTAIRE 14 QUI CONTIENT UNE PASTILLE DE TUNGSTENE ET D'ALUMINATE DE BARYUM-CALCIUM 16, ET QUI EST OBTURE PAR UNE PASTILLE DE TUNGSTENE POREUX 18 CONTENANT EVENTUELLEMENT D'AUTRES METAUX. L'ENSEMBLE EST CONTENU DANS UN CYLINDRE DE SUPPORT 12. APPLICATION AUX TUBES CATHODIQUES A INTENSITE ELEVEETHE INVENTION RELATES TO THE MANUFACTURE OF THERMOELECTRONIC CATHODES. A DISTRIBUTOR CATHODE CAPABLE OF OPERATING WITH CURRENT DENSITIES UP TO 10ACM INCLUDES A REFRACTORY METAL TANK 14 WHICH CONTAINS A TUNGSTENE PELLET AND BARIUM-CALCIUM ALUMINATE 16, AND WHICH IS CLOSED BY AN EVENTU TUNGSTONE PASTILORE 18 'OTHER METALS. THE ASSEMBLY IS CONTAINED IN A SUPPORT CYLINDER 12. APPLICATION TO HIGH INTENSITY CATHODIC TUBES

Description

La présente invention concerne de façon générale les cathodesThe present invention relates generally to cathodes

thermoélectroniques, et elle porte plus particulièrement sur des cathodes "distributrices" du type à réservoir, qui trouvent une application particulièrement avantageuse dans des dispositifs tels que des tubes cathodiques exigeant une densité de courant très élevée, c'est-a-dire des densités de courant supérieures à 10 ampères par centimètre carré de surface de cathode. La cathode de l'invention s'applique également avantageusement lorsque les exigences de densité de cou2 thermoelectronics, and it relates more particularly to reservoir-type "distributor" cathodes, which find a particularly advantageous application in devices such as cathode ray tubes requiring a very high current density, that is to say densities of current greater than 10 amperes per square centimeter of cathode area. The cathode of the invention also applies advantageously when the neck density requirements

rant sont inférieures à 10 A/cm2.are less than 10 A / cm2.

L'art antérieur le plus pertinent connu de la demanderesse est le brevet US 4 165 473, qui décrit une cathode perfectionnée inventée par l'inventeur de la présente invention, et qui a été cédé à Varian Associates, Inc., Palo Alto, 15 Californie, E.U.A. Ce brevet décrit une cathode distributrice comprenant une matrice en métal poreux constituée par un mélange tassé de particules de tungstène et d'iridium imprégné d'aluminate de baryum à l'état fondu et d'autres oxydes de métaux alcalino-terreux qui peuvent être ajoutés à la matrice. La 20 structure de cathode décrite dans le brevet n0 4 165 473 est The most relevant prior art known to the Applicant is US Pat. No. 4,165,473, which discloses an improved cathode invented by the inventor of the present invention, which has been assigned to Varian Associates, Inc., Palo Alto, California, USA This patent discloses a dispensing cathode comprising a porous metal matrix consisting of a packed mixture of tungsten and iridium particles impregnated with molten barium aluminate and other alkaline earth metal oxides which may be added to the matrix. The cathode structure described in US Pat. No. 4,165,473 is

apparemment prévue essentiellement pour l'utilisation dans des tubes électroniques hyperfréquences conçus pour le fonctionnement en ondes entretenues, comme un amplificateur à klystron. apparently intended primarily for use in microwave electronic tubes designed for CW operation, such as a klystron amplifier.

La section du brevet précité qui est relative à l'art 25 antérieur décrit bien les tentatives faites précédemment pour réaliser des cathodes capables de produire des densités de courant élevées, et elle indique que, de façon générale, la limite de densité de courant de l'art antérieur résultant de telles tentatives était d'environ 3 ampères par centimètre carré de 30 surface de cathode. En outre, ce brevet décrit une structure qui est capable de produire au moins 10 ampères par centimètre carré de surface de cathode, procurant ainsi une augmentation The above-mentioned section of the prior art patent describes well the attempts previously made to make cathodes capable of producing high current densities, and it indicates that, in general, the current density limit of the current Prior art resulting from such attempts was about 3 amperes per square centimeter of cathode area. In addition, this patent discloses a structure that is capable of producing at least 10 amperes per square centimeter of cathode surface, thereby providing an increase

de puissance considérable, en particulier à desfréquences très élevées, pour l'utilisation dans des dispositifs à micro-ondes. 35 La cathode distributrice du brevet précité était es- considerable power, especially at very high frequencies, for use in microwave devices. The dispensing cathode of the aforementioned patent was

sentiellement prévue pour des tubes à micro-ondes spécialisés qui sont généralement très coûteux. Le coût élevé de la fabrication de telles cathodes n'a donc pas été considére à l'époque comme un inconvénient important. Des cathodes distributri5 ces ayant un coût de fabrication s'élevant jusqu'à dix à vingt dollars n'ont pas été considérées trop coûteuses pour leur utilisation dans des tubes à micro-ondes coûtant plusieurs milliers de dollars. Au contraire, on a toujours considéré que le coût était un facteur important pour des cathodes thermo10 électroniques prévues pour l'utilisation dans des tubes cathodiques tels que ceux utilisés dans des terminaux et des visuels d'ordinateur et dans certains moniteurs de télévision, du fait de la fabrication en grande quantité et de la nature concurentielle du produit final dans lequel ces cathodes sont 15 incorporées. Par conséquent, les cathodes utilisées dans l'art antérieur pour des applications telles que les tubes cathodiques, pour lesqueJeele coût est un facteur important, ont généralement été du type constitué par une combinaison d'un isolant et d'une cathode à oxyde semiconducteur, qui ne peut 20 pas procurer des densités de courant supérieures à environ 1 ampère par centimètre carré de surface de cathode, mais qui convenait néanmoins pour les applications à densité de courant relativement faible de tels dispositifs à tube cathodique sensibly provided for specialized microwave tubes which are generally very expensive. The high cost of manufacturing such cathodes was therefore not considered at the time as a significant disadvantage. Distributive cathodes having a manufacturing cost of up to ten to twenty dollars have not been considered too expensive for use in microwave tubes costing several thousand dollars. On the contrary, cost has always been considered an important factor for electronic thermal cathodes intended for use in cathode ray tubes such as those used in computer terminals and visuals and in some television monitors, because the large volume production and the competitive nature of the end product in which these cathodes are incorporated. Therefore, the cathodes used in the prior art for applications such as cathode ray tubes, for which cost is an important factor, have generally been of the type consisting of a combination of an insulator and a semiconductor oxide cathode, which can not provide current densities greater than about 1 ampere per square centimeter of cathode area, but which is nevertheless suitable for relatively low current density applications of such cathode ray tube devices.

de l'art antérieur.of the prior art.

Malheureusement, des perfectionnements importants dans le domaine de l'informatique, liés de façon spécifique à des applications de visualisation, ainsi que d'autres progrès dans des applications des tubes cathodiques, ont créé un besoin portant sur une cathode prévue pour l'utilisation dans 30 des tubes cathodiques, qui soit capable de procurer des densités de courant élevées, de 10 ampères par centimètre carré ou plus, ce qui fait que la cathode distributrice est devenue une source de faisceau d'électrons hautement souhaitable pour des applications plus récentes de tubes cathodiques. Cependant, 35 les coûts de fabrication de telles cathodes distributrices sont toujours supérieurs d'un ordre de grandeur à ce qui serait acceptable dans l'industrie hautement concurentielle des tubes Unfortunately, important developments in the field of computer science, specifically related to visualization applications, as well as other advances in cathode ray tube applications, have created a need for a cathode intended for use in Cathodic tubes, which is capable of providing high current densities of 10 amps per square centimeter or more, so that the dispensing cathode has become a highly desirable electron beam source for more recent tube applications. cathode. However, the manufacturing costs of such dispensing cathodes are still an order of magnitude higher than would be acceptable in the highly competitive tube industry.

cathodiques, dans laquelle le coût est un facteur important. cathodic, in which cost is an important factor.

Il existe donc actuellement un besoin portant sur une cathode distributrice qui soit capable de fonctionner aux densités de courant supérieures précitées, mais qui puisse être fabriquée à un coût approximativement égal au dixième du coût de fabrication de cathodes distributrices à densité de courant élevée connues précédemment. Il existe donc en fait deux types 10 de dispositifs de l'art antérieur auxquels on puisse comparer l'invention. Il y a d'une part l'art antérieur relatif à la cathode distributrice coûteuse, qui ne convient pratiquement pas pour l'application à des tubes cathodiques, du fait de l'importance du facteur de coôût dans le produit final. Il y a 15 d'autre part les cathodes classiques qui ont été utilisées précédemment dans les tubes cathodiques à cause de leur coût relativement faible, mais qui sont incapables de procurer les densités de courant élevées que les applications les plus Thus, there is presently a need for a dispensing cathode that is capable of operating at the aforementioned higher current densities, but which can be manufactured at a cost of approximately one tenth of the cost of manufacturing high current density distributing cathodes previously known. There are therefore in fact two types of devices of the prior art to which the invention can be compared. On the one hand, there is the prior art relating to the expensive dispensing cathode, which is practically not suitable for application to cathode ray tubes, because of the importance of the cost factor in the final product. On the other hand, there are the conventional cathodes which have been used previously in cathode ray tubes because of their relatively low cost, but which are unable to provide the high current densities as the most demanding applications.

exigeantes imposent pour les tubes cathodiques actuels. demanding requirements for current cathode ray tubes.

L'art antérieur mentionné en second, c'est-à-dire les cathodes de l'art antérieur qu'on a utilisées de façon classique dans les tubes cathodiques, emploient un substrat de nickel avec des activateurs constitués par une impureté consistant en magnésium ou en silicium, et qui est revêtu d'oxyde 25 de baryum, d'oxyde de calcium ou d'oxyde de strontium, appliqués sous la forme de carbonates et qui se décomposent en oxydes pendant la fabrication. Malheureusement, l'émission électronique de telles cathodes classiques pour tubes cathodiques est beaucoup trop limitée pour les applications actuelles, 30 du fait que l'émission électronique est induite à partir d'une matière semiconductrice, et du fait que l'augmentation de la densité de courant de telles matières exige une tension extrêmement élevée. De telles tensions élevées appliquées pendant des durées plus longues que celles correspondant à une courte 35 impulsion peuvent provoquer l'amorçace d'un arc qui détruit la cathode, à cause de l'effet de charge de la matière. La densité de courant limite a donc été habituellement inférieure à 1 ampère par centimètre carré pour des cathodes utilisées dans des The second-mentioned prior art, i.e. the cathodes of the prior art conventionally used in cathode ray tubes, employ a nickel substrate with activators consisting of a magnesium impurity. or silicon, and which is coated with barium oxide, calcium oxide or strontium oxide, applied in the form of carbonates and which decompose into oxides during manufacture. Unfortunately, the electron emission of such conventional CRT cathodes is far too limited for current applications, because the electron emission is induced from a semiconductor material, and because the increase in density such materials require extremely high voltage. Such high voltages applied for longer periods of time than those corresponding to a short pulse can cause an arc to be etched which destroys the cathode because of the charging effect of the material. The limiting current density was therefore usually less than 1 ampere per square centimeter for cathodes used in

applications concernant des tubes cathodiques. applications concerning cathode ray tubes.

Des tentatives antérieures visant à remplacer par une cathode en métal la cathode en semiconducteur utilisée dans le domaine des tubes cathodiques, comme la tentative qui est décrite dans le brevet des E.U.A. n 4 165 473, ont été limitées à des métaux capables de supporter une atmosphère d'hydrogène 10 utilisée pendant l'étape d'imprégnation, comme celle au cours de laquelle du tungstène est imprégné d'aluminate de baryum ou d'aluminate de baryum-calcium ou d'autres additifs consistant Previous attempts to replace the cathode semiconductor used in the field of cathode ray tubes with a metal cathode, such as the attempt described in U.S. Pat. No. 4,165,473, were limited to metals capable of withstanding a hydrogen atmosphere used during the impregnation step, such as that in which tungsten is impregnated with barium aluminate or barium aluminate. -calcium or other additives consisting of

en métaux alcalino-terreux.of alkaline earth metals.

L'invention consiste en une cathode distributrice originale et en un procédé de fabrication fournissant un produit fini qui consiste en une cathode capable de fonctionner avec les densités de courant de la cathode de l'art antérieur qui est décrite dans le brevet n 4 165 473, mais qui utilise une structure et un processus de fabrication originaux, permet20 tant une diminution de coût notable, réduisant celui-ci au dixième environ du coût de la fabrication de cathodes distributrices de l'art antérieur. L'invention consiste donc en une cathode dont le coût est compétitif par rapport aux cathodes de The invention consists of an original dispensing cathode and a manufacturing method providing a finished product which consists of a cathode capable of operating with the current densities of the cathode of the prior art which is described in the patent No. 4 165 473 However, using an original manufacturing structure and process, it allows for a significant cost reduction, reducing it to about one-tenth the cost of manufacturing prior art cathode vendors. The invention therefore consists of a cathode whose cost is competitive with respect to the cathodes of

tme à semiconducteur qui sont utilisées dans le domaine des tu25 bes cathodiques, mais qui procure une amélioration de la densité de courant d'un ordre de grandeur, pour satisfaire les exigences les plus récentes en ce qui concerne les tubes cathodiques. Semiconductors, which are used in the field of cathode waveforms, but provide an order of magnitude improvement in current density, to meet the most recent requirements for cathode ray tubes.

La cathode de l'invention utilise une structure de cathode distributrice du type à réservoir qu'on peut fabriquer en quatre éléments séparés et assembler aisément avec un coût relativement faible. Elle permet d'employer des procédés de fabrication économiques utilisant un équipement automatisé qui a fait ses preuves depuis longtemps, comme des presses pour la 35 fabrication de pastilles et des presses à emboutir. En outre, la structure de l'invention permet d'atteindre plus aisément un niveau de performances uniforme pendant toute la durée de vie de la cathode. Ceci s'oppose à des cathodes distributrices de l'art antérieur qui présentent généralement une dégradation de performances importante au cours de la durée de vie de la The cathode of the invention utilizes a reservoir-type dispensing cathode structure which can be manufactured into four separate elements and easily assembled with a relatively low cost. It makes it possible to employ economical manufacturing processes using long-proven automated equipment, such as pellet presses and stamping presses. In addition, the structure of the invention makes it easier to achieve a uniform level of performance throughout the life of the cathode. This is in contrast to prior art distributing cathodes which generally exhibit significant performance degradation over the lifetime of the

cathode, à cause des changements du niveau d'évaporation du métal alcalino-terreux à travers les pores du métal émissif. cathode, because of the changes in the level of evaporation of the alkaline earth metal through the pores of the emissive metal.

Les quatre éléments séparés précités de l'invention comprennent une pastille de tungstène poreux, pressée et frit10 tée; une pastille pressée constituée par de l'aluminate de baryum-calcium et du tungstène; un réservoir embouti consistant en molybdène, en rhénium, en une combinaison de molybdène et de rhénium, en tantale ou en un autre métal réfractaire; et un cylindre de support se présentant sous la forme d'une 15 structure extrudée ou traitée de façon similaire, consistant The above-mentioned four separate elements of the invention comprise a porous tungsten pellet, pressed and fried; a pressed pellet consisting of barium calcium aluminate and tungsten; a pressed tank consisting of molybdenum, rhenium, a combination of molybdenum and rhenium, tantalum or other refractory metal; and a support cylinder in the form of an extruded or similarly treated structure, consisting of

en molybdène, en molybdène-rhénium ou en tantale. in molybdenum, molybdenum-rhenium or tantalum.

Le procédé de l'invention comprend les opérations suivantes: on presse et on fritte la pastille de tungstène en utilisant une poudre de tungstène de caractéristiques sélec20 tionnées, on emboutit le réservoir et on forme le cylindre de support, on presse une pastille d'aluminate de baryum-calcium et de tungstène, on assemble le réservoir et le cylindre de support, on introduit la pastille d'aluminate et de tungstène dans le réservoir, et on fixe ensuite la pastille de tungstène 25 poreux au sommet de l'assemblage formé par le réservoir et le cylindre, en procédant par soudage ou par brasage. La cathode résultante est conçue pour fonctionner à une température d'environ 850 à 1150 C, en fonction des objectifs de densité de courant. La pastille contenue dans le réservoir procure un ni30 veau faible constant d'évaporation de baryum pour activer le tungstène. Un point plus important consiste en ce que la cathode de l'invention procure la densité de courant élevée de The process of the invention comprises the following operations: the tungsten pellet is sintered and sintered using a tungsten powder of selected characteristics, the reservoir is stamped and the support cylinder is formed, an aluminate pellet is pressed of barium-calcium and tungsten, the reservoir and the support cylinder are assembled, the aluminate and tungsten pellet is introduced into the reservoir, and then the pellet of porous tungsten is attached to the top of the assembly formed by the tank and the cylinder, by welding or soldering. The resulting cathode is designed to operate at a temperature of about 850 to 1150 C, depending on current density objectives. The pellet contained in the reservoir provides a constant low level of barium evaporation to activate tungsten. More importantly, the cathode of the invention provides the high current density of

cathodes distributrices avec une structure qui permet une fabrication simple et automatisée, ce qui réduit considérable35 ment le coût et rend l'invention compatible, en ce qui concer- dispensing cathodes with a structure that allows for simple and automated manufacturing, which greatly reduces the cost and makes the invention compatible, as far as

ne le coût, avec des cathodes pour tubes cathodiques à densité do the cost, with cathodes for density cathode ray tubes

de courant limitée de l'art antérieur. limited current of the prior art.

Un but principal de l'invention est donc de procurer une cathode distributrice perfectionnée ayant une structure et un procédé de fabrication associé qui conduisent à des coûts comparables à ceux de cathodes pour tubes cathodiques classiques, mais qui soit capable de procurer une densité de courant d'au moins 10 ampères par centimètre carré de surface émissive A main object of the invention is therefore to provide an improved dispensing cathode having a structure and an associated manufacturing method which lead to costs comparable to those of cathodes for conventional cathode ray tubes, but which is capable of providing a current density of at least 10 amperes per square centimeter of emissive surface

de cathode.cathode.

Un but supplémentaire de l'invention est de procurer une cathode perfectionnée et un procédé de fabrication correspondant permettant de fabriquer une cathode distributrice du A further object of the invention is to provide an improved cathode and a corresponding manufacturing method making it possible to manufacture a cathode which distributes the cathode.

type à réservoir en quatre éléments séparés qu'on peut assembler aisément en utilisant un équipement automatise qui a fait 15 ses preuves depuis longtemps. This type of tank has four separate elements that can be easily assembled using automated equipment that has a proven track record.

Un autre but encore de l'invention est de procurer une cathode distributrice spécialement adaptée pour l'utilisation en tant que cathode de tube cathodique à densité de courant élevée, qui soit capable de produire au minimum 10 ampè20 res par centimètre carré de surface émissive de cathode, en utilisant une matière émissive métallique, mais dont le coût soit comparable à celui de cathodes pour tubes cathodiques du Yet another object of the invention is to provide a dispensing cathode specially adapted for use as a cathode cathode cathode of high current density, which is capable of producing at least 10 amps per square centimeter of emitting surface of cathode, using a metal emissive material, but whose cost is comparable to that of cathodes for cathode ray tubes.

type à semiconducteur de l'art antérieur. semiconductor type of the prior art.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 25 description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation The invention will be better understood on reading the following detailed description of an embodiment.

préfére, et en se référant aux dessins annexes, sur lesquels: La figure 1 est une représentation synoptique du procédé de fabrication de l'invention; et preferred, and with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a block diagram of the manufacturing method of the invention; and

La fiqure 2 est une coupe du dispositif de l'inven30 tion. Figure 2 is a sectional view of the device of the invention.

En considérant simultanément les figures i et 2, on voit que l'invention consiste en une cathode distributrice perfectionnée 10 qui comporte un cylindre de support 12 et un réservoir 14. Le réservoir est pratiquement rempli par une pre35 mière pastille 16 qui consiste en un mélange de tungstène et d'aluminate de baryum-calcium. Une seconde pastille 18 de tungstène en poudre pressé et fritté est brasée ou soudée sur le cylindre de support 12 pour obturer effectivement le réservoir 14 et la pastille 16 contenue à l'intérieur. Le cylindre 5 de support 12 permet l'accès au réservoir fermé d'un élément chauffant classique tel que celui qui est décrit dans le brevet des E.U.A. nO 4 165 473. Le réservoir 14 est logé dans le cylindre de support 12 en étant supporté par la surface de Considering simultaneously FIGS. 1 and 2, it can be seen that the invention consists of an improved dispensing cathode 10 which comprises a support cylinder 12 and a reservoir 14. The reservoir is substantially filled with a first tablet 16 which consists of a mixture of tungsten and barium-calcium aluminate. A second pressed and sintered tungsten pellet 18 is brazed or welded onto the support cylinder 12 to effectively seal the reservoir 14 and the pellet 16 contained therein. The support cylinder 12 provides access to the closed reservoir of a conventional heating element such as that described in U.S. No. 4,165,473. The reservoir 14 is housed in the support cylinder 12 while being supported by the surface of

paroi intérieure de ce cylindre.inner wall of this cylinder.

Le procédé de fabrication de l'invention comprend les opérations suivantes: 1. On presse et on fritte une pastille de tungstène poreux d'une densité de 70 à 80 %, en utilisant une poudre de 4 à 7 micromètres de diamètre. La poudre de tungstène peut facultativement contenir 20 à 50 % en poids d'iridium, d'osmium, de ruthénium ou de rhénium; 2. On forme un réservoir par emboutissage en utilisant l'une des matières suivantes: molybdène, rhé20 nium, molybdéne-rhénium, tantale, tungstène, tungstènerhénium ou un autre métal réfractaire; 3. On forme un cylindre de support en molybdène, rhénium, molybdène-rhénium, tungstène, tungstènerhénium ou tantale, par extrusion ou une opération 25 similaire; 4. On presse des pastilles d'aluminate de baryumcalcium et de tungstène dans lesquelles le tungstène constitue entre 20 et 50 % du mélange; 5. On assemble le réservoir et le cylindre de sup30 port; 6. On introduit dans le réservoir la pastille d'aluminate de baryum-calcium et de tungstène; et 7. On fixe hermétiquement la pastille de tungstène The manufacturing method of the invention comprises the following operations: 1. A pellet of porous tungsten having a density of 70 to 80% is sintered and sintered, using a powder of 4 to 7 micrometers in diameter. The tungsten powder may optionally contain 20 to 50% by weight of iridium, osmium, ruthenium or rhenium; 2. A reservoir is formed by stamping using one of the following materials: molybdenum, rheenium, molybdenum-rhenium, tantalum, tungsten, tungstenenium or other refractory metal; 3. A support roll of molybdenum, rhenium, molybdenum-rhenium, tungsten, tungstenenium or tantalum is formed by extrusion or a similar operation; 4. Barium aluminate and tungsten aluminate pellets are pressed in which tungsten constitutes between 20 and 50% of the mixture; 5. The tank and sup-port cylinder are assembled; 6. The pellet of barium-calcium aluminate and tungsten is introduced into the reservoir; and 7. The tungsten pellet is hermetically sealed

poreux à l'assemblage réservoir/cylindre, par souda35 ge ou brasage. porous to the tank / cylinder assembly, by soldering or brazing.

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Dans un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication, l'opération n 1 comprend tout d'abord l'application au tungstène d'une pression uni -axiale comprise entre 7 et 14 kPa pour obtenir une densité comprise entre 50 et 55%, et on fritte ensuite le tungstène pressé à une température comprise entre 2000 et 2500 C, pendant une durée comprise entre 30 et 60 minutes, pour obtenir la densité de 70 à 80 %. En outre, le processus de formation de réservoir de l'opération n 2 a été effectué en utilisant une simple presse d'emboutis10 sage. Il faut également noter que bien que l'opération d'obturation n 7 du procédé puisse utiliser le soudage ou le brasage, dans le mode de réalisation préféré du procédé décrit ici, le soudage apparalt être une forme d'obturation préférée au brasage. La cathode distributrice résultante qui est fabriquée par le procédé décrit ci-dessus et qui présente la configuration représentée sur la figure 2, est particulièrement avantageuse, comparée à la cathode distributrice du brevet des E.U.A. n 4 165 473, pour plusieurs raisons. La raison qui est 20 peut-être la plus importante réside dans la simplicité du procédé de fabrication, qui réduit considérablement le coût de fabrication, comme décrit précédemment. En outre, la pastille de tungstène poreux qui est fabriquée à l'opération n 1 ne comporte pas de pores bouchés, c'est-à-dire qu'elle a des po25 res ouverts qui ne sont pas bouchés par une matière parasite, ce qui rend la partie métallique de la cathode plus efficace en ce qui concerne sa réaction à l'activation par l'évaporation de baryum provenant de la matière émissive contenue dans le réservoir. En fait, la seule chose qui traverse les pores 30 du tungstène poreux dans la pastille supérieure est le baryum ou l'oxyde de baryum qui est émis à un niveau faible constant par évaporation de baryum, ce qui assure un niveau de performances pratiquement constant pendant toute la durée de vie de In a preferred embodiment of the manufacturing method, the operation n 1 first comprises the tungsten application of a uni-axial pressure of between 7 and 14 kPa to obtain a density of between 50 and 55%, and then sintering the tungsten pressed at a temperature between 2000 and 2500 C, for a period of between 30 and 60 minutes, to obtain the density of 70 to 80%. In addition, the reservoir formation process of operation No. 2 was carried out using a simple stamping press. It should also be noted that although the process shutter operation may utilize soldering or soldering, in the preferred embodiment of the process described herein, welding appears to be a preferred form of sealing at soldering. The resulting dispensing cathode manufactured by the method described above and having the configuration shown in FIG. 2 is particularly advantageous compared to the dispensing cathode of U.S. No. 4,165,473, for several reasons. Perhaps the most important reason is the simplicity of the manufacturing process, which greatly reduces the cost of manufacture, as previously described. In addition, the porous tungsten pellet which is manufactured in operation No. 1 does not have clogged pores, that is to say it has open po25 res which are not clogged with a parasitic material, which which makes the metal part of the cathode more efficient with respect to its reaction to activation by the evaporation of barium from the emissive material contained in the reservoir. In fact, the only thing that runs through the pores of porous tungsten in the top pellet is barium or barium oxide which is emitted at a constant low level by barium evaporation, which ensures a virtually constant level of performance during the whole life of

la cathode.the cathode.

On comprend maintenant que le dispositif décrit ci- We now understand that the device described above

dessus consiste en une cathode distributrice perfectionnée de type original, capable de produire des densités de courant it consists of an improved dispensing cathode of original type, capable of producing current densities

élevées égales ou supérieures à 10 ampères par centimètre carré de surface émissive de cathode. On a décrit une configura5 tion originale et un procédé de fabrication original qui conduisent à une diminution notable du coût de fabrication, en comparaison avec des cathodes distributrices de l'art antérieur. elevations equal to or greater than 10 amperes per square centimeter of cathode emissive surface. An original configuration and an original manufacturing method have been described which lead to a significant decrease in manufacturing cost as compared with prior art dispensing cathodes.

La présente invention consiste en une cathode dis10 tributrice entièrement métallique qui améliore d'un facteur d'environ 10 la densité de courant des cathodes de l'art antérieur qui sont normalement utilisées dans des tubes cathodiques, tout en procurant simultanément une cathode dont le coût The present invention consists of an all-metal dispersing cathode which improves the current density of the cathodes of the prior art by a factor of about 10, which are normally used in cathode ray tubes, while at the same time providing a cathode whose cost

est comparable à celui des cathodes à semiconducteur de l'art 15 antérieur qu'on utilise normalement dans des tubes cathodiques. is comparable to prior art semiconductor cathodes which are normally used in cathode ray tubes.

La diminution importante du coût de fabrication est obtenue par l'utilisation d'un assemblage de quatre éléments qu'on peut fabriquer aisément au moyen d'un équipement automatisé, ce qui procure les avantages de performances de cathodes dis20 tributrices de l'art antérieur, mais également les avantages de coût de cathodes à semiconducteur de l'art antérieur, à plus faible densité de courant, qu'on utilise normalement dans The significant reduction in manufacturing cost is achieved by the use of a four-piece assembly that can be easily manufactured by automated equipment, which provides the performance advantages of prior art disrupter cathodes. , but also the cost advantages of semiconductor cathodes of the prior art, with lower current density, which is normally used in

des tubes cathodiques.cathode ray tubes.

Diverses modifications susceptibles d'être apportées 25 à l'invention apparaTtront à l'homme de l'art à la lecture de Various modifications that may be made to the invention will be apparent to those skilled in the art upon reading

la description qui précède. A titre d'exemple, on peut apporter diverses modifications à la structure spécifique définie the above description. By way of example, various modifications can be made to the specific structure defined

ici, ainsi qu'aux opérations spécifiques du procédé défini ici, parmi lesquelles l'utilisation d'autres éléments constitutifs here, as well as to the specific operations of the process defined here, including the use of other constituent elements

dans la pastille de tungstène poreux, ainsi que dans la pastille de tungstène émissive sous-jacente, avec laquelle l'aluminate de baryumcalcium est combiné dans le réservoir de la cathode de l'invention. On comprend cependant que tous ces modifications et ajouts entrent dans le cadre de l'invention. in the porous tungsten pellet, as well as in the underlying tungsten emitting pellet, with which the barium aluminate is combined in the cathode reservoir of the invention. It is understood, however, that all these modifications and additions are within the scope of the invention.

Claims

Dispensing cathode (10), characterized in that it comprises: a reservoir (14) formed by a refractory metal; a first pellet (16) contained in the reservoir (14) and consisting of barium and tungsten aluminate; a second pellet (18) covering and closing the reservoir (14) and consisting of porous tungsten pressed and sintered; and means to apply the

heat the tank (14) and the pellets (16, 18) to emit a current.

2. Cathode according to claim 1, characterized in that it further comprises a support cylinder (12)

having an inner wall surface for receiving and supporting the reservoir (14).

3. Cathode according to claim 1, characterized in that the reservoir (14) is formed by a metal of the group comprising molybdenum, rhenium, molybdenum and rhenium in combination, tungsten, tungsten and rhenium.

in combination, and tantalum.

4. Cathode according to claim 1, characterized in that the second pellet (18) also contains at least

a metal of the group including iridium, osmium, ruthenium and rhenium.

Cathode according to claim 2, characterized in that the support cylinder (12) is formed from a metal of the group consisting of molybdenum, molybdenum and rhenium in combination, tungsten, tungsten and rhenium.

combination, and tantalum.

6. A method of manufacturing a distributing cathode, characterized in that it comprises the following operations: (a) a porous tungsten pellet (18) is sintered and sintered to give it a density of at least 70%; ; (b) forming a reservoir (14) of a refractory metal; (c) forming a support cylinder (12); (d) pressing a barium-calcium aluminate-tungsten pellet (16); (e) assembling the reservoir (14) and the support cylinder (12) (f) introducing the wafer (16) of the operation (d) into the reservoir (14) of the operation (b); and (g) sealing the reservoir (14) with the wafer (18) of the operation (a) to enclose the wafer (16) of the operation (d).

7. The method according to claim 6, characterized in that step (a) comprises the following operations: (a1) a uni-axial pressure of between 7 and 14 kPa is applied to a tungsten powder formed by particles having a diameter in the range of 4 to 7 micrometers; and

(a2) the pressed tungsten powder is sintered at a temperature of 2000 to 2500 C for at least 30 minutes.

The process according to claim 7, characterized in that the tungsten powder further comprises an element of the group consisting of iridium, osmium, ruthenium and rhenium, in a proportion in the range of 20 to 50% by weight. weight.

9. Process according to claim 6, characterized in

this is accomplished by forming the reservoir (14) 20 by means of a stamping press.

The method of claim 6, characterized in

the pellet sealing operation is accomplished by welding the pellet (18) of the operation (a) to the reservoir (14) of the operation (b).

11. Method according to claim 6, characterized in that in the operation (d), the tungsten constitutes approximately

at 50% of the mixture.