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"Perfectionnements aux tubes à décharge électrique dans les gaz rares. "
La' constitution atomique des métaux leur permet d'absorber les gaz dans des proportions 'assez considérables. -
On sait que, théoriquement, 63 gr. 3 de cuivre absorbent 11 L.16 d'oxygène, qui correspond à 55 L.80 d'air et, par suite, à 44 L.64 d'azote, l'air contenant 1/5 d'oxygène et 4/5 d'azote.-
Par certains moyens physiques connus, l'on peut éliminer les gaz qui sont occlus dans un métal quelconque.
Il suffit de soumettre ce métal à l'action de la chaleur ou du courant électrique dans une enceinte de verre reliée à une pompe à vide.- Les gaz sont absorbés par la pompe à vide au fur et à mesure qu'ils se dégagentdu métal.-
L'on constate que, si l'on met en présence d'azote, le métal dont les gaz occlus ont été éliminés, l'azote est absorbé presque instantanément et en fortes quantités (Voir tubes à l'azote de Moore).
Les gaz rares tels que le néon ou l'hélium sont absorbés beaucoup plus lentement. -
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Expérimentalement nous avons pu observer que dans un métal dont les gaz occlus ont été éliminés, l'absorption du néon ou de l'hélium est fortement retardée lorsqu'une certaine quantité d'azote a été absorbée au préalable par le métal.-
Ceci est de nature à changer totalement la technique comme jusqu'à ce jour pour la fabrication des tubes à gaz rares, néon ou hélium}fonctionnant sous la décharge électrique.-
En effet, les procédas connus tondent à éliminer aussi comple tement que possible toute trace de car autre que le néon ou l'hélium.
Si l'on tient compte que le néon ou l'hélium est introduit dans ces tubes sous une très faible. pression, donc son± un tr's faible volume, il est évident que d'aussi faibles quantités de gas seront absorbées, dans un temps assez court par le métal des électrodes avide de re- constituer sa charge inter-atomique.-
Avec l'azote pur, cette' , charge inter-atomique peut se recons- tituer au cours de la fabrication du tube, puisqu'elle se fait presque instantanément.- Avec des gaz tels que le néon ou l'hélium elle ne peut se reconstituer a. cours de la fabrication,
car l'absorption est trop lente et cette technique prolongerait la durée de l'opération dans des proportions incompatibles avec un bon rendement industriel.- Nous avons constaté que, pendant toute la durée de vie du tube à décharge, l'azote ne se dégageait plus du notai dos électrodes et qu'il ne fallait pas craindre que ce gaz vienne souiller à un moment donné le néon ou l'hélium.- 11 intensité de régime normal à laquelle sont soumis les tubes à gaz rares est beaucoup trop faible que pour provoquer un dégagement de l"azote.- Il n'en sorait pas de même s'il s'agissait d'hydrogène ou d'oxygène car la présence de traces de l'un ou de l'autre de ces gaz
amorcerait un échauffèrent du tube tel, qu'un dégagement plus considérable do ces Gaz s'en- suivrait inévitablement et rendrait rapidement le tube à. décharge impropre à sa destination.- Les propriétéa que nous avons reconnues
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à l'azote sont donc bien spéciales à ce gaz.-
La présente invention a pour objet l'utilisation de l'azote pour reconstituer la charge inter-atomique Gazeuse du métal des électrodes après l'élimination de l'oxygène et de l'hydrogène et avant l'intro- duction des gaz rares afin de,
réduire à leur plus extrème limite les phénomènes constitutifs d'absorption de ceux-ci.-
Il o. été décrit dane un mémoire précédent faisant l'objet du brevet déposé par Regnier Francotte le 9 mars 1926 sous le n 333.004. que l'on pouvait limiter réchauffement du métal des électrodes en utilisant à chaque extrémité du tube deux électrodes fonctionnant en parallèle.-
La décharge électrique s'amorce alternativement et automatique- ment par l'une puis l'autre des deux électrodes voisines.
- Cette alternance est provoquée par l'augmentation de résistance du métal constituant l'électrode sous l'influence de la température à laquelle le métal est porté par la puissance absorbée en watts ==' Joules.- quand l'une des deux électrodes augmente de résistance par suite de la puissance absorbée au moment .du passage du courant, l'électrode parallèle voisine dont la résistance n'a pas augmenté, fonctionne à son tour et le cycle continue.- Cette alternance empêche réchauffe- ment progressif du métal, une électrode n'étant jasais soumise pendant longtemps au passage du courant sans être secourue :
pu sa voisine.-
Or, nous avons observé que l'alternance se produit beaucoup plus rapidement lorsque les extrémités métalliques des deux électrodes parallèles sont distantes de mo ins de 25 millimètres.- La figure 1. représente deux électrodes parallèles 1 -1 avec les deux parties métalliques à. et B. dont l'écartement C. est inférieur à 25 milli- mètres.- La décharge passant par A. ionise l'électrode voisine B.- Elle donne lieu à de nouveaux centres électrisés positivement et régativement dans la nasse du métal B. et par suite, augmente la. conductibilité de ce dernier.
Comme d'une part, l'électrode A. augmente
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de résistance par l'élévation de température du métal rdsultca't, du passage du courant et que d'autre part, l'électrode B. diminue de
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résistance par ionisation, on congoit ]6parfaitement que le phénomène d'alternance des deux électrodes parallèles devient beaucoup plus rapide.- Cette disposition a pour résultat de limiter à sa plus simple expression réchauffement du métal des électrodes etpar conséquent d'augmenter considérablement la durée do vie dos tubes.-
Pour favoriser cette ionisation il est indispensable que les deux parties métalliques A. et B.
soient assez rapprochées l'une de l'autre et que la distance, qui les sépare ne soit pas plus Grande que 25 millimètres.- Il a été aussi décrit, que pour éliminer les gaz occlus dans le métal des électrodes il y avait lien de les placer aux deux bouts d'une enceinte spéciale en verre de grand diamètre et reliées @ chacune au secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire
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est sous le contrôle d'une bobine de self pour le rélGbe de l'in- tensit0 du courant.- 4pr4s épuration des électrodes, colles-ci sont montées aux extrémités dos tubes luminescents.- Nous avons constaté qu'il 'avait une très grande utilité à procéder de la sorte parce que nouspouvions,
dans l'enceinte séparée, soumettre le métal à une intensité beaucoup plus farte, que nous m'au-- .rions pu le faire sur le tube définitif.- Cette méthode permet un
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épuisement plus complot des Gaz occlus et particuli01'3,;mt de l'hydrogène.- ':ous avons complété l'opération du pnrgeace soigné du métal par un purjease aussi complet que possible du .verre qui e-..rulc le matai de l'électrode définitive.- :;:11 effet, dana Le procédé antérieur les parois de verre 2 de la figure 1. étaiei-t soudées aux cup-jlos o - li que les deux rzarties A.
D. avaiont 3tC purgées dans une enceinte spéciale en verre que l'on détruisait après chaque opération.- Les ouvriers verriers sn soudant les parois 2 - 2 aux cupules j - S et en soufflant le verre, projetaient , 1'i¯-
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térieur des électrodes une certaine quantité de vapeur d'eau qui, par électrolyse, donnait naissance à de l'hydrogène au moment de la 'formation du tube luminescent définitif.-
Nous avons trouvé qu'il était préfénable de procéder comme indiqué ci-après en se référant à la figure 2. dans laquelle:
Le dispositif est constitué*par une enceinte spéciale en verre (3) de faible longueur, dix à quinze centimètres par exemple à chaque , extrémité de laquelle sont branchées les électrodes parallèles 1 - 1 et2 - 2 dans leur forme définitive et par l'entremise d'étranglements @ et 5 par lesquels, après l'opération du purgeage, l'on séparera les électrodes de l'enceinte de verre (3).-
Les électrodes seront reliées à l'enroulement secondaire haute tension d'un transformateur (6) dont 1 enroulement primaire est sous le contrôle d'une bobine de self (7) à noyau mobile pour le réglage de l'intensité du courant.-
L'enceinte de verre (3) communique d'une part avec une pompe à vide par la calalisation (8), d'autre part, avec un générateur d'azote pur par la canalisation (9) ;
ces canalisations et 9 comportent un éclusage par robinets afin de permettre le réglage de la pression intérieure de l'enceinte (3) par charges et décharges successives.- Une réserve de potasse 10 est prévue dans la cana- lisation (8) vers la pompe à vide dans laquelle on¯pourra procéder à l'absorption dos gaz nuisibles par barbotage, contact, etc.
On fait un vide partiel dans l'enceiute 3 et 1 on constitue une atmosphère d'azote alimentée en 9 en observant une pression appropriée pour pouvoir amorcer le passage d'un courant de forte intensité.- Sous l'influence de la décharge et de la forte température qui en résulte, les électrodes 1 - 1, 2 - 2 et les parois de verre 11, dégageront leurs gaz occlus vers l'enceinte 3.- En particulier,
-la vapeur d'eau condensée à l'intérieur des parois de verre 11 se volatilisera en vapeur d'eau dont une partie sera absorbée par la
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pompe à vide par la canalisation 8 dont on ouvrira de'temps en temps les robinets d'éclusage 12 pour maintenir à l'intérieur de l'enceinte 3 la faible pression favorable au passage de la déchar- ge électrique.-
Une partie de la vapeur d'eau sera inévitablement transformée en hydrogène par électrolyse.- Four éliminer 1'hydrogène formé ainsi que celui qui pourrait être dégagé par la métal 1 - 1 et 2 - 2 des électrodes, l'on procèdera plusieurs fois au renouvellement de l'at- mosphète d'azote en ouvrant les,
robinets 13 de la canalisation à azote 9.- Sous l'influence de la décharge, l'azote se combinera à l'hydrogène sous forme d'ammoniac facilement absorbable par la réserve de potasse anhydre se trouvant dans le récipient 10.- L'oxygène dégagé se combinera avec l'azote en peroxyde d'azote absorbable également par la réserve de potasse.-
En faisant agir plusieurs fois de suite la pompe à vide et en combinant les rentrées d'azote pur l'on constatera après un certain temps par l'analyse spectrale, que tous lesgaz occlus cat été éliminés et absorbés par la pompe à vide ou par la réserve de potasse 10 et qu'il ne reste plus à l'intérieur de l'enceinte 3 que de l'azote pur.
A ce moment, les robinets 12 et 13 étant fermés, l'on coupera le courant pour permettre le refroidissement des électrodes.- En refroidissant, les électrodes 1 - 1 et 2 - 2 absorberont une partie de'l'azote.- On procédera à une réintro- duction d'azote pur et l'on fera passer à nouveau la décharge électrique de forte intensité pour élever la température des électrodes.- Apres quelques minutes d'application, le courant sera coupé pour que les électrodes puissent absorber une nouvelle quan- tité d'azote.- L"on pourra répéter plusieurs foisainsi cette opération.
- En faisant agir la flamme d'un chalumeau aux étranglements capil- laires 4 et 5 l'on séparera les -électrodes 11 de l'enceinte spéciale 3.- L'on obtiendra ainsi des électrodes purgées de tout gaz nuisible
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et en particulier de l'hydrogène et de l'oxygène.-
Au moment de la séparation des électrodes par les éléments capillaires 4 et 5, la flamme du chalumeau, en rapprochant par fusion les parois du verre, fermer '.
hermétiquement les enceintes formées par les électrodes elles-mêmes.- Ce procédé permettra donc @ de fabriquer en série et d'avance toutes les quantités désirables d'électrodes.- L'on pourra les mettre en stock pour les utiliser au moment choisi.- En effet, le métal des électrodes se trouvera en atmosphère d'azote pur et l'on n'aura plus à'craindre l'action de l'oxygène ou de l'hydrogène sur le métal puisque ces gaz auront été éliminés soigneusement.- Le métal choisi sera de préférence un métal sur lequel l'azote est sans action chimique comme' l'aluminium par exemple, sans que cet exemple soit limitatif.-
Cette description est schématique.- Industriellement l'on pourra, pour augmenter le rendement, purger par exemple par le même procédé,
10 - 20 ou 100 électrodes à la fois sans que cela change les principes décrits ci-dessus.-
L'on pourra aussi, sans que cela change l'esprit de l'invention, procéder à l'élimination de l'hydrogène et de l'oxygène puis' recons- tituer l'aide d'azote la charge inter-atomique du métal des élec-' trodes en procédant aux opérations décrites, sur le tube définitif lui-même.- L'on n'aura cependant pas intérêt à procéder de cette manière car il est toujours nécessaire de constituer un stock d'électrodes fabriquées d'avance ce qui explique l'intérêt qu'il,y a de les soustraire à l'oxydation ou l'hydrogénation.- De plus les opérations sur enceinte spéciale peuvent se faire en grande série et elles ont l'avantage d'écourter considérablement les opérations ultérieures connues.- REVENDICATIONS.
L'invention concerne une méthode de fabrication destinée à
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réduire au minimum les phénomènes d'absorption des gaz rares dans les tubes à décharge électrique comme dans les tubes à néon ou à hélium par exemple, et consistant:
1 A reconstituer la charge inter-atonique du métal des électrodes à l'aide de l'azote, après élimination des gaz nuisibles;
hydrogène et oxygène et avant introduction des gaz rares.-
2 ) A procéder à l'opération citée au premier paragraphe en pliant les électrodes parallèles définitives, bout à bout avec une enceinte spéciale de verre de faible longueur.-
3 ) A séparer de leur enceinte spéciale de verre, les électrodes traitées suivant le deuxième paragraphe, de telle manière qu'aucune rentrée d'aide soit possible et ce, dans le but de soustraire le métal des électrodes à laction de l'oxygène ou de l'hydrogène, ce qui permet de fabriquer ces électrodes en série et de les conserver en les soustrayant à l'action de ces gaz.- Il,0) A employer aux fins prévues aux paragraphes 1 à ;
un métal sur lequel l'azote est sans action chimique.- 5 ) A disposer les parties Métalliques des électrodes parallèles se trouvant à chaque extrémité du-tube, aune distance de moins de vingt cinq millimètres 1,'une de l'autre do manière il favoriser les' phénomènes d'ionisation qui augmentent la rapidité de l'alter- nance prévue dans le fonctionnement de ces électrodes.-