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"DISPOSITIF A EMISSION ELECTRONIQUE".
La présente invention concerne les appareils à courant ionique du genre utilisant une vapeur ionisée comme source de porteurs de courant ionique*
Jusqu'à présent; dans le fonctionnement d*appareils à vapeur de mercure et dappareils utilisant une vapeur conductrice, on a considéré comme nécessaire de produire un "point chaud", ou flamme, à la surface du liquide à vaporiser. Il résulte de ce mode opératoire une forte chute de potentiel à la,cathode, ce qui pro- duit une grosse perte, correspondante, d'énergie dans l'ap- pareil et limite d'une façon indésirable le rendement de l'opération.
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Une autre difficulté qu'on rencontre dans les appareils électriques, antérieurs, utilisant une vapeur est occasionnée par le,fort dégagement de chaleur à la cathode, ce qui fait que le liquide de celle-ci se vapo- rise si rapidement qu'un gros tube est nécessaire afin de condenser la vapeur chaude et de ramener le liquide à la cathode.
Une petite fraction seulement de la vapeur tota- le produite est réellement utilisée pour convoyer un courant ionique entre la cathode et l'anode et, par suite la forte déperdition d'énergie sous la forme de chaleur dissipée à travers les parois du tube représente une perte sans aucun avantage compensateur* II est très dési- rable de supprimer cette déperdition d'énergie dans le tube, non seulement dans le but d'augmenter le rendement de l'opération, mais'aussi pour éviter l'usage d'un tube volumineux, de construction compliquée, pour dissi- per la chaleur dégagée*
Une autre difficulté encore qu'on,rencontre dans le fonctionnement d'appareils électriques, à vapeur ordinaires, résulte de l'effet qu'à le courant de charge de faire varier l'impédance du tube.
La stabilité de fonctionnement du tube et .la régulation de la charge sont préjudiciablement affectées par la variation, due au courant de charge, dans l'impédance du tube.
Dans les tubes à vapeur de mercure antérieurs on a considéré comme essentiel de maintenir la cathode excitée au moyen d'une source chauffante secondaire, ou distincte, lorsque la source principale de force électro- motriqe pour la production du courant ionique est d'un genre alternatif comme c'est le cas, par exemple, dans des rectificateurs ou redresseurs, utilisant du courant alter- natif de fréquences commerciales. L'excitation distincte
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de la cathode est nécessaire parce que larc de courant ionique s'éteintà la fin de chaque demi-période et ne se réamorcera pas sans moyen d'amorçage spécial. Cet inconvénient a rendunécessaire de prévoir, dans les tubes antérieurs, une construction plus compliquée dans le tube et un appareil supplémentaire extérieur au tube.
L'inventionia pour objets: d'obvier aux incon- vénients. sus-mentionnés; d* offrir un appareil, à courant ionique, efficace, de faible impédance intérieure et de construction simple.; de réduire la perte d'énergie à l'intérieur d'un tube à courant ionique, résultant d'une vaporisation inefficace du liquide source de vapeur; d* offrir une dispostion simple grâce à laquelle un tube à courant ionique peut être efficacement refroidi ; de réduire la grosseur des tubes capables de manipuler une quantité donnée de puissance; doffrir, des procédés et moyens perfectionnés de produire efficacement une vapeur ionisante, de meilleures dispositions d'électrodes et une bonne disposition de rectificateur de basse résistance ;
d'exciter efficacement l'émission d'électrons issus d'une cathode en utilisant un gaz ou une vapeur comme source d'émission sans,dépendre d'un passage continu de courant à travers elle; d'offrir de meilleurs modes de contrôle de tubes utilisant un gaz, ou vapeurs., ionisé et, d'une façon générale,, de perfectionner la construction et d'a- méliorer le fonctionnement des appareils à,courant ionique*
Sous l'un !des aspects de l'invention, on chauffe une vapeur de mercure, de potassium, de sodium, ou autre substance ionisable, à un degré tel qu*une ionisation thermique (à la distinction d'une ionisation par un champ électrique)
ait lieu à l'intérieur de la vapeur pour pro- duire une copieuse émission d'électrons pour convoyer du
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courant entre la cathode et l'anode de l'appareil à courant. ionique. Bien que la nature exacte du phénomène produisant l'ionisation thermique, telle qu'elle est uti- lisée dans la présente invention, ne soit pas clairement manifestée, il est à croire que l'explication suivante ren- dra peut-être compte du phénomène observé, étant entendu cependant que l'invention n'est pas nécessairement limitée à cette explication ni aux théories de fonctionnement dont il sera question plus loin.
On a observé que le potentiel d'ionisation d'une substance simple, comme la vapeur de mercure, a une valeur minimum définie;par exemple 10,4 voltsenvi- ron, dans le cas du mercure. On sait que l'incidence d'une radiation électromagnétique sur une molécule de la vapeur, lorsque sa longueur d'onde est assez courte, produit dans cette molécule un état qui, selon la théorie de Bohr, implique le'déplacement soudain d'un orbite d'électron à l'intérieur de latome de la molécule, cet effet correspondant à celui produit par le choc d'un électron frappant la molécule après avoir acquis une vitesse correspondant à un: voltage défini "E".
Lorsque la fréquence de radiation causant l'ionisation est "n" la relation entre la fréquence de radiation et le voltage d'ionisation, E, est exprimée par l'équation
Ee = hn dans laquelle "e" ..'est la charge sur l'électron et "h" la constante de radiation de Plank
Lorsqu'on chauffe un filament de tungstène à environ 5000 degrés, température absolue, 1*onde d'inten- sité maximum a une longueur d'enviren 1 millième de milli
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mettre* Cette longueur d'onde correspond, , dans l'équation..
ci-dessus, à environ 1,25 volt* Il y a toutefois, des ondes de longueur encore, plus caurte émises par le fila- ment, bien que les ondes plus courtes soient moins intenses.
Par exemple, la radiation correspondant à environ deux volts est environ un tiers aussi intense que celle corres- pondant à 1,25 volt et la radiation correspondant à 5 volts est appréciable. Puisque le mercure est excité par une radiation correspondant à 4,9 volts, on voit qu'une illumination de la vapeur par un filament à une tempéra- ture absolue de 3000 degrés, produit, par radiation seule, un effet correspondant à une excitation par collision avec des électrons qui ont une vitesse d'au moins 4,9 volts.
La collision d'un électron ayant une vitesse de 5,5 volts, ou une vitesse supérieure avec un atome de mercure excité de cette façon ,par radiation, est suffisante pour com- pléter l'ionisation du mercure.
Même lorsque la longueur d'onde de la radiation est trop longue:' pour' exciter l'atome, bien des atomes dans une masse de vapeur, illuminée/peuvent être considérés comme se trouvant dans un état de préparation dans lequel une légère excitation supplémentaire, par un ou plusieurs chocs successifs avec des électrons ou autres/particules par exemple, suffit pour compléter l'ionisation de ces atomes.
De cette manière, une radiation intense dans la vapeur de mercure, ou autre,' due à sa haute température et à son état élevé d'ionisation, ou due à une source extérieure ou à une radiation 1* illuminant, produit une forte ionisation de la vapeur et une forte émission d'élec.- , trons, en produisant en même temps'des ions positifs qui, lorsqu'ils sont adjacents à la surface conductrice de la cathode, tirent de la cathode de grands nombres d'électrons.
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Il est ainsi possible de faire fonctionner un rectifica- teur en utilisant ce phénomène ,avec une chute de voltage considérablement moindre que celle du potentiel ionisant de la vapeur, la chute étant particulièrement faible par suite du fait que les électrons quittent la cathode avec une vitesse initiale*
Les ions négatifs sont détruits, par l'effet ionisant de la radiation et deviennent neutres ou positifs lorsqu'un ou plusieurs ions négatifs s'en éjectent .La destruction des ions .négatifs empêche l'accumulation d'une charge ionique négative et réduit ainsi la résis- tance offerte à l'intérieur du tube, au passage de courant ionique venant de la. cathode.
La chute de voltage à l'anode peut être réduite en soumettant les ions négatifs adjacents à l'anode une radiation d'une longueur d'onde si courte qu'elle détruise ces ions de la manière décrite à propos de leur destruction à la cathode. Tout le chemin du courant ionique est 'de préférence soumis à une radia- tion intense d*une longueur donde propre à ioniser des atomes neutres et à détruire des ions négatifs.
Pour produire une ionisation thermique et une ionisation- résultant d'une excitation des atomes à un état de préparation dans lequel une légère excitation supplémentaire produit une ionisation) on conduit la vapeur à ioniser dans une chambre conductrice ayant une ouverture resserrée à travers laquelle des électrons sont transmis à l'anode sous l'influence de la différence de potentiel entre la cathode et l'anode.
La chambre conductrice fonctionne à la façon d'un écran électrosta- tique autour du gaz ionisé qui se trouve à l'intérieur de la chambre ,l'ouverture à travers laquelle des électrons sont transmis étant assez grande pour permettre le retra d'électrons par le champ électrique, mais étant de dimen-
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sion si restreinte que les ions relativement gros n'ont que peu ou pas l'occasion de s'échapper à travers l'ou- verture durant le court intervalle de 'temps où ils coïncident avec celle-ci.
La légère chute de potentiel causée, à l'inté- rieur de la chambre, par le passage de courant ionique à travers l'ouverture fait que la vapeur qui se trouve dans la chambre s'élève à une température beaucoup plus élevée que la chambre, la température de la vapeur étant suffisante pour maintenir une fourniture copieuse d'élec- trous de façon qu'il y ait toujours, plus d'électrons dis- pénibles, qu'il n'en faut pour la transmission du courant ionique.
Le chauffage de la chambre maintient la vapeur thermiquement excitée durant les légers intervalles où le courant ionique cesse, comme c'es-t le cas entre des demi- périodes d'un courant alternatif ou lorsque le courant devient relativement faible, Cette disposition de cathode convient par conséquent, sans moyen de chauffage supplé- mentaire, pour assurer une fourniture continue d'électrons pour une transmission à l'anode et elle e'st particulière- ment utile dans des tubes.
rectificateurs dans lesquels le courant ionique passe périodiquement par une valeur/nulle
La cathode en forme de chambre convient parti- culièrement pour l'usage d'alliage de sodium, potassium, de caesium, ou autre'métal alcalin ,aussi bien que pour du mercure, du gallium ou autre substance vaporisable, l'avantage qu'il y a à employer, les matières alcalines étant en partiedû à la très faible chute de voltage'à la cathode lorsqu'on fait'usage d'une ionisation thermique ou d'une ionisation employant l'état de .préparation de l'atome.
Un autre avantage de 1.'usage d'une vapeur alcaline, résulte du fait que cette vapeur est facilement excitée /./
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par une radiation de longueur d'onde relativement longue* D'une façon générale, lorsqu'un gaz ou une vapeur, doit être excité par radiation, il est préférable d'employer un gaz ou vapeur capable d'excitation par une longueur d'onde plus longue que celle nécessaire pour exciter la vapeur de mercure.
La chambre formant cathode peut être faite en une matière conductrice quelconque convenable, réfractaire à la température utilisée. En' employant une matière très réfractaire dans la cathode, et en prévoyant une surface extérieure relativement grande, 'la paroi extérieure de la' cathode présente une surface de radiation efficace pour rayonner les pertes de chaleur à l'intérieur de la chambre.
On a trouvé.avantageux d'utiliser une chambre formant cathode dont les parois intérieures sont capables d'une réflexion efficace due soit au fait que la matière possède un haut pouvoir réfléchissant, soit au fini de la surface des parois intérieures, ou à ces deux causes. La disposi- tion de cathode décrite peut être placée relativement près de l'anode, la chaleur étant dégagée en grande partie à l'intérieur de la chambre formant cathode,bien qu'elle se dégage dans une certaine mesure à l'anode.
Lorsqu'on emploie de la vapeur de mercure, on chauffe de préférence la cathode de façon a la porter au blanc et, à cette température, elle produit une ionisation adéquate de la vapeur de mercure, en rayonnant en même temps direc- tement la chaleur aux parois du tube ou à travers les parois du tube, à l'espace environnante à une distance
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de la cathode telle que 1* intensité de chaleur est réduite au degré voulu,! d'une façon à peu près inversement proportionnelle au carte , de sorte que des objets recevant une radiation de la cathode ne sont pas grande- ment chauffés quand bien même de grandes quantités d'éner- gie sont dissipées par la cathode.
En utilisant de hautes températures dans la cathode, non seulement l'ionisation de vapeur se trouve facilitée, mais'encore la température de la cathode tend à rester plus constante lorsque le courant ionique subit des fluctuations entre de larges limites, pour cette rai- son que de la chaleur est rayonné de la cathode à une vitesse qui est énormément plus grande que l'accroissement proportionnel de température au-dessus ,de celle utilisée dans des tubes ordinaires, à cause de la tendance de la radiation à augmenter suivant la quatrième puissance de l'accroissement de température absolue.
Lorsque le courant tonique augmente, une très légère augmentation dans la température de la cathode a pour résultat une radiation beaucoup plus grande de chaleur., de. sorte que la tempé- rature tendà rester relativement constante .Comme résultat de la haute température dont il est fait usage, une ioni- sation thermique efficace est produite et la chute de vol- tage dans le tube est très petite, ce qui entraîne une très faible perte d'énergie et la-: dissipations d'une quantité de chaleur relativement faible en comparaison des tubes antérieurs, cette chaleur étant concentrée par la chambre formant cathode de sorte qu'une température convenablement élevée est produite.
Le tube peut, en con- séquence, être fait plus petit, pour une puissance donnée,
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que les tubes antérieurs et la construction aussi bien que le fonctionnement du tube sont grandement simplifiés en raison du mode de refroidissement.
Dans la disposition de cathode en forme de chambre, le gaz ou vapeur est chauffé, à une pression relativement haute, la pression à l'extérieur de la catho- de étant basse; cela fait qu'une chute de pression rapide de la vapeur est produite entre la cathode et l'anode, ce qui donne au chemin du courant ionique une faible impédance dans un sens et une impédance sensiblement infinie dans la direction opposée.
Cette conductivité unilatérale du chemin du ,courant ionique convient parti- culièrement pour être utilisée dans des tubes ou appareils rectificateurs à l'intérieur desquels du courant ne doit passer que dans un sens* En projetant un courant de vapeur directement vers l'ouverture existant dans la chambre . formant cathode, la vapeur remplit la chambre, se trouve fortement chauffée par la haute température produite dans la cathode et développa .une pression relativement élevée tendant à produire un flux de la vapeur de dedans en dehors à travers l'ouverture existant dans la cathode. Le courant de vapeur frappant sur l'ouverture produit une pression contrecarrant la pression régnant à l'intérieur de la chambre et empêche le flux, de dedans en dehors de la vapeur chaude qui se trouve dans la cathode.
Il est ainsi possible de retenir la vapeur ionisée, dans la ca- thode, sous une haute pression comparée à la pression qui règne à l'extérieur de la cathode, tandis que du courant ionique est libre de passer à travers l'ouverture dans la chambre formant cathode.
Sur le dessin ci-joint
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Fig. 1 est une coupe verticale d'un redresseur ou rectificateur;
Fig. 2 est une coupe transversale à grande échelle, suivant 2-2, fig.l ;
Fig. 3 est une coupe verticale'd'une autre dispo- sition de rectificateur;
Fig. 4 est une coupe transversale, à grande échelle., suivant 4-4 ,fig.3 ;
Fig. 5 représente une modification d'une partie de fig.3 ;
Fig. 6 est une coupe verticale d'un oscillateur;
Figs. 7 et 8 sont des coupes ;verticales de dis- positions modifiées dei rectificateurs;!
Fig. 9 est une coupe transversale d'un relais contrôle magnétiquement et
Fig. 10 est une coupe verticale d'un relais contrôlé électrostatiquement.
Bans le dispositif de fig.l, une enveloppe 10, en matière réfractaire telle que le verre, renferme la cathode 11 et l'anode 12x.L'anode peut être un disque ou peut présenter toute autre disposition bien connue.
La cathode 11 consiste en une chambre cylindrique 12 de laquelle pend le conduit 13 de plus petit diamètre, plon- geant dans la masse de mercure, de gallium, ou d'autre substance convenable,,14, et entouré par une chemise ou manchon 15,en matière calorifuge telle que la por- celaine, pour empêcher une déperdition rapide de chaleur à travers les parois du conduit 13. L'extrémité supérieu- re de la chambre-cathode 12 est.fermée à l'exception de l'ouverture resserrée 16 à travers laquelle le courant ionique passe à l'anode. La source de courant alternatif 17 est couplée, au moyen du transformateur 18, au circuit de rectificateur 19 comprenant la batterie d'accumulateurs
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ou autre charge 20, à charger ou alimenter, au moyen de la source 17, en courant rectifié ou redressé.
Un rhéos- tat 21 permet de régler le courant fourni à la charge 20.
On met en route le redresseur, ou rectifica- teur en fermant un interrupteur 22, une ou plusieurs fois, pour transférer un haut potentiel passager à la cathode
11 et à l'anode 12x afin d'amorcer le flux de courant . ionique entre celles-ci* La chaleur dégagée à l'intérieur de la cathode 11 est conduite en descendant par le conduit
13, au mercure ou gallium 14 qui est-vaporisé par la chaleur et s'élève dans, la chambre, dans laquelle la chaleur dégagée par 1 chute de -.potentiel dans la vapeur augmente rapidement la température de la vapeur et de la cathode jusqu'à ce que l'augmentation de température ré- duise L'impédance de la.. vapeur;
,- en ionisant thermiquement la vapeur ou en excitant celle-ci pour l'amener à un état de préparation dans lequel'elle est facilement ionisée par des collisions, à bas voltage, d'électrons avec des molé- cules. Lorsqu'on emploie du gallium, la chaleur'provenant de la cathode, ou autre source convenable de chaleur, doit maintenir le gallium à une température d'au moins
30 degrés centigrade (ce qui est sa température de fusion) afin de le maintenir au-'état liquide.
L'impédance réduite causée, à l'intérieur de la cathode ,par l'augmentation de température et l'ionisa- tion accrue de la vapeur établit automatiquement une limite au chauffage dela cathode, de sorte qu'une tempe- rature relativement fixe s'établit rapidement, la chaleur dégagée à l'intérieur de là cathode étant dissipée par la surface extérieure de celle-ci, qui est libre de rayonner la chaleur, sensiblement dans toutes les direc-
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tions, de la cathode aux milieux absorbant la chaleur, environnants. En faisant l'enveloppe 10 transparente aux radiations de la cathode 11, cette enveloppe n'est que légèrement chauffée en présence des radiations intenses de la cathode.
D'un autre côté, si on le désire,. on peut choisir l'enveloppe de!façon qu'elle absorbe une quantité appréciable de.chaleur.rayonnée de la cathode, l'enveloppe étant refroidie par convection d'air ou autre fluide refroidisseur autour du tube.
Le chauffage intense du gaz ou vapeur à l'inté- rieur de la chambre 12produit une forte émission d'élec- trons par ionisation thermique, la, radiation intense à l'intérieur de la chambre ionisant, photoélectriquement et autrement, la vapeur ou l'excitant en l'amenant à un état de préparation, comme cela a' été dit ci* dessus* Les ions positifs adjacents aux parois à l'intérieur de la chambre tirent des parois de grands nombres d'électrons.
Les ions négatifs qui tendent à augmenter la charge ionique négative à l'intérieur de la cathode, pour augmenter l'im- ' pédance de celle-ci,sont détruits par l'effet ionisant d'une agitation .thermique, du gaz et la radiation intense produite à la haute température de la vapeur, la radia- tion sur les .ions. ayant' apparemment pour effet de donner lieu à l'éjection d'un ou plusieurs électrons issus des ions, pour neutraliser par cela même la charge sur ceux-ci ou produire des ions positifs.
Dans, la déposition modifiée de rectificateur ou redresseur, représentée à la fig.3, l'enveloppe 10 renferme la cathode'cylindrique 23 qui est supportée par son extrémité supérieure fermée et dont l'extrémité ouverte 24, est disposée tout près de l'extrémité supérieure du conduit 25 dont l'extrémité inférieure plonge dans
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le liquide vaporisabla 14, tel que mercure, métal alcalin ou autre substance convenable.
L'élément chauffant fila- mentaire 26 est connecté, par des ,conducteurs de support 27, 28, à un enroulement 29 d'un transformateur 30 auquel de l'énergie est fournie par la source de courant alter- natif 17. Le filament 26 est de préférence établi pour fonctionner à une haute température, telle qu'une tempé- rature le portant à un blanc bleuâtre, lorsqu'un voltage relativement bas y est appliqué, ce qui offre ainsi une tendance minimum à ce qu'une transmission de courant ionique au filament résulte d'une chute de voltage dans ce- lui-ci.
Le filament est enroulé en forme de spirale conca- ve, ce qui fait tomber une radiation intense sur les parois internes de la cathode 23, le filament étant très voisin de l'ouverture 24 de l,a chambre afin de transmettre plus efficacement ses radiations à la cathode. La cha- leur provenant du filament 26 fait que de la vapeur s'élève à l'intérieur du conduit 25 et se décharge dans la chambre 23 dans laquelle la radiation intensifiée du filament ionise la: vapeur sans exiger une température excessivement élevée dans la matière de la chambre.
Au moyen de cette construction, il est,possible d'utiliser pour la cathode 23, une matière qui peut être excitée photoélectriquement par radiation du filament 26, 1; émis- sion émanant de la cathode supplélementant l'émission éma- nant de la vapeur.
Puisque la cathode n'est pas élevée à une température aussi haute que celle cbrresppndant à la radiation excitant l'effet photoélectrique et l'ionisa- tion de la vapeur une matière possédant un point de fusion relativement bas, comme le'calcium par exemple, ou une
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autre substance, peut être utilisée pour la cathode à la distinction de la disposition de cathode utilisée dans le tube rectificateur de fig.l, dans laquelle l'émis- sion d'ions est excitée en partie par la haute températu- re régnant à l'intérieur de la vapeur, dans la cathode, et la haute température de la matière de la cathode elle- même.
En faisant usage du filament 26. un courant ionique s'établit facilement entre la cathode 23 et l'anode 31 située tout près de la cathode, en un endroit adjacent à l'extrémité ouverte 24 de celle-ci. Lorsqu'on emploi, dans le tube, du mercure ou autre matière exi- geant de,hautes températures pourl'ionisation, la résistance variable 32 est connectée entre le filament et la cathode 23. Cette résistance est de préférence réglée à une haute valeur pour empêcher le flux d'un courant ionique appréciable au filament 26.
En situant le filament 26 en ligne avec l'ouverture, existant entre la cathode 23 et le conduit 25, à travers laquelle du courant ionique passe à l'anode 31, le chemin du courant ionique à l'endroit adjacent à l'anode, est illuminé d'une façon intense. Les ions né- gatifs, dans le chemin du courant ionique adjacent à l'anode, tendant.à augmenter la résistance du dit chemin à l'endroit de l'anode sont détruits par radiation du filament 26, ce qui réduit ainsi la chute de .potentiel de l'anode et permet au redresseur de fonctionner efficacement à un voltage relativement base
Fig. 5 représente une disposition'modifiée de cathode 23 concurremment avec un filament 26.
Dans ce cas, la cathode 25 est supportée par une partie cylindrique pendante, de plus gros diamètre qu'elle. Le filamentest
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chauffé par du courant'passant par le conducteur 33, le conduit 34, le filament 26 et le conducteur 35, ce dernier étant isolé du conduit 34 par un isolateur 35'. La cathode 23 est électriquement et thermiquement isolée du conduit
54 au moyen de l'anneau isolant 36 dont l'extrémité supé- rieure est biseautée de manière à présenter une pente descendante vers le conduit 34 pour diriger la vapeur con- densée à travers des' ouvertures 37 ménagées dans les pa- rois du conduit 34.
L'ouverture 38 existant dans la . cathode 23 en un endroit adjacent à l'anoide 31,, offre un passage, pour du courant ionique, de l'intérieur de la cathode à l'anode
Dans la disposition représentée à la fig.6, l'enveloppe 40 renferme îles deux anodes en forme de disque
41 et la cathode cylindrique 42, dont l'extrémité supé- rieure est fermée et présente l'ouverture 43 à travers la- quelle le courant ionique passe aux anode. La cathode 42 fonctionne de la même façon que la cathode 11 à la fig.1, du courant ionique passant de la source de courant continu 44 à travers la cathode 42, l'ouverture 43 , les anodes 41, les enroulements 45,46 du transformateur 47 et la bobine de réactance 48, pour revenir à la source 44.
Le circuit oscillatoire 49 comprend la capacité varie.- ble 50, un enroulement secondaire 51 du transformateur 47 et l'enroulement ou bobine de contrôle magnétique 52 dont le flux magnétique passe transversalement à travers le courant ionique transmis de la cathode 42. A mesure que le courant oscille dans le circuit 49, le flux magné- tique s'inverse deux fois au cours, de chaque période, en dirigeant le flux d'abord de la cathode 42 à l'une des
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anodes puis, en s'inversant, en dirigeant le courant ionique à l'autre anode, ce processus se répétant pour chaque période.
De l'énergie est fournie à la charge 53 par un enroulement secondaire 54 du transformateur 47,
Le rendement de l'oscillateur est supérieur à celui d'os- cillateurs antérieurs utilisant une émission issue d'une vapeur, pour cette raison que la perte d'énergie à l'inté- rieur du tube 40 est réduite à un minimum par la base impé- dance offerte au flux de ourant ionique.
Dans la disposition représentée à la fig.7, la cathode cylindrique 60 est pourvue de l'ouverture 61 pour le courant ionique qui est transmis à l'anode 62 Leconduit 63 plonge, par son extrémité inférieure, dans la masse, 14. de liquide vaporisable et est entouré par un calorifuge 15, son extrémité supérieure allant en convergeant pour former un ajutage, ou tuyère 64 à traversai'orifice 65 duquel de la vapeur de mercure est projetée de l'intérieur du conduit 63, le courant de vapeur étant dirigé vers l'ouverture 61, existant dans la cathode 60.
La source de courant 17 transmet du cou- rant, par le transformateur 18, au circuit de rectifica- teur 19 dans lequel le courant 'est rectifié, ou redressé, entre la cathode 60 et l'anode 62 et est transmis à la charge 20.
Pour maintenir, pour la cathode, une fourniture de vapeur indépendante du courant de charge qui est transmis entre la cathode et l'anode, la source de puissance 17',qui peut être la même que la source 17, ou être différente de celle-ci, transmet du courant, par le transformateur 18' aux résistances, chauffantes 66 adjacentes à la masse de mercure 14, pour chauffer le
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mercure à la température voulue, au moyen du rhéostat de réglage 67. Les résistances 66 peuvent être renfermées dans de l'amiante 68,ou être entourées par une autre matière pour réduire la transmission de chaleur dans des directions non désirées.
La pression de vapeur dans la cathode 60, due à la haute température régnant dans celle-ci, est con- tre-carrée par le jet de vapeur sortant de la tuyère 64 et projeté contre l'ouverture 61. De cette manière, le gaz ionisé chaud es,t conservé à l'intérieur de la chambre formant cathode.
Dans la disposition de fig. 8, la chambre- cathode 70, en matière réfractaire telle que le tungstène, est pourvue de l'ouverture 71 à travers laquelle du courant ionique est transmis sux anodes 72 et 72', le courant étant fourni de la source de courant alternatif 73, par le transformateur 74, des demi-ondes successives du courant alternatif passant alternativement à travers les anodes 72 et 72' pour fournir du courant rectifié à la charge 75.
La tuyère à vapeur 76, présentant l'ou- verture 77 pour lancer de la vapeur vers l'ouverture 71 existant dans la cathode, est chauffée par la chambre cylindrique 78, concentriquement disposée à l'intérieur de cette tuyère et contenant l'unité de chauffage électri- que amovible 79% La tuyère 76 est supportée par l'embase 80 au-dessus, de laquelle est situé le liquide vaporisalbe 80' qui est transmis, à travers des trous 81, dans la tuyère pour être vaporisé. L'action de la tuyère 76, concurremment avec la cathode 70, est similaire à celle décrite à proposde la tuyère 64 et de la cathode 60 (fig.7).
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Les parois 81,82 et'.85 du tube sont de préfé- rence en métal de haute conductibilité et ne s'amalgamant pas facilement avec' -le liquide dont on fait usage; par exemple: du fer convient pour les parois lorsqu'on fait usage de mercure comme liquide.
Les électrodes 70, 72 et 72' sont isolées de la paroi supérieure 83 par des douilles* de passage 84, en porcelaine ou autre matière convenable, et par des rondelles isolantes 85. Afin de maintenir le degré voulu de videjf à l'intérieur du tube, une pompe à vide (non représentée) est reliée de la manière usuelle au conduit
86 venant de l'intérieur du tube.
Toutes les parois du tube sont jointes d'une façon hermétique à l'exception 'dujoint entre la paroi 82 et la paroi 83 qui est meule plan et mouillé par un produit plastique convenable, pro- pre à faire joint, pour permettre d'enlever facilement la paroi 85 et les électrodes. du restant du tube. L'hermé- ticité en ce point est mieux assurée encore par le joint de mercure 87,88, entre les parois 82 et 83
Les parois du tube sont refroidies,par circu- lation d'un milieu refroidisseur, tel que l'eau, à travers le conduit 89, la chemise 90 et le conduit 91. Les anodes 72 et 72' et leur isolant 84 sont refroidis par la cir- culation de fluide refroidisseur à travers des conduits concentriques 92 et 93 , en série.
L'isolant 84, pour la cathode 70, est refroidi par circulation de fluide re- froidisseur à travers,des conduits concentriques 94 et 95 , en série.
Dans le dispositif de fig.9, l'enveloppe 100 contient .la cathode en forme de chambre, 11, présentant le trou d'émission 16, à travers lequel du courant ionique est transmis à 1* anode cylindrique. 101, à partir de la source 103 en série avec l'enroulement primaire du trans-
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formateur 104 qui est shunté par une capacité variable 105, pour accorder le transformateurà la fréquence de courant à lui transmis.'La source 106 transmet du courant à travers le transformateur 107 et la bobine d'inductance 108 co-axiale avec l'anode cylindrique 101,
le flux magné- tique produit par la bobine 108 coupant le chemin du coura.nt ionique à l'intérieur du tube et contrôlant ainsi l'impédance du tube pour produire dans le courant ionique une variation avec ou ,sans amplification, correspondant aux variations se produisant dans le courant venant de la source 106, ou dans le cas de détection, correspondant à une enveloppe de l'onde émanant de la source 106, ces variations étant transmises, par l'intermédiaire du trans- formateur 104, au circuit de charge 109. La fente longitudi nale 102 existant dans le cylindre 101. réduit les cou- rants parasites produits par les variations de flux ma- gnétique de la bobine 108.
Le circuit comprenant l'enrou- lement secondaire du transformateur 107 et la bobine 108 constitue le circuit d'arrivée, tandis que le circuit connecté entre l'anode et la cathode et comprenant la source 103 et l'enroulement primaire du transformateur 104 constitue le circuit de sortie.
Dans la disposition de fig.10, l'enveloppe 10 contient la chambre-cathode cylindrique 110; présentant l'ouverture,111 à travers laquelle le courant ionique est transmis de la source de courant ionique 113 à l'a- node 112. La gaine cylindrique 114, s'élevant de la catho- de et entourant l'anode, tend à restreindre l'influence du courant ionique sur L'espace onvironnant et à retenir la vapeur à l'intérieur d'une petite zone..L'ouverture 115 existant dans la cathode, permet au courant ionique de passer de la cathode à la;partie 116 du tube, où la près-.
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sion de vapeur est très basse, le courant passant à l'anode 117 située dans cette région.
La source de courant ionique 118 est connectée en série avec l'enrou- lement primaire du transformateur 119, entre la cathode
110 et l'anode 117.
Une source 120,de courant à révéler ou à répéter, avec ou sans amplification, transmet du courant par l'intermédiaire du transformateur 121, à la grille, ou élément de contrôle électrostatique, 122 pour produire des variations dansle courant ionique en cours de trans- mission à l'anode 117, ces variations étant transmises à la charge 123. Le circuit comprenant l'enroulement secondaire du transformateur 121 , la grille 122 et la cathode 110, constitue le circuit d'arrivée, tandis que le circuit connecté'entre l'anode 117 et la cathode 110 constitue le circuit de sortie.
L'appareil représenté aux figs. 9 et 10 convient particulièrement pour la détection ou la répé- tition d'ondes ;électriques, avec ou sans amplification,
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pour une communication au moyen de ..:li.gn iW':, par fil ou par radio. Les'ondes à répéter ou à révéler sont impri- mées sur le circuit d'arrivée et produisent la réponse désirée dans le circuit de sortie.
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EN RESUME l'invention comprend :
Un dispositif à émission électronique compre- nant un tube contenant un gaz ; surface réceptrice d'é- lectrons; une source d'émission, ou de décharge, électro- nique ; un obstacle disposé entre cette surface et cette source et présentant une ouverture de décharge électro- nique, et un moyen pour maintenir des pressions diffé- rentes sur descôtés opposés de cet obstacle, ce disposi-
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tif pouvant d=ta;llleûrs etrefaracter2se n ;outre ' par un
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ou plusieurs des points suivants: a) L'obstacle en question est une partie d'une cathode creuse à l'intérieur de laquelle se trouve la sour- ' ce de décharge électronique., b) Le moyen de pr!essi,on pompe du gaz dans la cathode creuse ;
c) L'ouverture existant dans l'obstacle est de largeur si réduite que les électrons négatifs sont facilement entraînés de l'intérieur de la cathode par un champ électrique extérieur à celle-ci tandis que les ions qui se trouvent dans la cathode sont sensiblement empêchés d'être retirés à travers cette ouverture; d) Un conduit est prévu pour conduire du gaz dans la cathode creuse et une chemise isolante entoure ce conduit ; e) Le gaz ionisable est transmis dans la cathode à travers une ouverture autre que l'ouverture de décharge électronique, ou à travers cette dernière ou* verture elle-même'; f) Dans ce dernier cas. le moyen de pression est disposé pour projeter; un jet de gaz vers la dite ouverture; g) Un filament de chauffage es't prévu pour projeter le jet en question;
h) Le dit filament est également disposé pour transmettre un faisceau 'concentré de radiation dans la cathode creuse ; i) II est prévu une source de liquide vaporisa- ble isolée des électrodes et un moyen pour diriger un courant de vapeur de ce liquide vers l'une des électrodes; j) Une anode cylindrique est disposée coaxia- lement avec l'ouvertue de décharge électronique existant dans la cathode et une boucle conductrice entoure cette
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anode cylindrique pour contrôler la transmission de courant à travers elle; k) Un élément de contrôle électrostatique est interposé entre l'anode et la cathode pour faire varier l'impédance entre celles-ci;
1) L'intérieur de la cathode creuse présente une surface efficacement réfléchissante ;
m) L'espace vide d'air. contenant les électro- des,contient également du gallium.