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APPAREIL ELECTRIQUE
La présenteuinvention a.. trait à un appareil électri- que et plus particulièrement à un appareil comprenant des circuits électriques dont fait partie un¯ agent gazeux.
La demanderesse a découvert qu'il est possibles par la construction et l'emplacement convenables d'électrodes immergées dans un gaz, d'isoler et de limiter la conduc- tion à travers le gaz même si l'espace séparant les élec- trodes est soumis à une différence de potentiel élevée Ce résultat est obtenu en donnant à la largeur de l'espace séparant les surfaces juxtaposées des électrodes une va- leur assez faible pour empêcher l'amorçage d'une conduc-
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tien appréciable directement à travers du dit espace par des potentiels assez élevés pour amorcer la conduction en travers d'intervalles plus larges et, en même temps,
en empêchant qu'il se produise une conduction apprécia- ble entre les surfaces non opposées ou arrière des élec- trodes, autour de la limite du dit espace. Dans le cas présent, les surfaces des électrodes coopérantes sont espacées l'une de l'autre d'une distance qui est compa- rable au trajet libre moyen des électrons dans le gaz dans lequel les électrodes sont immergées et qui est de l'ordre de grandeur de ce 'trajet* Ce trajet libre moyen peut être défini comme étant la distance moyenne qu'un électron parcourt à la vitesse ionisante avant que se produise le choc ionisant avec une molécule ( ou atome) de gaz. La valeur de ce trajet libre moyen dans tout gaz donné est influencée par la pression à laquelle le gaz est soumise.
Par une construction et une position particulières des électrodes coopérantes 9 constituées dans le présent cas par deux tubes cylindriques de diamè- très différents placés concentriquement , on peut faire en sorte que tous les chemins offerts à la décharge à travers le gaz soient courts et de l'ordre de grandeur des trajets libres moyens des électrons dans le gaz; et, par une construction-convenable dudiélectrique isolant et de support ,on peut faire en sote que tous les chemins of @orts à travers le diélectrique soient suffisamment longs pour empêcher la rupture sous , le voltage appliqué.
Avec une construction de ce genre, il est possible d'empêcher la conduction à travers le gaz entre.les sur- faces juxtaposées des électrodes avec des différences de potentiel relativement élevées et des pressions de gaz correspondant a un centième, de millimètre de mercure ou davantage.
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On voit que cette invention est basée sur des prin- cipes qui n'avaient pas encore été appliqués jusqu'à ce jour aux appareils à décharge gazeuse à basse pression du type usuel. Le dispositif suivant l'invention rend possible d'imprimer des différences de potentiel extrême- ment élevées dans le gaz sans déterminer de conduction entre des surfaces juxtaposées.
L'invention est appliquée d'une façon simple et efficace à un condensateurà vide comportant deux tubes métalliques concentriques de forme cylindrique qui sont mis et maintenus en position par des supports isolants de construction convenable, le tout étant renfermé dans un récipient ou ampoule en matière isolante rempli de gaz. Les tubes, qui sont à des potentiels différents, sont disposés de telle sorte que la distance séparant toutes les surfaces juxtaposées à des potentiels différents à travers le gaz soit suffisamment courte pour empêcher une conduction gazeuse.
Dans cette forme de réalisation particulière, tous les chemins par lesquels la décharge d'électrons est susceptible de se produire à travers l'agent gazeux sont de l'ordre de grandeur du trajet libre moyen des électrons ! et tous les chemins tra- versant la matière isolante sont suffisamment longs pour empêcher la rupture de cette matière et la décharge qui en résulterait à travers la dite matière.
Ledessin annexé représente en coupe un conden- sateur à vide suivant l'invention.
La forme de réalisation, représentée comprend un condensateur à vide comportant une série d'électrodes ou plaques à des potentiels différents, toutes immergées dans un gaz, les plaques' étant établies et placées' de telle manière que.les seuls trajets par lesquels il peut se produire circuit court à travers l'agent gazeux sont trop courts pour permettre l'amorçage d'une déchar#
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ge d'électrons.
Suivant cette construction, le conden- sateur ne se rompra pas pari l'effet d'une décharge sous- une différence de potentiel de 10.000 volts, alors même que la pression à laquelle est soumis le gaz dans lequel les électrodes ou plaques sont immergées atteindrait un dixième de millimètre
Si l'on se réfère au dessin annexé, on remarquera que le condensateur comprend deux' cylindres concentriques 10 et 12 en matière conductrice, renfermés dans une ampoule en verre ou autre matière ,isolante 14 remplie de gaz. Les tubes 10 et 12 sont maintenus concentriquement par des supports isolants 16, et 18.
Comme représentée chacun de ces supports est muni d'une embase 20, s'adaptant à l'intérieur du tube externe 12,-et maintenant ce tube et d'une tête plus petite 22 s'adaptant dans le tube inter- ne 10. En outre, les supports, isolants peuvent être ' munis d'un col ou partie rétrécie 24assurant un inter- valle isolant entre l'extrémité du tube ou .cylindre in- terne et le support isolant.
Comme on le remarquera, avec cette construction tous les chemins directs suivant les- quels une décharge d'électrons est susceptible de se pro- duire entre les surfaces des cylindres qui sont à des poten- tiels différents sont courts et, en addition, tous les chemins suivant lesquels une décharge peut se produire entre ces surfaces' à travers le support isolant sont longs.
Comme il ressort d'un examen du dessin, le support infé- rieur isolant 18peut avantageusement être muni d'une se- conde embase 26 s'adaptant étroitement et maintenue en posi- tion de toute manière convenable à l'intérieur de l'ampoule 14. Grâce à cette construction, les cylindres sont main- tenus dans des positions convenables à l'intérieur de l'am- poule. Les conducteurs du circuit peuvent avantageusement être disposés comme représenté sur le dessin dans lequel un des fils conducteurs est assujetti en 28 au bord supé- rieur du tube 12, l'autre étant assujetti en 30 à la sur-
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face interne du tube 10. en un point compris 'entre les deux supports isolants, ce conducteur passant de ce point à l'extérieur à travers le support isolant inférieur et l'extrémité correspondante du tube.
Le condensateur peut évidemment être monté sur toute disposition de circuit désirée*
La théorie sur laquelle est basé le fonctionnement ,de ce dispositif peut être: résumée comme suit. :La conduc- tibilité que possède un gaz à tout instant peut être considérée comme dépendant du nombre datons présents. Ce nombre est usuellement faible, mais il est rapidement aug- menté par une ionisation produite par collision lorsqu'on imprime une différence de potentiel suffisante. En addition, la distribution est telle que la conductibilité du gaz sou- mis à une pression ou à un vide peu poussé est rendue rela- tivement bonne.
La présence de ces ions, qui rendent le gaz conducteur, est due à la collision des électrons ou ions avec des atomes ou molécules, cette collision ayant pour effet de produire d'autres ions qui entrent à leur tour en collision avec d'autres atomes en produi- sant de nouveau d'autres, ions. Si les électrons émis par une électrode n'ont normalement qu'une faible distance: à parcourir avant d'arriver à l'électrode opposée, ils ont peu de chance d'entrer en collision si la distance qui sépare les électrodes est suffisamment, courte.
On a trouvé qu'il est possible de proportionner la distance que les électrons ont à parcourir de telle façon que le nombre de collisions se produisant entre les électrons et les atomes soit si faible que lé nombre d'ions. posi- tifs produits soit insuffisant pour bombarder la cathode et mettre en liberté les électrons en vue de l'amorçage d'une conduction, gazeuse appréciable=.
Quoique, dans la pratique il existe toujours quelques ions positifs dis- Séminés, un,fait certain est que, avec une distance con-
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venablement choisie, comme précédemment indiquée, le nombre de ces ions est insuffisant pour donner naissance à d'autres ions positifs et déterminer la production.d'une conduction gazeuse appréciable
La demanderesse pense que cette théorie est en subs- tance correcte mais, indépendamment, de toute exactitude de l'explication offerte, il est un fait certain que,
en établissant et plaçant les électrodes de telle manière que les chemins directs offerts à la décharge des électrons a travers l'agent gazeux entre des surfaces juxtaposées des électrodes soient relativement courts et de l'ordre de grandeur du trajet libre moyen des électrons{(il est ' possible d'isoler avec un vide relativement pauvre les mêmes différences de potentiel que celles qui exigeaient antérieurement un vide sensiblement-parfait.
La demanderesse pensé qu'il conviendrait, en vue de l'obtention des meilleurs'résultats, que la longueur des dits chemins directs à travers le gaz entre des surfaces juxtaposées des électrodes à des potentiels différents soit plus courte que le trajet libre moyen.des électrons; toutefois, en raison de la difficulté d'estimer exactement la longueur du trajet libre moyen, on sait seulement d'une façon absolue que la longueur des 'chemins utilisables .doit être comparable au trajet libre moyen des électrons ;
il peut être possible de construire un intervalle isolant suivant la présente invention alors même que la longueur des chemins utilisables serait aussi grande ou plus grande que celle du trajet libre moyen, et ce, sans sortir de l'es- prit de la présente invention, pourvu que ces chemins soient suffisamment courts pour empêcher une ionisation appréciable.
Il ressort de ce qui précède que chacun'des blocs iso- lants 16 et 18, constitue l'une des limites de l'espace compris entre les surfaces juxtaposées des électrodes,une obstruction qui empêche qu'il se produise entre,les surfaces
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des électrodes une conduction, appréciable autour et à l'extérieur de la dite limite.
Dans la forme d'exécution représentée, cette limite peut être considérée comme étant un anneau imaginaire allant, d'une des extrémités de l'électrode 10 à 1,' électrode 12 dans le plan radial de l'extrémité de l'électrode 10.
Cette''obstruction peut être espacée de l'électrode comme en 24 ou, lorsqu'elle est faite de matière isolante, être en contact avec l'électrode, comme en 20. Cette obstruction est 'conformée et disposée de façon qu'il ne soit offert entre les deux électrodes;* le long: de ses surfaces, aucun. chemin qui soit aussi court que la distance la plus cour- te entre les surfaces juxtaposées des électrodes; et, dans le présent exemple, le chemin le plus court entre les élec- trodes le long. de la surface de l'obstruction -est plus de dix fois la distance la plus courte entre les d'eux électro- des.
Une caractéristique importante de la présente inven- tion réside dans le fait qu'une des électrodes est creuse et que l'autre possède une paroi tournée vers la paroi in- terne de l'électrode'creuse, les surfaces des deux parois étant inégales.
Les surfaces des deux électrodes étant inégales, la résistance de l'intervalle d'air est plus grande dans un sens que dans l'autre. Cafte caractéristique est avantageuse dans beaucoup d'applications de l'invention. Par exemple, le condensateur représenté est particulièrement applicable dans les circuits à courant continu pulsatoire dans les- quels un condensateur à plus tendance à se rompre dans un sens que dans le sens opposé.
Il est bien. entendu que-les applications de la pré- sente invention ne sont pas limitées à la forme de réali- sation particulière représentée et que l'invention est
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susceptible d'être appliquée à une grande variété de circuits électriques comportant gazeux.
RESUMA
Un appareil électrique comportant des électrodes séparées par un acent gazeux, l'une d'elles présentant une surface tournée vers l'autre électrode, cet appareil étant caractérisé par des moyens espacés-mais assez rapprochés de la première électrode pour empêcher la décharge vers des surfaces autres que la dite surface, la largeur de cet espace étant limitée en substance au trajet libre moyen des électrons dans le gaz; cet appareil pouvant en outre être caractérisé par le points suivants, ensemble ou séparément:
a ) Les électrodes sont plongées dans le gaz et présen- tent des surfaces qui sont séparées d'une distance courte comparable au trajet libre moyen des électrons dans le gaz, ces électrodes étant supportées dans le gaz par un diélec- trique.agencé pour recouvrir les extrémités ou.bords des électrodes ou empêcher de quelque autre manière qu'il se produise une ionisation gazeuse autour des dites extrémités- ou bords*. b) Les électrodes sont munies de surfaces* courbes c onc entr i que s . c ) les chemins- offerts à la conduction électrique à travers le diélectrique des supports sont suffisamment longs pour empêcher la rupture du électriques
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