[0001] La présente invention concerne les tubes à électrodes cylindriques concentriques
de puissance. Ces tubes sont, par exemple, des triodes ou des tétrodes.
[0002] Un tube triode comporte principalement une cathode cylindrique centrale émettant
des électrons lorsqu'elle a atteint une température suffisante, une grille de commande
autour de la cathode, une anode entourant la grille de commande. Les électrons émis
par la cathode passent à travers la grille et atteignent l'anode, si le potentiel
de la grille et de l'anode ont des valeurs appropriées. Les tétrodes comportent une
grille supplémentaire, dite grille-écran insérée entre la grille de commande et l'anode.
[0003] La cathode est souvent réalisée à partir de deux nappes de fils métalliques émissifs
que l'on croise afin d'obtenir un maillage. L'ensemble ainsi réalisé a une structure
cylindrique. On fixe chaque extrémité du cylindre sur un support. Ces cathodes sont
dites en cage.
[0004] Les grilles aussi sont maillées. Elles peuvent être réalisées à partir de nappes
de fils d'un matériau réfractaire que l'on croise afin d'obtenir un maillage. On soude
les fils entre eux à chaque intersection. L'ensemble ainsi formé a une structure cylindrique
et ses extrémités sont raccordées à des supports.
[0005] Une deuxième façon de réaliser une grille est de prendre une feuille de matériau
réfractaire, en forme de cylindre, et de la percer d'ouvertures régulièrement espacées
afin d'obtenir le maillage.
[0006] Comme matériau réfractaire, on utilise couramment le graphite pyrolitique ou le molybdène.
Chaque maille est définie par une succession de barreaux reliés par leurs extrêmités
et l'intersection entre deux barreaux est un noeud.
[0007] La cathode et les grilles, à cause de cette structure très découpée, sont sujettes
à des vibrations affectant leur stabilité mécanique. La distance entre la cathode
et la grille de commande est faible, généralement inférieure à 1000 micromètre, et
les vibrations qui peuvent intervenir entraînent des variations sensibles de cette
distance. Ces vibrations sont préjudiciables au bon fonctionnement du tube. Les mêmes
remarques s'appliquent aux distances intergrilles dans le cas des tétrodes ou autres
tubes multigrilles.
[0008] On mesurera l'importance de la stabilité mécanique, en ajoutant que la cathode peut
fonctionner à une température de fonctionnement élevée (de l'ordre de 1700 ° C) et
qu'elle doit aussi avoir une bonne résistance à la déformation. Les grilles atteindront
une température plus faible (de l'ordre de 1200° C) mais devront aussi avoir une bonne
résistance à la déformation
[0009] Une autre condition à intégrer, pour obtenir un bon fonctionnement du tube, est la
transparence des grilles. Les barreaux et les noeuds des mailles forment une barrière
pour les électrons issus de la cathode. L'interception d'un grand nombre d'électrons
par une grille, provoque un courant de grille élevé, surtout dans les tubes de grande
puissance. Ce courant de grille provoque un échauffement supplémentaire de la grille
et nécessite l'utilisation d'une alimentation de grille relativement puissante. La
transparence de la grille dépend de sa géométrie.
[0010] Pour réaliser la grille, il faut aussi tenir compte de la répartition du potentiel
de grille, entre les barreaux. Il faut que le potentiel soit réparti le plus régulièrement
possible. Ceci est important pour la grille de commande qui sert à réguler le potentiel
autour de la cathode. Cette dernière condition dépend aussi de la géométrie de la
grille.
[0011] Une grille idéale au point de vue potentiel et transparence aurait une infinité de
fils verticaux et très fins. Le courant grille serait très faible et le potentiel
de grille réparti très régulièrement autour de la cathode.
[0012] Cette grille aurait par contre une résistance mécanique extrêmement mauvaise surtout
si elle avait de grandes dimensions.
[0013] On a donc été amené à croiser les fils pour augmenter la rigidité de la grille.
[0014] Les grilles utilisées fréquemment ont des mailles en forme de quadrilatères : carré,
rectangle, losange ou parallélogramme. D'un noeud de maille partent quatre barreaux.
[0015] Dans les tubes de grande puissance, une grille de ce type se déforme et l'on a été
obligé de la renforcer en rajoutant des barreaux, on a réalisé des mailles triangulaires.
De chaque noeud partent maintenant six barreaux. La surface des noeuds est plus importante
et le courant grille aussi.
[0016] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et propose un tube à grille
fonctionnant avec un courant de grille réduit. Pour cela on a cherché à minimiser
la surface d'interception des électrons, sans nuire ni à la stabilité mécanique, ni
à la répartition du potentiel de grille autour de la cathode.
[0017] La présente invention concerne un tube électronique à électrodes cylindriques concentriques
parmi lesquelles une cathode centrale et au moins une grille de type maillé, une maille
étant définie par plusieurs barreaux en contact par leurs extrémités, caractérisé
en ce que les mailles ont la forme d'hexagone.
[0018] De préférence, les mailles sont sensiblement identiques. De préférence, les hexagones
sont sensiblement réguliers. Lorsque cette grille entoure une cathode à fils formant
des losanges, l'intersection entre deux fils de cathode est alignée avec la partie
centrale d'une maille de grille. De préférence, lorsqu'un barreau de grille recouvre
un fil de cathode, le barreau et le fil sont perpendiculaires pour minimiser la surface
de recouvrement.
[0019] De préférence, les mailles sont réalisées à partir d'une feuille de matériau réfractaire
en forme de cylindre percée d'orifices hexagonaux.
[0020] Le matériau peut être du graphite pyrolitique ou du molybdène.
[0021] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de
la description suivante, illustrée par les figures annexées qui représentent :
- les figures 1a et 1b, un maillage respectivement en parallélogramme et en losange
d'une grille d'un tube électronique selon l'art antérieur ;
- la figure 2, un maillage triangulaire d'une grille d'un tube électronique selon l'art
antérieur ;
- la figure 3, un maillage hexagonal régulier d'une grille d'un tube électronique selon
l'invention;
- la figure 4, un maillage hexagonal irrégulier d'une grille d'un tube électronique
selon l'invention;
- la figure 5, une grille de tube électronique selon l'invention;
- la figure 6, la superposition d'un maillage de cathode et d'un maillage de grille
d'un tube électronique selon l'invention.
[0022] La figure 1a représente un maillage en parallélogramme d'une grille de tube électronique,
de type triode par exemple. La figure 1b représente elle, un maillage en losange.
[0023] Chacun de ces maillages peut être réalisé à partir de deux nappes de fils 1,2 sensiblement
parallèles, que l'on superpose en les croisant. On soude ensuite les fils 1 d'une
nappe sur les fils 2 de l'autre nappe, à tous les points de croisement. On obtient
des mailles 4 délimitées par des portions de fils 1, 2 ou barreaux 5. Chaque croisement
forme un noeud 3. De chaque noeud 3 partent quatre barreaux 5. Une maille 4 est constituée
de quatre barreaux 5.
[0024] Sur la figure 1a, une maille 4 a la forme d'un parallélogramme, elle est constituée
de quatre barreaux égaux, deux à deux.
[0025] Sur la figure 1b, une maille 4 a la forme d'un losange, elle est constituée de quatre
barreaux 5 égaux.
[0026] Les fils 1,2 utilisés pour réaliser ces grilles sont en métal réfractaire, du molybdène
par exemple.
[0027] Une grille de ce type peut aussi être confectionnée à partir d'une feuille de matériau
réfractaire du graphite ou du molybdène par exemple. La feuille est percée d'ouvertures
par tout moyen connu, usinage, sablage ou électoérosion, par exemple. Les ouvertures
sont, de préférence, régulièrement espacées et ont une forme appropriée pour obtenir
le maillage.
[0028] Une grille de tube électronique, par exemple de triode, est cylindrique et elle est
montée autour d'une cathode émettant des électrons. Les électrons traversent la grille
lorsque cette dernière est portée à un potentiel négatif par rapport à celui de la
cathode. Les barreaux 5 et les noeuds 3 forment un écran aux électrons. Certains électrons
sont interceptés par la structure de la grille lorsque celle-ci est portée à un potentiel
positif par rapport à celui de la cathode. Les électrons interceptés provoquent l'apparition
d'un courant de grille. Un courant de grille élevé provoque une augmentation excessive
de la température de la grille et nécessite l'utilisation d'une alimentation de grille
puissante.
[0029] Dans un tube de puissance moyenne, on peut utiliser une grille à maillage tel que
représenté sur les figures 1a, 1b. Le courant de grille qui s'établit, à cause de
l'interception d'électrons, est acceptable.
[0030] Mais lorsque l'on veut réaliser un tube de grande puissance, la grille a alors des
dimensions plus importantes et on s'aperçoit qu'elle manque de rigidité.
[0031] On a été amené à la renforcer en lui donnant une structure telle que représentée
sur la figure 2. On a réalisé un maillage triangulaire. On a utilisé comme précedemment
deux nappes de fils croisés 22,23 et on a rajouté, à chaque intersection ou noeud
25 une troisième nappe de fils 21 sensiblement horizontaux. On a réalisé des mailles
24, triangulaires, définies par trois portions de fils 21,22,23 ou barreaux 26, dont
les extrémités sont en contact. De chaque noeud 25 partent six barreaux 26.
[0032] Avec un tel maillage, on a gagné en stabilité mécanique et en résistance à la déformation.
Mais d'autre part, on a augmenté aussi le courant de grille, car on a augmenté la
surface d'interception des électrons, notamment au niveau des noeuds 25.
[0033] La figure 3 représente un maillage hexagonal régulier d'une grille de tube électronique
selon l'invention. Ce maillage présente des noeuds 36. De chaque noeud 36 partent
seulement trois barreaux 35.
[0034] Maintenant chaque maille 34 est hexagonale elle est définie par six barreaux 35 reliés
par leurs extrémités.
[0035] On a diminué la surface des noeuds 36 par rapport aux maillages utilisés classiquement.
Les électrons interceptés par une grille de ce type, seront moins nombreux et un tube
électronique de puissance ayant une grille de ce type, aura un courant grille réduit
par rapport au courant grille d'un tube de puissance classique.
[0036] Le maillage représenté sur la figure 3 est régulier, chaque maille 34 est constituée
de barreaux 35 égaux et deux barreaux 35 successifs font un angle de 120°. Toutes
les mailles sont sensiblement identiques.
[0037] On pourrait envisager que les mailles ne soient pas toutes identiques et que les
hexagones soient irréguliers. Un tel maillage est représenté sur la figure 4. On a
représenté des grandes mailles 41 en ligne et des plus petites mailles 42 également
alignées. Chaque maille 41 ou 42 est un hexagone irrégulier. Les angles entre deux
barreaux successifs peuvent être plus grands ou plus petits que 120°.
[0038] La figure 5 est une vue d'une grille maillée de tube électronique selon l'invention.
La grille a des mailles 50 hexagonales régulières. Elle a une structure en nid d'abeilles.
Elle comporte une partie 51 maillée de forme cylindrique. Les deux extrémités 52 du
cylindre sont maintenues chacune sur un support 53.
[0039] Sur les figures 3,4,5, les mailles hexagonales représentées ont toute la même orientation.
Ce n'est qu'un exemple, leur orientation peut être quelconque. Les mailles auraient
pu, notamment être tournées de 90°.
[0040] De préférence, la grille sera réalisée à partir d'une feuille de matériau réfractaire,
par exemple du graphite pyrolitique, du molybdène, en forme de cylindre. On découpe
des orifice. dans cette feuille par tout moyen connu, usinage, sablage, électroérosion,
par exemple. On répartit régulierement les orifices sur toute la feuille. On leur
donne la forme d'hexagones. On obtient un maillage hexagonal. On fixe chaque extrémité
du cylindre sur un support.
[0041] Avec une telle grille, on gagne en stabilité mécanique et en résistance à la déformation
par rapport aux grilles à mailles en forme de quadrilatère.
[0042] La surface d'interception a été réduite, au niveau des noeuds, si on la compare à
celle des grilles à mailles triangulaires et à mailles en forme de quadrilatère.
[0043] La régularité des hexagones et leur orientation sont choisies en fonction des paramètres
mécaniques et électriques que doit avoir la grille.
[0044] La géométrie des barreaux, c'est à dire leur longueur et leur section droite, ainsi
que l'angle d'intersection entre deux barreaux sont choisis de manière à assurer une
transparence aux électrons et un contrôle du potentiel autour de la cathode, correspondant
aux caractéristiques que le tube doit avoir.
[0045] Pour une section de barreaux donnée et une transparence de grille donnée, un maillage
hexagonal régulier autorise des mailles plus petites que celles utilisées habituellement.
Il en résulte un meilleur contrôle des potentiels entre les barreaux et près de la
cathode (si la grille est une grille de commande), une amélioration de la tension
de blocage du tube ou "cutt off" ainsi qu'une meilleure répartition des trajectoires
des électrons.
[0046] Pour une section de barreaux donnée et un même contrôle des potentiels entre barreaux
et près de la cathode, (s'il s'agit d'une grille de commande), un maillage hexagonal
régulier autorise des mailles plus grandes que celles utilisées habituellement. Il
en résulte une plus grande transparence de la grille et une diminution du courant
de grille notamment en fonctionnement à forte puissance.
[0047] Un autre avantage des grilles à mailles hexagonales régulières apparaît lorsque l'on
utilise une cathode en cage. On peut aligner la cathode et la grille. Dans les tubes
multigrilles, on alignera la cathode avec la grille de commande et aussi avec les
autres grilles.
[0048] La figure 6 représente un maillage 60 de cathode en cage recouvert d'un maillage
70 de grille de commande d'un tube électronique selon l'invention. Le maillage 60
de cathode est constitué de deux groupes de fils 61,62 sensiblement parallèles, les
deux groupes étant croisés. On a réalisé des mailles 63 en forme de losange.
[0049] Les fils 61,62 de la cathode émettent des électrons lorsqu'ils sont chauffés. Une
intersection 64 entre deux fils 61,62 a une surface importante qui émet une forte
densité d'électrons.
[0050] Le maillage 70 de grille comporte des mailles 65 hexagonales et régulières constituées
de barreaux 66.
[0051] On peut s'arranger pour aligner l'intersection 64 entre deux fils 61,62 de cathode,
avec la partie centrale d'une maille 65 de grille. Cette disposition augmente la quantité
d'électrons qui passe à travers la grille.
[0052] Dans le cas de tubes multigrilles, toutes les grilles seront alignées entre elles
et seront identiques, de manière à ce que l'intersection 64 entre deux fils 61,62
de cathode soit disposée dans la partie centrale de toutes les mailles de grille.
[0053] On peut aussi chercher à minimiser les surfaces de fils 61, 62 de cathode recouvertes
par un barreau 66 de grille. On s'arrange pour que les barreaux 66 de grille qui recouvrent
un fil 61,62 de cathode soient perpendiculaires à ce fil 61,62 de cathode. Par rapport
aux structures classiques, pour un même contrôle des potentiels entre barreaux et
près de la cathode, on a amélioré la transparence de la grille.
[0054] L'invention s'applique aussi bien aux grilles de commande qu'aux autres grilles (grille
écran, grille d'arrêt... )
[0055] Ce type de maillage hexagonal est particulièrement adapté aux tubes dans lesquels
la distance interélectrode est faible car le maillage offre une très bonne stabilité
mécanique et une très bonne résistance à la déformation.
[0056] Le maillage hexagonal permet de minimiser le courant grille et de bien contrôler
le potentiel entre les barreaux.
[0057] Une grille à mailles hexagonales peut être avantageusement intégrée à un tube de
gain élevé et de puissance d'attaque faible.
1 - Tube électronique à électrodes cylindriques concentriques, parmi lesquelles une cathode
centrale et au moins une grille de type maillé, une maille ( 34 ) étant définie par
plusieurs barreaux (35) en contact par leurs extrêmités caractérisé en ce que les
mailles (34) ont la forme d'hexagone.
2 - Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mailles (34)
sont sensiblement identiques.
3 - Tube électronique selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les
hexagones sont sensiblement réguliers.
4 - Tube électronique selon la revendication 3, comprenant une cathode à fils (61,62)
formant des losanges, caractérisé en ce que l'intersection (64) entre deux fils (61,62)
de cathode est alignée avec la partie centrale d'une maille ( 65 ) de grille.
5 - Tube électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsqu'un barreau
(66) de grille recouvre un fil (61,62) de cathode, le barreau (66) de grille et le
fil (61,62) de cathode sont perpendiculaires pour minimiser la surface de recouvrement
6 - Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les
mailles (34) sont réalisées par des ouvertures percées dans une feuille en forme de
cylindre, d'un matériau réfractaire.
7 - Tube électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau est
du graphite pyrolitique.
8 - Tube électronique selon la revendication 6 caractérisé en ce que le matériau est
du molybdène.