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FCTIOTlsTB AUX TUBES A Dl1CH.ARGB ELECl'RQHIQUE ET AUX MOYENS D B1!1DUIIlli à CHARGE d'ESPACE.- la présente invention est relative à la classe de dispositifs à
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décharge é-lectrique qui sont construits de telle sorte que les ions positifs, formés dans l'espace compris entre les électrodes, sont maintenus dans un espace entourant la cathode et réduisent, par leur présence, l'effet de la charge d'es- pace.
Dans le brevet belge No 308.867 du 5 Février 1923, on a décrit des dispositifs dans lesquels l'action de l'ionisation gazeuse, modifiant la charge
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d'espace, peut être augmentée en empêchant l'élimination des ions positifs. Par exemple, la neutralisation de la charge d'espace par les ions positifs peut être obtenue, dans des tubes électroniques où la pression gazeuse est si faible que le gaz n'aurait, sans les moyens décrits dans le brevet cité, aucune action ap- préciable sur les caractéristiques électriques de l'appareil. Des dispositifs de ce type seront désignés dans ce qui suit sous le nom de tubes à "accumulation d'ions".
L'invention comprend des moyens d'augmenter l'efficacité des tubes à "accumulation d'ions" et de les rendre plus propres aux usages de com- mande.
L'invention prévoit un nouveau type de tube à décharge électrique, tels que les ions prenant naissance dans une partie de l'espace traversé par les électrons sont maintenus dans cet espace, et neutralisent la charge d'espace, le reste du tube étant traversé par une décharge électronique pratiquement pure.
Dans cette dernière partie de l'espace de décharge, le mouvement des électrons peut être conmandé, soit par champ magnétique, soit par champ électrique, L'invention présente encore les caractéristiques suivantes :
Una disposition par laquelle l'action des ions accumulés est augmentée ou modifiée, en les soumettant à l'action d'un champ magnétique,
La disposition, dans un tube à accumulation d'ions, d'une ou plu- sieurs grilles, qui permettent de faire varier ou de commander le courant, sans interférer avec l'accumulation des ions positifs.
Une disposition pour obtenir un effet simultané des grilles et du champ magnétique, en vue de modifier ou de commander le courant.
L'emploi d'éléments de garde empêchant les ions de s'échapper de façon à permettre de commander ou de modifier le courant.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels
Les Fig.l et 5 représentent des tubes à "accumulation d'ions" pourvus de moyens d'augmenter l'ionisation gazeuse par champ magnétique.
Les Fig.2 et 3 représentent un tube à accumulation d'ions pourvu de grilles ou électrodes de commande
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La Fig.4 est un schéma des connexions électriques convenant avec l'appareil représenté Fig.2 et 3.
Les Fig.5 et 6 représentent schématiquement un dispositif dans le- quel on obtient l'effet combiné d'une grille et d'un enroulement magnétique
La Fig.7est une section transversale d'une forme modifiée d'anode.
Le dispositif de la Fig.l comprend une enveloppe vidée 1, contenant une cathode filamentatire 2et une anode cylindrique 3, qui est de préférence disposée symétriquement autour de la cathode. La cathode 2 peut être en tungstène, tantale ou autre matière, et émettre efficacement des électrons, lorsqu'elle est portée à une haute température; elle est maintenue par des conducteurs scellés 4 et 5, et de préférence tendue par un ressort 6. L'anode 3 peut être en nickel, mo- lybdène ou analogue, et peut être maintenue par frottement dans une position dési- rée, au moyep de ressorts en bobine 7 et 8. L'anode est connectée avec l'extérieur par un conducteur scellé usuel 9.
Les plaques d'extrémités ou de garde, 10 et 11, sont maintenues par des fils 12 et 13, et 14-16 respectivement, les fils 13 et 15 traversant les pieds 16 et 17 et aboutissant à des contacts externes appropriés, non représentés, Ces plaques peuvent être portées à une tension positive, en les reliant à l'anode ou à une source'externe de tension positive, de manière à empê- cher les ions positifs de s'échapper,
La pression gazeuse résiduelle, à l'intérieur de l'enveloppe 1, doit être si faible que, en l'absence d'ions accumulés, une décharge électronique pra- tiquement pure puisse passer entre les électrodes, c'est-à-dire une décharge dans laquelle l'action des ions positifs est assez faible pour être négligeable.
Ce que l'on vient de dire du tube de la Fig.lne diffère pas essen- tiellement du tube à accumulation d'ions, décrit dans le brevet mentionné ci- dessus. Toutefois, l'inventeur de la présente invention a découvert que, contrai- rement à ce que l'on pourrait attendre, du fait que l'action d'un champ magnéti- que sur le mouvement des électrons est très supérieure à celle de ce champ sur le mouvement des ions positifs, l'accumulation des ions peut être augmentée par l'ac- tion d'un champ magnétique d'intensité insuffisante pour arrêter le courant élec- tronique, suivant la méthode décrite dans le brevet belge No 293.604 du 27 Janvier 1921.
Un enroulement magnétisant externe 18 est disposé autour du tube à
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accumulation d'ions, de manière à permettre d'engendrer un champ magnétique dont une composante soit parallèle à la cathode, et qui communique à la fois aux élec- trons et aux ions un déplacement de direction tangentielle, c'est-à-dire qui les fasse tourner autour de la cathode. Il en résulte que les chemins suivis par les ions et par les électrons sont incurvés. Le rayon de courbure des trajectoires de ces ions et électrons dépend de divers facteurs, tels que leur masse, la ten- sion appliquée, et l'intensité du champ.
Il suffit d'une faible force de déflexion dans le cas d'un ion se déplaçant d'un point voisin de l'anode 3 vers la cathode filamentaire 2 pour que cet ion ne rencontre pas sur son chemin la cathode fila- mataire et pour qu'il décrive, durant un temps appréciable, des trajectoires formant des spires multiples autour de la cathode.
Le produit de la masse de l'ion par sa vitesse tangentielle et par le rayon de courbure de la trajectoire reste constant, en supposant un tube cons- truit symétriquement, même si l'ion se rapproche de la cathode. Par suite, lors- que le rayon diminue, la masse restant constante, la vitesse croit. Dans le cas d'électrons se déplaçant de la cathode vers l'anode, la vitesse tangentielle dé- croît. lorsque le champ magnétique a une valeur inférieure à celle qui coupe le courant, c'est-à-dire un champ donnant à la trajectoire des électrons un rayon de courbure supérieur à environ la moitié du rayon de courbure de l'anode, il permet aux électrons d'atteindre l'anode, même si leur trajectoire est incurvée par 1'ac tion du champ magnétique.
Pour s'exprimer autrement, dans le cas d'ions positifs, avec un gaz déterminé, et une corrélation convenable des diverses conditions, en particulier des tensions du tube, et des rapports des diamètres de la cathode et de l'anode, cette amplification de la vitesse tangentielle permet à un champ ma- gnétique appliqué, da valeur inférieure à celle pour laquelle le flux électronique allant de la cathode à l'anode est diminué ou empêché, d'augmenter l'accumulation des ions positifs.
Si le comap magaétique est augmenté dans les limites de fonctionne- ment, l'accumulation des ions positifs croit pour une pression gazeuse donnée, et inversement, si le champ magnétique diminue, l'accumulation des ions positifs dé- croît également. Lorsque la capacité que présente un tube à accumulation d'ions de se laisser traverser par un courant varie avec le nombre d'ions accumulés, le courant électronique, entre les électrodes 2 et 3, peut être modifié en faisant varier le champ magnétique dans les limites de fonctionnement.
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En l'absence d'un champ magnétique, le rapport des diamètres de l'anode et de la cathode doit de préférence être d'environ 200 ou davantage. Lorsqu'on emploie un champ magnétique, une accumulation efficace d'ions peut être obtenue avec des rapports inférieurs, et par suite, on peut employer des cathodes de plus gros diamètre, sans diminuer l'efficacité de l'appareil. L'action d'un champ ma- gnétique est plus intense avec des gaz légers, tels que l'hydrogène ou l'hélium. la pression gazeuse doit généralement être inférieure à environ un micron de mer- cure, mais elle varie avec la nature du gaz employé.
Ainsi que représenté Fig. 5, on peut employer avec avantage, dans un tube à accumulation d'ions, un champ ma- gnétique en combinaison avec une grille, Dans le tube représenté sur cette figure, une grille 20 est interposée entre la cathode 2 et l'anode 3, Ainsi que représen- té Fig.5 et 6, la grille 20 formée de fils longitudinaux, est maintenue entre des anneaux 21 et.
2 11. Lorsque la grille 20 et les plaques de garde 22 et 23 sont chargées positivement,de manière à être portées à une tension suffisamment élevée, sensiblement supérieure au potentiel d'ionisation du gaz contenu dans le tube, par exemple à 50 volts ou davantage, les ions positifs sont maintenus dans l'es- pace entouré par la grille et les plaques de garde, et ils neutralisent la charge d'espace électronique, la plupart des électrons traversent l'espace entre les éléments de la grille 20 et atteignent l'anode 3 chargée positivement.
On peut dire que la gril- le 20 joue le rôle de cathode virtuelle, et qu'elle constitue la source effective des électrons qui sont commandés par le champ magnétique dû à l'enroulement 24 Les conditions existant entre la grille 20 et l'anode 3 sont celles d'une décharge électronique pratiquement pure, et les électrons sont commandés par le champ ma- gnétique, comme dans le mangiétron décrit dans le brevet belge 293.604 cité plus haut,
Bans le tube représenté Fig., on a prévu deux grilles 5 et 26 pour la commande du courant, La grille interne 25 at les plaques de garde 27 et 28 maintiennent les ions et agissent conne une source virtuelle, de la même façon que la grille 20 de la Fig.5. Ainsi que représenté schématiquement sur la Fig.4,
la grille 25 peut être portée à une tension positive, au moyen des conducteurs 29 et 29 reliés à la batterie 30. Comme on le voit, cette batterie 30 alimente aussi de courant de chauffage la cathode 2 par les conducteurs si et 32 ,et de n
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courant d'espace le tube 1 dont l'anode 3 lui est reliée par un conducteur 33 la grille externe 26 est reliée à un circuit 34 dont la borne opposée est con- nectée au circuit de cathode 32 , de préférence en série avec une batterie de réglage 35. Un circuit d'entrée 36 est connecté au primaire d'un transformateur
37 dont le secendaire est intercalé dans le circuit 34, de manière à appliquer des variations de tension convenables à la grille.
Les conducteurs 38 et 39 abou- tissant aux plaques de garde 27 et 28 peuvent être reliés, par le conducteur 40, soit à une borne intermédiaire positive de la batterie 30, par le conducteur 29 soit directement à l'anode 3 par un conducteur 42. On peut prévoir un commutateur
43 permettant d'effectuer la connexion ou la déconnexion des plaques d'extrémités, avec l'un ou l'autre circuit. L'espace compris entre la grille 25 et l'anode 3 remplit les conditions d'une décharge électronique pure. Le courant électronique peut être commandé à la façon usuelle par la grille z6 qui peut recevoir, du circuit d'entrée 34, des variations de tension d'audio ou de radio-fréquence.
Le secondaire d'un transformateur 44, (de préférence un transfor- mateur de fréquence audible), est en série dans le circuit 29-29' de grille, ce qui permet de faire varier la tension positive de la grille 25 et des plaques 27 et 28 et de commander l'intensité d'ionisation positive du tube; c c'est-à-dire au moyen d'un dispositif d'entrée représenté symboliquement par le transformateur
44, la capacité de courant du tube peut être modifiée.
Lorsque la grille 5 est portée à une tension positive suffisam- ment élevée, supérieure à la tension d'ionisation du gaz résiduel, elle est ef- ficace pour accumuler les ions, en coopération avec les plaques d'extrémités, dans' l'espace entouré par la grille 25 mais lorsque sa tension devient inférieure à une certaine valeur ou négative, cette grille est rendue inefficace. Ceci peut se produire à fréquence audible dans un appareil émetteur de radio, et peut être utilisé pour modifier l'intensité des signaux'transmis par le circuit de débit 45 accroupie au circuit de plaque 33, par un transformateur de haute fréquence 46.
Dans certains cas, une des grilles par exemple la grille 26 peut être omise, et le courant comnandé, ou entièrement modifié, par la grille posi- tive 25 Cette disposition-a son efficacité maximum lorsque la tension de la gril- le 25 oscille entre une valeur positive voisine de la tension de l'anode et une valeur inférieure ou négative, comne dans un oscillateur.
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la Fig.7 est une vue d'extrémité d'une anode ondulée 47, c'est-à-dire d' une anode présentant des ondulations longitudinales qui augmentent la déviation des ions du chemin direct vers la cathode.
Dans le cas des Fig., 3, 5, 6 & 7 , l'enveloppe externe de l'appareil a été omise du dessin, bien qu'elle soit supposée existante dans les tubes réels.