L'ECL82 se met à nu - 6BM8 / 6F3P...

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René
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L'ECL82 se met à nu - 6BM8 / 6F3P...

Message : # 15589Message René
25 sept. 2022 21:34

Bonsoir à tous.

Posté en 2017 sur le site de stockage photo imgur_, voici un strip-tease d'ECL82.
Auteur: stealthf0x (que je remercie au passage).

Les commentaires sont en anglais.
J'ajouterai les miens ainsi que quelques autres photos perso et documents techniques sur la construction des tubes de réception (radio, hifi, grand public).
Bonne lecture.



stealthf0x a écrit :My teardown of a Brimar ECL82 vacuum tube/valve. This tube has a cracked glass envelope so will no longer work - you can see the getter at the top has turned white due to the air getting in.
This tube contains a triode and pentode combined in a single tube.
Une ECL82 Brimar cassée, le getter est devenu tout blanc.

Image



stealthf0x a écrit :Cracking off the glass envelope.
Séparation bulbe / tube

Image



stealthf0x a écrit :Another angle of the internals before disassembly
Image



stealthf0x a écrit :View of the bottom with the base removed.
Sur cette photo on distingue les différentes parties du tube:
Vue directe sur les anodes. A gauche, la triode. A droite la "pentode". Entre les deux on voit une plaque de séparation qui est un écran de blindage afin de séparer électromagnétiquement les deux parties du tube (triode / pentode). Ce blindage est relié en interne à la cathode de la partie pentode.
En bas, l'embase a été coupée et retirée. On voit deux petits tubes qui sortent, l'un rond (à gauche) l'autre "rectangulaire" (à droite). Ce sont les deux cathodes.
Sur la cathode de gauche (ronde) qui est donc celle de la triode, on voit le filament qui sort avec ses connexions. La partie blanche est l'isolant.

Image




Zoom:
Le filament de tungstène, très fin, enrobé de son isolant en céramique d'alumine (AL203). L'épaisseur et la qualité de l'isolant déterminent le Vfk max (tension filament / cathode indiquée dans le datasheet). Étant donné la proximité des deux éléments, on comprend qu'il peut vite y avoir un souci de court-circuit ou de fuites en cas de défaillance d'isolation. Comme rien n'est simple, cet isolant doit être un très bon diélectrique mais aussi résister à la chaleur et la transmettre avec le moins de perte possible. Sur certains tubes on trouve le filament (souvent torsadé) scellé dans la cathode par l'isolant (la cathode est remplie). Cette méthode a été abandonnée car elle n'apportait ni une meilleure isolation (au contraire), ni une meilleure fiabilité. De plus, le transfert de chauffage entre le filament et la cathode était moins optimum. Dans le but d'améliorer l'isolation filament - cathode, une isolation supplémentaire peut être déposée à l'intérieur de la cathode, ce n'est pas le cas pour tous les tubes.
Image




Schématisation du transfert de chaleur entre le filament et la cathode (Extrait de RCA Electron Tube Design 1962):
Plus on a d'isolant électrique, plus le Vfk est grand, au détriment du transfert qui est plus long, le tube chauffe moins vite (warmup time) et plus il faudra d'énergie pour atteindre la même température sur la cathode.
Tout est histoire de compromis.
Image



stealthf0x a écrit :Cathode heater still attached to the base - this slides up inside the cathode tube when assembled and heats it to the point it emits electrons.
Filament de la partie pentode:
Il est resté connecté à l'embase et s'est trouvé extrait lors de la séparation bulbe / tube.
Image




Zoom:
Zoom sur le filament de tungstène, son isolant et les connexions sur broches de l'embase.
Image




Les différents types de filaments pour chauffage indirect (Extrait de RCA Electron Tube Design 1962):
Les filaments de l'actuelle ECL82, sujet de ce post, sont du type A. "Folded heater", c'est a dire "Filament plié".
Ce type est couramment utilisé dans les tubes de réception, non pas qu'il soit le plus efficace mais par économie (réduction des coûts de production).
Image



stealthf0x a écrit :A view of how fine the heater filament is (these are small pliers).
Filament de la triode. On constate son extrême finesse, une fois plié il doit rentrer dans la cathode:
Image



stealthf0x a écrit :Bottom mica support removed - you can see the openings of the cathode tubes in the centre of each section.
Après avoir retiré le mica supérieur, on voit les orifices des deux cathodes où doivent s'insérer les filaments:
  • On distingue clairement:
    En haut, la pentode
    En bas, la triode
    Entre les deux, l'écran de blindage très efficace qui permet d'utiliser chaque section comme un tube individuel.
Image
Image - René.
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Re: L'ECL82 se met à nu

Message : # 15631Message René
04 oct. 2022 15:59

Suite des photos...



stealthf0x a écrit :The triode section with anode removed to show the grid and cathode. You can also see the grey shield between the triode and pentode sections.
La section triode. L'anode est retirée. On voit la grille et la cathode:
Image




stealthf0x a écrit :Triode components. Top: Anode (aᴛ), Middle: Grid (gᴛ), Bottom: Cathode (kᴛ).
Les différentes parties de la triode:
  • En haut: Anode
    Au centre: Grille
    En bas: Cathode
Image




stealthf0x a écrit :Pentode grids: Top: Surpressor (g3), Middle: Screen (g2), Bottom: Control (g1)
Les grilles de la pentode:
  • En haut: "g3" - "grille suppresseuse". Comme on le voit, ce n'est pas une vraie grille mais un déflecteur type tétrode.
    Au centre: g2 - grille écran
    En bas: g1 - grille de commande
Image



stealthf0x a écrit : Exploded view of all the internal components:
  • Getter holder - holds getter chemicals.
    Mica supports - locate the other components.

    Pentode section left-to-right:
    Anode (aᴘ)
    Suppressor grid (g3)
    Screen grid (g2)
    Control grid (g1)
    Cathode (kᴘ)
    Heater filament (f)

    Shield - prevents cross-talk between sections

    Triode section left-to-right:
    Anode (aᴛ)
    Grid (gᴛ)
    Cathode (kᴛ)
    Heater filament (f)
Vue de l'ensemble des éléments:
La photo parle d'elle même.
Image





Zoom sur les cathodes:
Tubes de nickel recouverts d'oxydes de baryum et strontium.
Ces oxydes permettent d'améliorer l'émission thermoïonique en restant à des températures inférieures à 1000°C.
Image





Fabrication des cathodes à chauffage indirect:
En résumé, car des livres de plusieurs tomes existent pour la description complète.
Le premier élément est le tube de nickel qui doit répondre aux différents paramètres de tenue mécanique et être extrêmement pur (99,3% de base pour le nickel utilisé).
Ce nickel subit toute une série de traitements (bains, électrolyses, cuissons) pour pousser sa pureté jusqu'à 99,91%.
La cathode est ensuite mécaniquement formée (taille et forme en fonction du tube).
  • Pour certains tubes la cathode peut être isolée à l'intérieur, ce qui renforce l'isolation vis à vis du filament de chauffage (qui est lui-même soigneusement isolé). Pour l'ECL82 et ses consœurs, ce n'est pas le cas, le nickel n'est pas isolé en interne.
Enfin, on lui adjoint des éléments de fixation pour son maintien dans le tube et sa connexion électrique sur la base.

Quelques exemples de fixations / centreurs:
(Extrait de: Oxide Coated Cathode Volume 1 - G. Herrmann & S. Wagener - 1951)
Image



Le second élément est l’oxyde qui sera déposé à la surface de la cathode.
C'est un mélange alcalino-terreux de baryum (carbonate de baryum) et strontium (carbonate de strontium) dont la pureté et le mélange sont contrôlés par analyse spectrographique.

L'oxyde est préparé dans ce type de machine:
(Extrait de: Oxide Coated Cathode Volume 1 - G. Herrmann & S. Wagener - 1951)
Image



La couche d'oxydes est ensuite déposée sur le nickel par vaporisation.
Il est important que la couche soit homogène et de même épaisseur sur toute la surface utile de la cathode.

Vaporisation de la couche d'oxydes sur les cathodes:
(Extrait de: Oxide Coated Cathode Volume 1 - G. Herrmann & S. Wagener - 1951)
Image



Une fois ceci réalisé, on pourrait penser que c'est terminé pour la cathode... mais non, il y a encore du travail ;)

La cathode, une fois intégrée dans le tube, doit subir encore deux étapes majeures pour son bon fonctionnement.

- La première étape, la décomposition (certains emploient le terme de "cuisson"), se fait pendant le pompage du vide.
Pendant cette phase de pompage destinée à obtenir le vide désiré, l'ensemble des électrodes, cathode comprise, est porté à une température plus élevée que celle prévue pour l'utilisation du tube. Le but étant de dégazer les matériaux. C'est dans ce même temps que la couche alcalino-terreuse qui recouvre la cathode surchauffée va se convertir en oxydes. Les différents gaz émis lors de ce dégazage et cette décomposition de cathode sont absorbés par le pompage de mise sous vide. Une fois le tube scellé, la vaporisation du getter viendra parfaire le vide.

- La seconde étape, activation de la cathode, se fait donc après le scellement du tube. Cette étape est parfois appelée le "vieillissement de la cathode".
Après la décomposition la cathode est viable pour fournir un courant, mais d'une cathode à l'autre il existe une grande disparité et le courant d'émission n'est pas stable.
La cathode doit être surchauffée pour terminer la décomposition du baryum (ce qui est impossible à faire, dans le vide imparfait, lors du pompage) et obtenir une répartition homogène de la couche d'oxyde sur la cathode. Cette procédure provoque une évaporation non désirée du baryum. Pour limiter cette évaporation le temps et la température de surchauffe doivent être soigneusement choisis.
Vient ensuite le dégazage total du tube.
Les différentes étapes de scellement, vaporisation getter, décomposition, activation cathode, ont potentiellement produit des gaz. Les métaux, même s'ils ont été dégazés comportent encore des molécules indésirables qui finiront par s’échapper pendant l'utilisation. Tout cela risquerait de venir empoisonner la cathode et donc réduire drastiquement la vie du tube.
La méthode consiste à alimenter positivement toutes les électrodes (groupées) du tube à travers une charge (résistance, ampoule d'éclairage...) puis les bombarder d'électrons avec la cathode. Les électrodes chauffent sous le bombardement, les gaz s'évaporent et sont capturés par le getter.
Dans certains tubes on améliore cette procédure par l'adjonction d'un second getter qui sera vaporisé à ce moment précis.

Le graphique ci-dessous représente la variation de courant pendant l'activation:
(Extrait de: Oxide Coated Cathode Volume 1 - G. Herrmann & S. Wagener - 1951)
Le courant mesuré est le courant normal d'utilisation du tube.

Image


Ce tableau montre les données d'activation pour trois différents tubes:
(Extrait de: Oxide Coated Cathode Volume 1 - G. Herrmann & S. Wagener - 1951)
I: Tube faible puissance - Chauffage indirect
II: Tube de puissance - Chauffage direct
III: Tube de puissance - Chauffage indirect
Ia, IIa et IIIa sont les conditions normales d'utilisation de ces tubes.


Image

On remarque donc que la période d'activation demande un sur-chauffage de la cathode, un courant conséquent de celle-ci et une forte dissipation des électrodes.

Des précautions doivent être prises pour limiter la dissipation des grilles.
Une autre chose importante à noter: Le bombardement électronique qui à lieu lors de l'activation, vient modifier la surface des grilles, l'impact est important sur la grille de commande. Les caractéristiques finales du tube en sont modifiées.
Il faut prévoir cette modification finale dès le début de la conception du tube et allouer aux caractéristiques les tolérances nécessaires.
La cathode est la pièce maîtresse du tube électronique. Sa fabrication diffère selon les époques et selon les tubes. De nombreux essais et perfectionnements ont été apportés pour simplifier, réduire le coût, obtenir une bonne fiabilité.

Extrait de la video Mullard, la construction des cathodes, vers 1962:

Image - René.
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Message : # 15655Message René
10 oct. 2022 20:51

Bonsoir à tous.

Comme j'avais gardé sous le coude une 6F3P (équivalente ECL82 / 6BM8) cassée pour un éventuel démontage, j'en profite pour faire quelques photos pour comparaison.

Un tube qui a mal voyagé... bon pour dissection:
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Vue d'ensemble après démontage:
En haut la pentode, en bas la triode. A droite les micas, l'ecran de blindage, le getter conteneur sur son support.
Image




Zoom - Les filaments de chauffage:
L'isolant est très cassant, friable.
Pour cette raison l'intérieur des cathodes doit être totalement exempt de rugosités. Les extrémités sans aucune bavures, même microscopique. Ceci afin de faciliter l'insertion du filament sans abîmer l'isolant (ce serait source de fuites filament / cathode, voire même de court-circuits).
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Zoom - Les cathodes:
On discerne bien la couche d'oxydes sur les tubes de nickel.
En bas, les deux rubans qui servent à la connexion sur les pinoches du socle.
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Zoom - La grille de commande de la triode:
Bobinée sur des supports striés, afin que le pas soit régulier et ne varie pas dans le temps.
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Zoom - Les grilles de la pentode:
Grille de commande et grille écran, bobinées sur des supports striés.
La grille de commande est dorée (Vous trouverez des indications de présence d'or dans le data du tube.)
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Zoom - "g3" pentode:
Le déflecteur "g3" de la pentode.
Contrairement aux vraies pentodes, ce n'est pas une grille mais deux déflecteurs mécaniquement reliés qui servent à concentrer le flux d'électrons vers l'anode.
La construction est faite à partir d'une tôle unique, pliée, rivetée.
Bien que communément appelé "pentode" ce petit tube de puissance est en fait une tétrode à faisceaux dirigés.
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Zoom - Anode triode:
L'anode de la triode sous toutes ses coutures.
Elle est construite à partir d'une plaque unique, pliée et agrafée.
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Zoom - Anode pentode:
L'anode de la pentode construite en deux parties, pliées, formées, réunies puis agrafées.
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A suivre...
Image - René.
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arnaud
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Re: L'ECL82 se met à nu - 6BM8 / 6F3P...

Message : # 15656Message arnaud
11 oct. 2022 08:27

Hello !
On s'aperçoit que la grille de la section triode est très serrée pour procurer un gain élevé façon 12AX7/ECC83.
Arnaud
(CD Rega Saturn + OTL DIY + Cabasse Iroise 3)

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