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PERFECTIONNEMENTS aux MOYENS de REGLER le COURANT d'ESPACE de TUBES à DECHAR- ¯ -CE THERMIONIQUE.-
La présente invention est relative aux appareils thermioniques et son objet est de créer un stabilisateur ou régulateur qui maintienne l'ëmissi- vité électronique désirée, et par suite un courant d'espace de la valeur dé- sirée, dans les tubes à décharge thermioniques.
L'invention peut s'appliquer au réglage automatique de tous les appareils et dispositifs basés sur l'émission électronique, comme par exemple les redresseurs thermioniques, lampes de T.S.F. de grosse puissance, etc...., dont on peut varier le débit en agissant sur la température de la cathode incandescence.
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Dans la suite, on expose l'exemple non limitatif de l'application de l'invention aux ampoules à rayons X connues sous le nom d'ampoules "Coolidge" et couvertes par le brevet belge 266*955 du 24 Avril 1914 de la
Société demanderesse.
Le débit en rayons X d'un tube à cathode incandescente varie en proportion de l'émission électronique de la cathode. L'émission électronique varie à la fois avec les variations de la température de la cathode et avec celles des conditions du gaz contenu dans le tube. Lorsqu'un tube à rayons X est alimenté par un réseau industriel, il se produit constamment des varia- tions de tension qui modifient la température de la cathode.
Généralement aussi, les tubes à rayons X sont sujets à des variations des gaz résiduels, particulièrement lorsque ces tubes comportent des anticathodes dont la partie postérieure est en cuivre ou autre métal, dont on ne peut extraire les gaz qu'avec de grandes difficultés*
Par suite on a constaté qu'il est avantageux de créer un stabili- sateur qui permette de maintenir constante l'émission électronique d'un tube à décharge thermionique, tel qu'un tube à rayons X du type Coolidge, même si la pression du gaz dans le tube ou la tension d'alimentation de la cathode varie.
Dans le brevet belge 296.513 du 27 mai 1921, on a décrit un stabilisa- teur vibrant qui, en réponse au courant d'espace d'un tube à rayons X, com- mande la durée du passage du courant de chauffage de la cathode, par ferme- ture et ouverture mécaniques de contacts, durant les impulsions des demi-ondée correspondant au passage du courant dans le tube, de façon à maintenir l'é- mission électronique à la valeur désirée.
Conformément à la présente invention, la commande du courant de chauffage du tube à rayons X, ou autre appareil thermionique à régler, est effectuée au moyen d'un tube auxiliaire à décharge thermionique pourvu de moyens tels qu'une grille qui permet de commander la durée de passage du cou- rant dans ce tube. Ce tube auxiliaire fonctionne en association avec des moyens régulateurs, de manière à modifier la tension du courant de chauffage de la cathode du tube principal, et maintenim une valeur désirée le courant qui traverse le tube principal.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels :
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La Fig.lest une représentation schématique de l'application de
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l'invention""à. un tube à rayons X ;
La Fig.2 représente une modification de la précédente réalisation .
Sur la FiG.1, le tuxe thermionique dans lequel on désire maintenir un courant d'espace de valeur prédéterminée, est représenté en 1, Ce tube peut, par exemple, être un tube à rayons X à vide élevé, tel qu'un tube Coolidge, dont la description est donnée dans le brevet belge 266.955 précité.
Ce tube est pourvu d'une cathode thermionique 2 et d'une anode 3, ces électrodes étant connectées de la façon usuelle aux conducteurs d'alimenta- tion 4 et 5. La cathode 2 est alimentée de courant de chauffage par l'intermé- diaire des conducteurs 4 et 6, qui sont reliés au secondaire du transformateur 7 dont le primaire est connecté par l'intermédiaire des conducteurs 8 et 9, aux conducteurs principaux d'alimentation 10 et 11. Les courante qui traversent les conducteurs principaux 4 et 5 et le circuit de chauffage 4-6 sont, par suite, en synchronisme* Les conducteurs d'alimentation principaux 4 et 5 du tube à rayons X sont reliés au secondaire de haute tension d'un transformateur 12, dont le primaire est alimenté par l'intermédiaire des conducteurs 13 et 14 et d'un commutateur 15, aux conducteurs principaux d'alimentation 10 et 11.
Les enroule- ments secondaires 16 et 17 du transformateur 12 sont en série par l'intermédiai- re d'une résistance non inductive 18, qui est shuntée par un condensateur 19.
Si on suppose que le tube 1 fonctionne sous courant de saturation, pour une température, d'ailleurs quelconque, de la cathode, ce qui est la méthode usuelle de faire fonctionner un tube thermionique à rayons X, avec le système que l'on vient de décrire, le courant d'espace dans le tube est modifié par la variation de tension des conducteurs d'alimentation 10 et 11, ou par la variation de la quantité de gaz contenu dans le tube. Un tube régulateur 21 à décharge thermionique est, conformément à l'invention, destiné à empêcher la variation de ce courant d'espace.
Ainsi que représenté schématiquement, le tube 21 comporte une cathode thermionique 22, uneanode 23 et une grille 24, cette dernière étant représentée en lignes pointillées et entourant de préférence l'a- node* Le tube auxiliaire doit être d'abord vidé, de faqon à obtenir un vide élevé, et purgé de la vapeur d'eau qu'il contient, puis pourvu d'un gaz ou d'une source de vapeur telle que du mercure. On peut, par exemple, le remplir d'un gaz inerte
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tel que l'argon à une pression qui peut être, par exemple, d'environ 5,5cm. de mercure. Une valve électrique présentant ces caractéristiques générales, est connue sous le nom de thyratron.
La cathode 22 de ce tube est alimentée de courant de chauffage par un transformateur 26 dont le primaire est connecté aux conducteurs principaux 10 et 11, par l'intermédiaire de conducteurs 27 et 28. La cathode et l'anode du tube régulateur 2@ sont reliées au circuit primaire du transformateur d'alimenta- tion 7, par l'intermédiaire des conducteurs 29 et 30, et le courant qui leur vient des conducteurs 10 et 11 traverse une résistance non inductive 31. La grill- 24 et la cathode 22 sont reliées, respectivement, par les conducteurs 32 et 33, à la résistance 18, l'une des connexions avec cette résistance étant de préférence obtenue au moyen d'un contact réglable 34, ainsi que représenté. Une batterie 35, an série dans le circuit de grille 32-33 est destinée à appliquer une tension de réglage négative à la grille 24.
Le courant d'espace du tube thermionique 1 engendre une chute de tension dans la résistance 18, tension qui est de sens opposé à celle de la batte rie de réglage 35. Tant que la tension de.grille est négative, aucun courant ne traverse le tube 21. Lorsque le courant d'espace dans le tube 1, durant une demi- onde quelconque croit jusqu'à une valeur pour laquelle la chute de tension aux bornes de la résistance 18, surpasse la tension aux bornes de la batterie 35, la grille devient positive, et un courant électronique commue à traverser la val- ve 21.
Cornue le courant qui traverse le tube 21 traverse également la résistance 31, lorsque le courant dans ce tube croit, la chute de tension dans la résistance 31 croît également, ce qui abaisse la tension du courant de chauffage de la ca- thode 2 du tube principal 1, et fait décroître l'émission électronique, ou l'em- pêche de croître jusqu'à une valeur supérieure à celle désirée.- ce qui maintient le courant d'espace dans le tube thermionique 1 à la valeur moyenne désirée.
Toute tendance- du courant du tube 1 à diminuer jusqu'à une valeur inférieure à celle désirée, par exemple, par suite d'une diminution de la tension des conducteurs principaux: d'alimentation 10 et 11, ou du dégagement de gaz délé- tères, est immédiatement contrecarrée, par suite de l'action du tube régulateur .{ par une diminution de la chute de tension dans la résistance 31, de façon que la cathode 2 soit traversée par un courant de chauffage de l'intensité nécessaire pour maintenir le courant d'espace à la valeur désirée.
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Le tube régulateur 21 fonctionne sans aucun retard, et le système est exempt de toutes pièces mécaniques mobiles, il reste par suite, de façon per- manente et sans réglage mécanique, en état de fonctionner. La régulation s'effec- tue si rapidement et elle est si efficace que le courant moyen d'espace du tube principal 1 ne subit pas de variations perseptibles, ainsi qu'on peut s'en ren- dre compte par l'interposition d'un instrument de mesure. Durant chaque demi-onde du courant alternatif qui traverse le tube thermionique principal, la tension du courant de chauffage est réglée de telle sorte que l'émission électronique de la cathode du tube prineipal soit maintenue à la valeur désirée.
Le système représenté sur la Fig.2 est semblable, par la plupart de ses caractéristiques, à celui de la Fig.l, mais il en diffère en ce que l'enrou- lement secondaire d'un transformateur 37 remplace la batterie de réglage 35.
L'enroulement primaire de ce transformateur 37 est connecté, par l'intermédiaire des conducteurs 38 et 39, aux conducteurs 13 et 14 qui alimentent le transforma- teur principal de haute tension 12. Le système de la Fig.2 diffère aussi du sys- tème de la Fig.l en ce qu'une self 40, remplace la résistance non inductive 18.
La tension aux bornes de la self 40 est de sens opposé à celle du secondaire du tarnsformateur 37. Lorsque le courant du circuit principal 4-5 croît, la ten- sion de la grille 24 du régulateur 21 devient positive, de telle sorte qu'un courant conmence à passer dans ce tube régulateur; Le courant passe dans le tube 21 durant des intervalles de temps tels que le courant d'espèce, dans le tube 1, soit maintenu à la valeur prédéterminée désirée.
Si le courant d'espace du tube principal tend à croître, le courant, dans le tube régulateur, s'amorce plus tôt pendant la demi-période, et si le courant d'espace tend à diminuer, le courant dans le tube régulateur s'amorce plus tard pendant la demi-période, de manière à maintenir la tension du courant de chauffage de la cathode du tube 1 à une va- leur correspondant à l'émission électronique désirée.
Avec les systèmes repré- sentés sur les Fig.l et 2, le courant d'espace du tube à rayons X, ou autre tube à régler ne s'écarte pas sensiblement d'une valeur prédé@e-rminée, car les diverses parties des systèmes décrits sont disposées et les valeurs des résis- tances et autres éléments de réglage choisis, de telle sorte que la cathode est alimentée durant chaque demi-impulsion par l'énergie électrique de chauffage nécessaire.
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Bien que dans les réalisations que l'on vient de décrire, on ait eu particulièrement en vue le réglage du courant d'espace d'un tube à rayons X de façon à régler le débit en rayons X, il est clair que la présente invention a pour application générale la régulation des courants d'espace des dispositifs thermioniques quelconques.