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" Tubes amplificateurs à effluves "
On a proposé à plusieurs reprises, pour amplifier les courants alternatifs et pour produire et redresser ceux-ci d'employer les soi-disants tubes à effluves, c'est-à-dire des tubes dans lesquels on n'emploie pas d'électrode chauf- fée, mais dans lesquels une soi-disante décharge à froid a liea dans una enceinte de gaz. Des tabes de ce genre peu- vent , quand ils travaillent de façon satisfaisante, évin- cer les tubes à cathodes incandescentes car ils présentent vis-à-vis de ceux-ci divers avantages: d'abord la produc- tion d'an tube à effluves, considérée au point de vue de la fabrication, est beaucoup plus simple et plus économique que la production d'un tube à fils incandescents.
En second lieu, une charge de'gaz déterminée est plus facile à obtenir que le vide élevé nécessaire pour les tubes à cathodes in- candescentes. Enfin on peat obtenir dans an tube amplifi- cateur à effluves l'élimination du bnait très gênant des fils incandescents dans les tabes à cathodes incandescentes .
Toutes les tontatives connues jusqu'à présent, de créer un tube amplificateur à effluves, n'ont guère produit de résultat utilisable. Les dispositifs concus jusqu'ici
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étaient en grande partie tels, qu'on prévoyait deux élec- trodes pour la décharge d'effluves, une cathode et une ano- de de décharge, et qu'on établissait ensuite une seconde anode, dont la tension était plus élevée que celle de la première anode. Devant la seconde anode on établissait de la maniera connue dans les tubes à cathodes incandescentes une grille de contrôle laquelle était sensée contrôler les particules de décharge qui-sont attirées de l'espace de décharge des effluves par la seconde anode.
On a com- mis l'erreur, dans toutes les disposition de ce genre, de construire la cathode de décharge par exemple en forme de plaque, l'anode de décharge en forme de grille-. L'effet de ceci était qu'une grande partie de la décharge, avoc la vitesse relativement grande fournie par le champ de déchar- ge d'efflures traversait l'anode amplificatrice et produi- sait un courant de grille si paissant que tonte action am- plificatrice était perdue.
La présente invention concerna un tube amplificateur à effluves ayant une idée essentiellement nouvelle à la base. Ainsi il a été possible de produire des tabès ampli- ficatears à effluves qui, dans toutes leurs propriétés, c'est-à-dire dans leur facteur d'amplification, dans leur stabilité, leur efficacité, leur dorée et dans la simplicité de leur constraction, sont de beaucoup sapé- rieurs aux meilleurs tabes à cathodes incandescentes connus jusqu'à présent.
L'idée fondamentale de la présente inven- tion consiste en ceci , que l'anode de décharge d'effluves n'est pas cons traite comme jusqu'ici en grille de fils, mais en forme d'une plaque, voir de plusieurs parties en forme de plaques, lesquelles sont établies par rapport aux électrodes restantes de telle manière que le champ de dé- charge d'effluves est protégée contre les deux soi-disantes électrodes amplificatrices (l'électrode de contrôle-et la seconde anode ) .
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Ainsi, par la nouvelle disposition il n'y a qu'une possibilité très limitée que des particales de la décharge d'effluves qui se précipitende la cathode en ligne droite avec la vitesse donnée par la tension de la décharge d'ef- fluves par l'anode de décharge dépassent celle-ci et par- viennent dans l'espace prévu poar le courant amplificateur plutôt Saivant l'invention on n'emploie en réalité poar le soi-di- sant courant amplificateur s'écoalant vers la seconde ano- de et qui est modulé par la grille de contrôle que ces par- ticales de décharge qui naissent à proximité du champ de décharge d'effluves.
On admet poar cela qu'autour da champ de décharge d'efflaves proprement dit une sorte de nuage d'électrons est prodait dans la vitesse propre et relati- vement minime par rapport à la vitesse prédominant dans le champ d'efflaves.( Cette hypothèse semble se confirmer par les résultats pratiques obtenus il ne doit pas âtre décidé ici si elle est théoriquement juste).
L'idée de l'invention ressort le mieux du dessin an- nexé, qai contient an certain nombre d'exemples d'exécation de notre noaveaa tabe amplificateur à effluves, ainsi que diverses explications. Ainsi, la fig. 1 décrit la forme d'exécution la plus simple dans laquelle l'idée fondamenta- le de toute la présente invention est la plas clairement visible. Le tube représenté en fait schématiquement compor- te quatre électrodes dont une cathode k et une anode de dé- charge a1. Entre ces deux électrodes se produit la déchar- ge d'effluves qai est utilisée en quelque sorte comme sour- ce d'électrons de sorte qu'elle a, l'égard des électro- des usuelles du tata une action analogue à celle de la ca- thode incandescente des tubes amplificateurs connus jusqu'à ce jour.
Derrière l'anode de décharge a1 se trouve ensuite une électrode de contrôle s, qui est par exemple en forme de grille, ainsi que l'anode amplificatrice . La connec- tion des tabes est alors telle, qa'jl existe une tension relativement élevée entre k et a1, par exemple 200 Volts.
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Elle est obtenue entre les points o et p1 d'un potentio- mètre p1 lequel est relié à une source de courant continu..
L'Électrode de contrôle qai est raccordée au point du potentiomètre Représente vis-à-vis de l'anode a1 ane légè- re 'tension négative. L'anode amplificatrice qui est raccordée aa point p3 présente vis-à-vis de l'anode a1 une tension positive. La différence de tension entre % et a1 doit être constamment moindre que la tension d'ionisation de la charge de gaz intermédiaire, ainsi par exemple moin- dre que 27 Volts. Les coarents amplifier amenés dans an transformateur t modulent la tension initiale de l'électro- de de contrôle s.
L es oscillations ainsiobtenues da cou- rant amplifié, c'est-à-dire du coarant circulant dans le circuit de l'anode a2 sont rendues audibles dans an télé- phone b branché sur ce circuit.
Le noaveaa résultat)technique de la disposition repré- sentée consiste dès lors en ceci, que par la forme de pla- que de l'anode de décharge a1 aucune décharge directe d'ef- flaves ne peut passer vers l'électrode de contrôle et vers la seconde anode a2. Le courant qui passe vers a2 se com- pose en réalité bien plus de particales de décharge qui se meavent éparses aax bords oa à proximité du champ de décharge d'effluves proprement dit et ne sont plus guère mises en mouvement par le champ d'efflaves même, mais sont attirées par la tension de l'anode a2. Dans une telle dis- position le courant de grille est très faible, et par con- séquent les possibi.lités de contrôle très grandes.
Un certain courant de grille, quoique minime existe cependant toujours clans une disposition suivant la fig. 1.
Il est ouvertement amené par les électrons venant en ligne droite d'an bord de la cathode au bord de l'anode de dé- charge soit près de celui-ci. Pour également éviter ce phé- nomène, il est avantageux d'après l'invention saivante, de donner à la surface de la cathode k une étendae plas rédai-
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te qu'à celle de l'anode de décharge a1. de manière qae cette dernière dépasse encore les lignes droites qai joi.- gnent les bords de la cathode et de l'électrode de contrô- le s. Une pareille disposition est représentée schématique- nient dans la fig. 2. Les désignations des électrodes sont les mêmes que dans la fig. 1; la vraie différence résulte de ce que la surface de la cathode à une plus petite éten- due que celle de l'anode a1.
Les deax lignes pointillées représentent la réunion en ligne droite entre les bords de la cathode et de la grille de contrôle, lesquelles sont encore dépassées par les bords de l'anode a1. Avec une telle disposition, le courant de grille peut être à nouveau sensiblement réduit.
Il a déjà étémentionné au débat qae lesélectrons constituant le courant amplifié, se déplaçant vers l'anode sont originaires probablement de la proximité des bords da champ de décharge d'effluves. Pour obtenir des lors an courant amplifié élevé on a été conduit naturellement à augmenter d'une manière quelconque les bords de la dé- charge d'effluves soit des électrodes de décharge. cette i- dée a été réalisée par le fait que l'anode de décharge et utilement la cathode également, sont manies de trous ' ou d'entailles ou sont composées de plusieurs pices ou sur- faces indépendantes.
La forme la plus simple d'exécution est représentée sur la fig. 3 dans laquelle les électrodes de décharge k et il$ et en plus encore l'anode amplificatrice a2 présentent l'aspect de surfaces en forme de U. On pou- vait avec une disposition pareille obtenir déjà des coa- rants amplifiés réellement plus grands qu'avec la disposi- tion saivant la fig. 1. La grille de contrôle se composait dans la forme d'exécution suivant la fig. 3 d'une spirale entourent l'anode amplificatrice a2.
L'effet de l'augmen- tation des bords devient encore plus intense lorsqu'on munit l'anode d'un certain nombre de fenêtres, comme le représen- te la fig. 4.
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pour obtenir avec des dispositifs à électrodes de dé- charge ainsi subdivisées en marne temps l'effet de la dis- position représentée en fig. 2, la cathode de décharge est fabriquéeconvenablement de quelquers fils, qui déterminent une surfs'ce qai correspond en grandeur et en subdivision. à l'anode do décharge a1 dans laquelle cependant 8 salement les ouvertures sont plus grandes que les ouvertures corres- pondantes de l'anode de décharge. Une pareille disposition est par exemple montrée dans la fig. 5.
L'anode de déchar- alors go a1 se compose re d'une plaque de fer blanc qai est percée d'un plus grand nombre d'ouvertures rectangulaires/o. De- vant cella-ci se trouve une cathode k en forme de tamis, composée de quelques fils, qui est ainsiformée et dispo- sée que ses mailles correspondent en nombre et en position aux ouvertures o de l'anode a1 et sont seulement plas gran- des que celles-ci .
L'action protectrice mentionnée plus haut de l'anode de décharge a1, par laquelle en premier lieu un courant de grille passant sur l'électrode de contrôle est évité, peut encore être atteinte en donnant une forme correspon- dante à cette électrode de contrôle ,on peut par exemple subdiviser l'électrode de contrôle s de telle manière qu'elle n'est recouverte dans ses parties particulières c'est-à-di- re dans des mailles isolément par les différentes parties massives de l'anode de décharge a1. Une pareille disposi- tion est représentée à titre d'exemple dans la fig. 6 dans laquelle la grille de contrôle par rapport à l'anode de dé- charge est conçue et disposée de même manière qae la ca- thode de la fig. 5.
Dans les figares 5 et 6, les anodes de décharge ne sont pas représentées et il en est de même pour l'électrode de contrôle de la fig. 6, afin de permet- tre la vue d'ensemble.
L'effet de la protection de l'espace où s'effectue la décharge d'effluves contre l'espace destiné au courant amplificatear par la conformation plane de l'anode de dé-
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charge ± est certainement limité jusqu'à un certain degré par le fait que les électrons par saite des molécules ga- zeuses présentai ne parcourent pas dus chemins rectilignes entre lear point de départ et l'anode de décharge oa bien l'ano- de amplificatrice.
On ne peut donc pas pousser trop loin l'augmentation des bords c'est-à-dire la subdivision de l'anode de déchar- ge et de la cathode car sinon l'effet d'ombre devient tou- joars moins bon. En ceci réside la raison poar laquelle on ne peut plus construire l'anode de décharge, ainsi qu'on le faisait aaparavant simplement en forme d'an treillis.
Il faat donc: constamment veiller qu'entre les deux effets en question de l'anode de décharge, d'une part son effet d'écran et d'autre part l'effet de l'augmentation de ses bords, il existe an rapport apt imam qui tient compte des qualités requisesda tube. Sil'on désire par exemple une grande stabilité mais un courant amplificateur réduit,alors on construit l'anode de décharge avec relativement pea d'en- tailles ou de trous; poar une plus faible stabilité mais an grand courant amplificateur, la sabdivision des électro- des de décharge est augmentée de façon correspondante.
Dans chaque cas il est naturellement avantageax,afin de redresser l'effet de protection, d'établir si possible les deux électrodes de décharge a proximité l'une de l'au- tre. La distance convenable entre les électrodes est d'en- viron 2-3 mm dans les grandeurs de tabes habituelles qui correspondent par leurs dimensions et lear capacité de prodaction environ aux tabes amplificateurs de radiodiffa- sion normaux avec cathode incandescente.
La meilleure disposition des électrodes da tabe nou- veaa est la forme concentrique comme l'expérience l'a déjà enseigné dans d' autres genresde tubes . On peat chosi dans les tabes selon l'invention, la succession desélectrodes concentriques et cylindriques de telle manière que la catho-
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de se trouve au contre et sous forme d'une tige ou d'un cy- lindra mince - que celle-ci est entourée concentriquement par l'anode de décharge et que cette dernière est à son tour entourée par l'électrode de contrôle s et finalement enclose par l'anode amplificatrice a2. Une telle disposi- tion est représentée à titre d'exemple par la fig. 7. Dans cette figure, k désigne la aathado, qui est en forme de ta- mis cylindrique.
L'électrode suivante, plus grande, est l'anode de décharge a1 également munie de trous qui corres- pondent en position avec ceux de la cathode k, mais sont plus petits que ceux-ci (voir fig. 5). L'anode de décharge % est environnée par une électrode de contrôle s, qui a la forme d'une spirale cylindrique. L'anode amplificatrice cylindrique a constitue l'électrode extérieure.
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Une disposition concentrique fonctionne encore mieux, dans laquelle (fig. 8) la succession des électrodes est inverse c'est-à-dire dans laquelle la cathode k est l'é- lectrode extérieure, l'anode de décharge a1 la suivante en allant vers le centre etdans laquelle l'anode amplifi- catrice a2 se trouve en forme de tige dans l'axe des élec- trodes cylindriques et est entourée par l'électrode de contrôle s. La subdivision de l'anode de décharge a1 et de la cathode k est ici telle, que l'électrode ai se compose d'un cylindre de fer blanc dans lequel sont découpés pla- siears fentes saivant la .génératrice par ex. par estampage.
La cathode k pourrait être fabriquée de la même manière, mais avec de plas grandes dimensions des fentes découpées correspondantes. Au point de vae de la fabrication il serait pourtant plus simple de construire simplement la cathode k en forme de quelques tiges ou bien des fils, qui s'étendent parallèlement à l'axe de cylindre commun et sont disposés de telle sorte qu'ils se troavent derrière une partie massi- ve de l'anode de décharge a1. La figure 9 représente cet effet par une section schématique à travers la disposition . représentée dans la fig. 8. Les lignes pointillées 1 repré-
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sentent alors les limites des ombres portées par les parties massives de l'anode de décharge a1.
Il ressort de ceci que les deux électrodes amplificatrices, l'électrode de contrôle s et l'anode amplificatrice a se trouvent -2 entièrem nt dans cette ombre, de sorte qu'elles ne peu- vent être atteintes par des particules de décharge volant a ligne droite hors da champ de décharge d'effluves. Il est recommandé d'ailleurs de mesurer les parties massives de l'anode de décharge a1 assez largement pour que les deux électrodes amplificatrices se trouvent alors encore pleinement 8 l'intérieur des lignes délimitant la zone d'ombre, quand celles-ci partent non pas des bords des parties de la cathode, mais des bords de la zone d'effla- ves régnant autour de ces parties de la cathode. cette z8- ne est représentée par L dans la fig. Q.
On peut encore augmenter la protection des électrodes amplificatrices en recourbant les bords de l'anode de dé- charge ou bien les bords des parties massives de la surfa- ce de cette anode vers la cathode. Une pareille dispos i- tion est représentée à titre d'exemple sur la fig. 10 : l'anode amplificatrice a2 qui se trouve au centre et l'é- lectrode do contrôle s en forme de spirale qui l'entoure sont protégées de manière particulièrement efficace contre la zône de décharge d'effluves par l'électrode de décharge se a1 composant de six fentes, si les bords des parties dis- tinctes de a1 sont courbées vers les parties distinctes de k.
Il est recommandé de munir d'un isolant les conduc- teurs de courant ou bien les supports des électrodes qui pénètrent da pied de verre des tubes dans l'intérieur de ceux-ci. De cette manière on obtient que tout le courant amplificateur soit effectivement influencé par la grille de contrôle. A défaut d'isolants il passerait entre les conducteurprincipaux, ainsi par ex. entre les électrodes
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de la décharge d'effluves et l'anode amplificatrice éga- lement des courants qui ne peuvent être cependant captés par la grille de contrôle même. L'isolement peut résulter de quelques petits tubes qui environnent les conducteurs.
Mieux vaut encore une disposition tell qu'elle est repré- sentée dans/la fig. 8 déjà décrite ; ici, est monté sar an socle ou sar le pied du tube, un corps cylindrique z qui porte à sa surface supérieure l'électrode, par ex. en prévoyant des rainares concentriqaes r dans lesquelles les électrodes sont introduites.
Le corps isolant z est établi par sa face inférieure immédiatement sar le pied du tube; les conducteurs vers les électrodes passent sur toute leur longueur à l'inté- rieur du corps isolant z. Une matière appropriée pour ce corps isolant est par ex. la stéatite.
L'effet de l'idée inventive, par conséquent l'effet de la protection par l'anode de décharge afin d'empêcher les courants de grille peut bien se reconnaître d'après le diagramme de la fig. Il. ce diagramme montre la dépendance du courant de grille à l'électrode de contrôle à'l'égard de la tension de grille, et lescourbesI-IV correspondent à plusieurs dispositions différentes d'électrodes. Toutes les mesares ont été prises avec une disposition concentri- que des électrodes, dans laquelle la cathode est l'électro- de extérieure. La construction a la base de la courbe , I était telle que la cathode n'était pas iiiterromptie comme selon les fig. 5,7,8,9 et 10 mais qae sa surface était pleine.
L'anode de décharge était cependant interrompue de sorte qu'une grande partie de la décharge d'efflaves poavait parvenir, au travers des ouvertures de l'anode sur la grille. Le curant de grille était donc très élevé.
A la base de la courbe II était une disposition dans la- quelle la cathode , quoique interrompue était disposée de telle manière que ses parties massives se fronçaient
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chaque fois vis-à-vis des ouvertures de l'anode de dé- cha rge .
Dans les dispositifs à la base de la courbe III les parties massives des deax électrodes de décharge d'efflu- ves se faisaient vis-à-vis , mais la largeur des parties massives d'anode était relativement réduite de sorte que toujours encore une partie de la décharge d'effluves poa- vait avancer dans le champ amplificateur. Seule la courbe IV qui a été obtenue dans une disposition saivant les fig.
8 et 9 montre an résaltat excellent . le courant de gril- le possède pratiquement pour toutes les tensions de grille négatives une valear négative faible et de plas constante.
Seulement pour des tensions d grille positives il devient perceptible,
En fait de charge de gaz, ce qui est le mieux appro- prié aux nouveaux tubes est un gaz qui possède une tension d'ionisation aussi élevée que possible afin que la tension de l'anode amplificatrice vis-à-vis de l'anode de décharge puisse être mesarée aussi'haute que possible. Le gaz hélium et le néon se sont comportés le mieux, et ce à des pres- sions d'environ 3-6 mm. On doit établir ces pressions de tàlle manière, que d'une part le courant amplificateur de- vienne aassi élevé que possible, que cependant d'autre part le rapport du courant d'effluves au courant amplifi- cateur reste aussi petit que possible.
Il est appara au coars d'expériences que par exemple pour une pression de 4 mm avec une charge d'hélium, le maximum du courant am- plificatear correspondait environ avec le rapport optimam entre coarant d'effluves et le courant amplific8tear. Il se recommande naturellement d'éviter l'introduction de tous gaz étrangers lors du chargement en gaz des tubes.
Si l'on emploie pour la cathode de décharge dteffla- ves an des métaax usuels qui a plus ou moins de tendance à se pulvériser, le danger naît qu'au cours de l'emploi
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des tabes la charge de gaz s'empoisonne et qu'ainsi les conditions de la conduite deviennent plus défavorable.
Afin d'empêcher ceci il se recommande de fabriquer la ca- thode en un métal qui ne se pulvérise pas oa fort pea, ainsi par exemple en wolfram, tantale, molybdène ou ana- logaes . On peut aussi constraire la cathode en aluminium mais alors il faut prévoir des mesures pour empêcher un trop,grand échauffement de ce métal.
Qu'il soit finalement encore préconisé une mesure importante permettant d'améliorer sensiblement le service des tabes, et en particulier le rendement da champ d'effla- ves comme source d'électrons pour la courant amplificateur.
Cette mesure consiste à recouvrir la cathode de décharge d'une matière de très faible cliate cathodique, do la même manière qcze dans les tabes redresseurs à effluves(dénommé Getterung en@ allemand) . Les matières qui sont connues comme convenant le mieux poar cet usage sont les oxydes de baryam, de calciam, oa de strontium, ensuite le magnésiam, l'aluminium ou. analogaes.
Il est connu qae les oxydes ci- tés omettent d'autant mieux que lear températare est plus élevée. 'Partant, on peut obtenir une rapide élévation de température de la cathode en ne recouvrant/pas la surfa- ce de décharge de la cathode d'une couche égale de " Gette- rang Il, mais qu'on prévoit sar cette surface qaelqaes en- droits où cette matière fait défaut ou bien où. sa couche est plus mince qu'aux autres endroits. Après que la tension de décharge est établie, la décharge a lieu d'abord en ces endroits, d'où résulte une rapide élévation de température de ces endroits qui provoqae un rapide échauffement da restant de la surface cathodique, soutenu, par l'accroisse- ment du courant.
Une autre propriété saillante des nouveaux tubes est qu'ils fonctionnent absolament sans brait. Dans les tabes à cathodes incandescentes habituels il est conna qu'un cer-
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tain brait naît, probablement caasé par le travail de sortie des élections da fil incandescent oa par d'autres causes, et ce brait se perçoit d'autant plas fort que sont faibles les coarants à amplifier et qa'ast grande l'am- plification qui vient encore après le tabe considéré.
Les nouveaux tabes sont par conséquent établis principalement comme tubes d'antrée dans des amplificateurs à plusieurs tabes, en particulier lorsque les courants à amplifier sont produits par un microphone à condensatear, lequel est assez peu sensible comme il est connu.
Des dimensions convenables des électrodes, en parti- calier dans la disposition concentrique selon la fig. 8 pér exemple, sont les suivantes :
L'électrode extérieare, la cathode de décharge k. se compose de plusieurs, par ex. quatre fils chacun de 0,8 mm d'épaisseur; le diamètre de la cathode est d'environ 10 mm .
Le diamètre de l'anode de décharge est d'environ 6 mm; l'anode de décharge se compose alors de quatre fentes chacune d'environ 2,5 mm. d'épaisseur. Le diamètre de l'électrode de contrôle s est d'environ 2 mm. Elle se com- pose d'une spirale cylindrique d'environ 50 spires et d'une épaissear de fil de 0,15 mm. Le diamètre de l'anode amplificatrice 2. en forme de tige est d'environ 1 mm. La haatear de toat le système d'électrodes est de quelques centimètres.
On peat encore finale ment,obtenir un très important accroissement de rendement en remplaçant l'espace de la décharge d'effluves par un espace d'arc lamineux. Cet arc lumineux est produit au mieux, comme dans les tabes incandescents entre deux électrodes de wolfram (soidi- santes lampes punctiformes). Ces deux électrodes se tou- chent à froid; lors de l'établissement da courant de dé- charge, qui est relativement élevé par saite du court- circuit qui sait, une lamelle do bi-métal qai est reliée
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à l'électrode se courbe de telle façon que les deux élec- trodes de décharge sont séparées l'une de l'autre de quelques millimètres, de sorte qu'un arc lumineux se pro- duit entre elles.
Pour atteindre ce but il faut natarelle- ment pr'évoir que l'anode de l'arc lumineux soit plane ou tout aa moins reliée à une plaque par laquelle, suivant la re- vondication principale, l'effet protecteur vis-à-vis des électrodes amplificatrices est atteint.
.Pour pouvoir élever la tension amplificatrice vis-à- vis des électrodes de décharge qai dans les circonstances habituelles doit rester constamment inférieure à la ten- sion d'ionisation du gaz, il est dans certaines circons- tances recommandable de mesarer la distance des électro- des et la pression du gaz de telle manière que par exemple la distance entre l'anode amplificatrice et l'électrode de contrôleou électrode de décharge est de l'ordre de grandeur du soi-disant " chemin libre ",, ou mène infé- rieur à celui-ci. Le chemin libre a, suivant la nature du gaz et la pression, une grandeur de fraction d'un millimè- tre, et ce pour des pressions de gaz de quelques millimè- tres.
Dans une pareille disposition on peut élever la ten- sion de l'anode amplificatrice, qui normalement ne peut dé- passer la valeur d'environ 25 Volts,à 40 Volts et plus sans qu'il y ait allumage. On peut recommander, dans le même ordre d'idées de porter la plus petite distance en- tre les deux électrodes dans l'ordre de grandeur du che- min libre. On peut atteindre par là qae chaque fois depuis les parties de la cathode vers le milieu des parties pla- nes de l'anode de décharge situées en face, il ne passe pas de courant , tandis qa'il y a une décharge vers les bords de l'anode de décharge, où les distances à la catho- de sont plus grandes.
On obtient ainsi l'avantage que la décharge d'effluves est localisée aux endroits où elle est employée poar foarnir des électrons pour le coarant ampli-
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ficatear, notamment aux bords des parties isolées de l'a- node de décharge .
REVENDICATIONS
1). Tube à effluves lumineuses pour amplifier,rece- voir et produire des coarants alternatifs, comportant deux électrodes de décharge d'effluves et, sitaées hors de l'étendu des déchargos d'@ffluves. une ou plusieurs élec- trodes de contrôle et ane seconde anode (anode amplifi- catrice), caractérisé en ce que l'anode de décharge d'effluves est plane oa en forme de parties de plaqae dis- tinctes do telle manièro qu'elle protège l'étendue de la décharge d'efflaves contre l'électrode de contrôle et uti- lament aussi contre l'anode amplificatrice.
2). Tube à effluves lumineuses suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qae la cathode de décharge d'ef- fluves possède de plus petites surfaces que l'anode de décharge.
3). Tabe à effluves lumineuses suivant la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en uo que l'anode de décharge et utilement aussi la cathode est sabdivisée par des entail- les ou oavertares en forme de fentes.
4). Tabe à efflaves lumineuses suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la cathode se compose de bandes étroites ou de fils, qui forment une sorte de grille, dont les ouvertures correspondent en position avec les ouvertures de l'anode de décharge située devant elles, mais sont plus grandes.
5). Tube à effluves lumineuses suivant la revendi- cation 1 ou les saivantes, caractérisé en ce que la gril- le de contrôle est constituée et établie avec ses mailles distinctes de telle manière, que ces mailles ne sont pro- tégées de place en place que par les parties de surface massives contre l'étendue d'effluves.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Corona amplifier tubes"
It has been proposed on several occasions, in order to amplify the alternating currents and to produce and rectify the latter, to use the so-called corona tubes, that is to say tubes in which one does not use an electrode. heated, but in which a so-called cold discharge took place in a gas chamber. Tables of this kind can, when they work satisfactorily, rule out incandescent cathode tubes because they present various advantages over them: firstly, the production of an tube corona, considered from a manufacturing point of view, is much simpler and more economical than the production of an incandescent wire tube.
Second, a determined gas charge is easier to achieve than the high vacuum required for incandescent cathode tubes. Finally, we can obtain in an amplifier tube with corona the elimination of the very troublesome benefit of the incandescent wires in the tables with incandescent cathodes.
All the attempts known so far to create an amplifier tube with corona have hardly produced any usable result. The devices designed so far
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were largely such that two electrodes were provided for the corona discharge, a cathode and a discharge anode, and that a second anode was then established, the voltage of which was higher than that of the first anode. In front of the second anode, in the known manner in incandescent cathode tubes, a control grid was established which was supposed to control the discharge particles which were drawn from the corona discharge space by the second anode.
The error has been made, in all such arrangements, of constructing the discharge cathode, for example plate-shaped, the grid-shaped discharge anode. The effect of this was that a large part of the discharge, at the relatively high velocity provided by the scuff discharge field, passed through the amplifying anode and produced a gate current so thick that the mowing action was taken. - plifier was lost.
The present invention relates to a corona amplifier tube having a basically new idea. Thus it has been possible to produce amplified aroma tabès which, in all their properties, that is to say in their amplification factor, in their stability, their efficiency, their golden color and in the simplicity of their construction, are by far undermined to the best incandescent cathode tables known to date.
The fundamental idea of the present invention consists in this, that the corona discharge anode is not constructed as hitherto in a wire grid, but in the form of a plate, or even of several parts. in the form of plates, which are established with respect to the remaining electrodes in such a way that the corona discharge field is protected against the two so-called amplifying electrodes (the control electrode and the second anode).
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Thus, by the new arrangement there is only a very limited possibility that parts of the corona discharge which precipitate the cathode in a straight line with the speed given by the voltage of the corona discharge by the discharge anode go beyond this and reach the space provided for the amplifying current rather According to the invention one does not in reality use the so-called amplifying current evaporating towards the second anode. of and which is modulated by the control grid as these discharge parts which arise near the effluvium discharge field.
It is therefore admitted that around the efflave discharge field proper a kind of electron cloud is produced in the proper speed and relatively minimal compared to the prevailing speed in the efflave field. (This hypothesis seems to be confirmed by the practical results obtained, it should not be decided here if it is theoretically correct).
The idea of the invention emerges best from the accompanying drawing, which contains a number of examples of execution of our noaveaa tabe corona amplifier, together with various explanations. Thus, FIG. 1 describes the simplest embodiment in which the basic idea of the whole present invention is clearly visible. The tube shown schematically has four electrodes including a cathode k and a discharge anode a1. Between these two electrodes occurs the discharge of effluvia which is used in a way as a source of electrons so that it has, with regard to the usual electrodes of the tata an action analogous to that of the incandescent cathode of amplifier tubes known to date.
Behind the discharge anode a1 is then a control electrode s, which is for example in the form of a grid, as well as the amplifying anode. The connection of the tables is then such that there is a relatively high voltage between k and a1, for example 200 volts.
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It is obtained between points o and p1 of a potentiometer p1 which is connected to a direct current source.
The control electrode qai is connected to the point of the potentiometer Represents opposite the anode with a slight negative voltage. The amplifying anode which is connected to point p3 has a positive voltage vis-à-vis the anode a1. The voltage difference between% and a1 must be constantly less than the ionization voltage of the intermediate gas charge, thus for example less than 27 volts. The amplifying coarents fed into a transformer t modulate the initial voltage of the control electrode s.
The oscillations thus obtained from the amplified current, that is to say from the coil circulating in the circuit of the anode a2 are made audible in a telephone b connected to this circuit.
The technical result of the arrangement shown therefore consists in this, that by the plate shape of the discharge anode a1 no direct discharge of efflaves can pass to the control electrode and to the second anode a2. The current which passes towards a2 actually consists of much more discharge parts which move scattered around the edges oa near the efflave discharge field proper and are hardly set in motion by the efflave field any longer. same, but are attracted to the voltage of the anode a2. In such an arrangement the gate current is very low, and therefore the control possibilities very large.
A certain grid current, although minimal, however, still exists in an arrangement according to FIG. 1.
It is openly brought by electrons coming in a straight line from an edge of the cathode to or near the edge of the discharge anode. In order also to avoid this phenomenon, it is advantageous according to the invention according to the invention, to give the surface of the cathode k a reduced extent.
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te than that of the discharge anode a1. so that the latter still goes beyond the straight lines that joi.- interfere with the edges of the cathode and of the control electrode. Such an arrangement is shown schematically in FIG. 2. The designations of the electrodes are the same as in fig. 1; the real difference results from the fact that the surface of the cathode has a smaller extent than that of the anode a1.
Deax dotted lines represent the meeting in a straight line between the edges of the cathode and the control grid, which are still protruded by the edges of the anode a1. With such an arrangement, the gate current can again be significantly reduced.
It has already been mentioned in the debate that the electrons constituting the amplified current, moving towards the anode, probably originate from the proximity of the edges of the corona discharge field. In order to obtain therefore a high amplified current, we have naturally been led to increase in some way the edges of the corona discharge or of the discharge electrodes. This idea has been realized by the fact that the discharge anode and usefully the cathode also, are handled with holes' or notches or are composed of several independent parts or surfaces.
The simplest embodiment is shown in fig. 3 in which the discharge electrodes k and il $ and in addition still the amplifying anode a2 have the appearance of U-shaped surfaces. With such an arrangement, it was possible already to obtain amplified corants really larger than 'with the arrangement according to FIG. 1. The control grid consisted in the embodiment according to FIG. 3 of a spiral surround the amplifying anode a2.
The effect of the increased edges becomes even more intense when the anode is provided with a number of windows, as shown in fig. 4.
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to obtain, with devices with discharge electrodes thus subdivided in time, the effect of the arrangement shown in fig. 2, the discharge cathode is suitably made of a few wires, which determine a surface area which corresponds in size and subdivision. to the discharge anode a1 in which however the openings are significantly larger than the corresponding openings of the discharge anode. Such an arrangement is for example shown in FIG. 5.
The discharge anode then go a1 consists of a sheet of tinplate qai is pierced with a greater number of rectangular openings / o. In front of this is a sieve-shaped cathode k, composed of a few threads, which is so uniform and arranged that its meshes correspond in number and position to the openings o of the anode a1 and are only larger. - as soon as these.
The above-mentioned protective action of the discharge anode a1, by which in the first place a gate current flowing over the control electrode is avoided, can still be achieved by giving a corresponding shape to this control electrode. , for example, the control electrode s can be subdivided in such a way that it is not covered in its particular parts, that is to say in meshes in isolation by the various solid parts of the discharge anode a1. Such an arrangement is shown by way of example in FIG. 6 in which the control grid relative to the discharge anode is designed and arranged in the same way as the cathode of FIG. 5.
In figs 5 and 6, the discharge anodes are not shown and the same is true for the control electrode of fig. 6, in order to provide an overview.
The effect of the protection of the space where the corona discharge takes place against the space intended for the amplified current by the plane conformation of the de-
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charge ± is certainly limited to a certain degree by the fact that the electrons by the presence of the present gas molecules do not follow rectilinear paths between the starting point and the discharge anode where indeed the amplifying anode .
The increase in the edges, that is to say the subdivision of the discharge anode and of the cathode, cannot therefore be pushed too far, because otherwise the shadow effect always becomes less good. This is the reason why we can no longer build the discharge anode, as was previously done simply in the form of a lattice.
It therefore follows: constantly ensure that between the two effects in question of the discharge anode, on the one hand its screen effect and on the other hand the effect of the increase in its edges, there is a relation apt imam which takes into account the required qualities da tube. If, for example, great stability is desired but a reduced amplifying current, then the discharge anode is constructed with relatively few sizes or holes; For a lower stability but at a large amplifier current, the sabdivision of the discharge electrodes is correspondingly increased.
In each case it is naturally advantageous, in order to rectify the protective effect, if possible to establish the two discharge electrodes close to one another. The suitable distance between the electrodes is about 2-3 mm in the usual table sizes which correspond in their dimensions and production capacity approximately to the normal broadcast amplifier tables with incandescent cathode.
The best arrangement of the electrodes in tabe nevea is the concentric shape as experience has already taught in other kinds of tubes. In the tables according to the invention, the succession of concentric and cylindrical electrodes is chosen in such a way that the cathode
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de is against and in the form of a thin rod or cylinder - that this is surrounded concentrically by the discharge anode and the latter in turn is surrounded by the control electrode s and finally enclosed by the amplifying anode a2. Such an arrangement is shown by way of example in FIG. 7. In this figure, k denotes the aathado, which is in the shape of a cylindrical screen.
The next larger electrode is the discharge anode a1 also provided with holes which correspond in position to those of the cathode k, but are smaller than these (see fig. 5). The discharge anode% is surrounded by a control electrode s, which has the shape of a cylindrical spiral. The cylindrical amplifying anode a constitutes the outer electrode.
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A concentric arrangement works even better, in which (fig. 8) the succession of the electrodes is reversed, that is to say in which the cathode k is the external electrode, the discharge anode a1 the next one going towards the center and in which the amplifying anode a2 is rod-shaped in the axis of the cylindrical electrodes and is surrounded by the control electrode s. The subdivision of the discharge anode a1 and of the cathode k is here such that the electrode a1 consists of a tin cylinder in which flat slits are cut out, eg through the generator. by stamping.
The cathode k could be manufactured in the same way, but with larger dimensions of the corresponding cut slots. At the point of manufacture, however, it would be simpler to simply construct the cathode k in the form of a few rods or wires, which extend parallel to the common cylinder axis and are arranged so that they are is located behind a massive part of the discharge anode a1. Figure 9 shows this effect by a schematic section through the arrangement. shown in fig. 8. The dotted lines 1 represent
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then feel the limits of the shadows cast by the massive parts of the discharge anode a1.
It emerges from this that the two amplifying electrodes, the control electrode s and the amplifying anode a lie entirely in this shadow, so that they cannot be reached by flying discharge particles a. straight line out of the field of effluvium discharge. It is also recommended to measure the massive parts of the discharge anode a1 sufficiently widely so that the two amplifying electrodes are then still fully 8 inside the lines delimiting the shadow zone, when these leave no not of the edges of the parts of the cathode, but of the edges of the effluent zone existing around these parts of the cathode. this z8- ne is represented by L in FIG. Q.
The protection of the amplifying electrodes can be further increased by bending the edges of the discharge anode or else the edges of the solid parts of the surface of this anode towards the cathode. Such an arrangement is shown by way of example in FIG. 10: the amplifying anode a2 which is in the center and the spiral-shaped control electrode which surrounds it are particularly effectively protected against the corona discharge zone by the discharge electrode. a1 component of six slits, if the edges of the distinct parts of a1 are curved towards the distinct parts of k.
It is recommended that the current conductors or the supports of the electrodes which penetrate the glass foot of the tubes into the interior of the tubes be fitted with an insulator. In this way we obtain that all the amplifier current is effectively influenced by the control gate. In the absence of insulation, it would pass between the main conductors, for example. between the electrodes
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of the corona discharge and the amplifying anode also currents which cannot, however, be picked up by the control grid itself. Insulation can result from a few small tubes surrounding the conductors.
Better still is an arrangement such as it is shown in / in fig. 8 already described; here, is mounted sar a base or sar the foot of the tube, a cylindrical body z which carries on its upper surface the electrode, eg. by providing concentric grooves r in which the electrodes are introduced.
The insulating body z is established by its lower face immediately at the foot of the tube; the conductors to the electrodes pass over their entire length inside the insulating body z. A suitable material for this insulating body is e.g. soapstone.
The effect of the inventive idea, hence the effect of the protection by the discharge anode in order to prevent gate currents can well be recognized from the diagram of FIG. He. This diagram shows the dependence of the gate current at the control electrode on the gate voltage, and the I-IV curves correspond to several different electrode arrangements. All measurements were taken with a concentric arrangement of the electrodes, in which the cathode is the outer electrode. The construction at the base of the curve was such that the cathode was not tripped as shown in Figs. 5,7,8,9 and 10 but its surface was full.
The discharge anode was, however, interrupted so that a large part of the efflave discharge could pass through the openings of the anode on the grid. The grid curant was therefore very high.
At the base of curve II was an arrangement in which the cathode, although interrupted, was so arranged that its massive parts collided.
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each time vis-à-vis the openings of the discharge anode.
In the devices at the base of curve III the massive parts of the deax effluent discharge electrodes were facing each other, but the width of the massive anode parts was relatively small so that always a part of the effluvium discharge could advance in the amplifying field. Only curve IV which was obtained in an arrangement according to FIGS.
8 and 9 show excellent results. the grill current has practically for all negative gate voltages a low negative valear and constant plas.
Only for positive grid voltages it becomes perceptible,
In terms of gas charge, what is best suited to new tubes is a gas which has an ionization voltage as high as possible so that the voltage of the amplifying anode vis-à-vis the anode discharge can be measured as high as possible. Helium gas and neon performed best at pressures of around 3-6 mm. These pressures must be established in such a way that on the one hand the amplifying current becomes as high as possible, however on the other hand the ratio of the corona current to the amplifying current remains as small as possible.
It appeared from the experiments that for example for a pressure of 4 mm with a helium charge, the maximum of the amplificatear current corresponded approximately with the optimam ratio between coarant of effluvia and the amplific8tear current. It is naturally recommended to avoid the introduction of any foreign gases when loading the tubes with gas.
If one employs for the discharge cathode usual metaaxes which have a more or less tendency to pulverize, the danger arises only during use.
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tabes the gas charge poisons and thus the driving conditions become more unfavorable.
In order to prevent this it is recommended to manufacture the cathode in a metal which does not pulverize oa strong pea, for example in wolfram, tantalum, molybdenum or the like. The cathode can also be made of aluminum, but then measures must be taken to prevent this metal from overheating too much.
That in the end an important measure be further recommended which will make it possible to appreciably improve the service of the tables, and in particular the efficiency of the effluent field as a source of electrons for the amplifying current.
This measure consists in covering the discharge cathode with a material of very low cathodic cliate, in the same way as in the rectifier tables with corona (called Getterung in @ German). The materials which are known to be most suitable for this use are the oxides of baryam, calciam, oa of strontium, then magnesiam, aluminum or. analogaes.
It is known that the above-mentioned oxides omit the better the higher the temperature. Hence, a rapid rise in temperature of the cathode can be obtained by not covering the discharge surface of the cathode with an equal layer of "Gette- rang II", but that this surface is provided for in - right where this material is lacking or where its layer is thinner than at other places. After the discharge voltage is established, the discharge takes place first in these places, resulting in a rapid rise in temperature of these places which causes rapid heating of the remainder of the cathode surface, sustained by the increase in current.
Another salient property of the new tubes is that they work absolutely without braking. In the usual incandescent cathode tabes it is known that a certain
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tain brait is born, probably damaged by the work of ending the elections by the incandescent thread or by other causes, and this brait is perceived all the stronger as the coarants to be amplified are weak and the amplification is great. which still comes after the considered tabe.
The new tabs are therefore established primarily as front tubes in multi-tab amplifiers, in particular when the currents to be amplified are produced by a condenser microphone, which is relatively insensitive as is known.
Appropriate dimensions of the electrodes, in particular in the concentric arrangement according to FIG. 8 per example, are as follows:
The outer electrode, the discharge cathode k. consists of several, eg. four wires each 0.8 mm thick; the diameter of the cathode is about 10 mm.
The diameter of the discharge anode is about 6 mm; the discharge anode then consists of four slots each of about 2.5 mm. thick. The diameter of the control electrode s is approximately 2 mm. It consists of a cylindrical spiral of about 50 turns and a wire thickness of 0.15 mm. The diameter of the rod-shaped amplifying anode 2. is about 1 mm. The haatear of toat the electrode system is a few inches.
It is still finally possible to obtain a very important increase in efficiency by replacing the space of the corona discharge by a laminous arc space. This luminous arc is produced at best, as in the incandescent tables between two wolfram electrodes (so-called puncture lamps). These two electrodes touch each other when cold; when establishing the discharge current, which is relatively high due to the short-circuit which knows, a bi-metal strip qai is connected
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at the electrode is bent in such a way that the two discharge electrodes are separated from each other by a few millimeters, so that a luminous arc is produced between them.
To achieve this goal, it is naturally necessary to provide for the anode of the luminous arc to be flat or at least to be connected to a plate by which, depending on the main revondication, the protective effect vis-à-vis. amplifying electrodes is reached.
In order to be able to raise the amplifying voltage vis-à-vis the discharge electrodes qai under the usual circumstances must remain constantly lower than the ionization voltage of the gas, it is in certain circumstances advisable to measure the distance of the electro - and the gas pressure in such a way that for example the distance between the amplifying anode and the control electrode or discharge electrode is of the order of magnitude of the so-called "free path", or leads inferior. laughing at this one. The free path has, depending on the nature of the gas and the pressure, a size of a fraction of one millimeter, and this for gas pressures of a few millimeters.
In such an arrangement, the voltage of the amplifying anode, which normally cannot exceed the value of about 25 volts, can be raised to 40 volts and more without ignition taking place. In the same vein, it can be recommended to carry the smallest distance between the two electrodes in the order of magnitude of the free path. By this we can reach qae each time from the parts of the cathode towards the middle of the flat parts of the discharge anode situated opposite, no current passes, while there is a discharge towards the edges. of the discharge anode, where the distances to the cathode are greater.
The advantage is thus obtained that the discharge of effluvia is localized at the places where it is used to supply electrons for the amplified coarantor.
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ficatear, especially at the edges of the insulated parts of the discharge node.
CLAIMS
1). Luminous corona tube for amplifying, receiving and producing alternative coarants, comprising two corona discharge electrodes and, located outside the scope of the ffluve discharges. one or more control electrodes and a second anode (amplifying anode), characterized in that the corona discharge anode is planar or in the form of distinct plate parts in such a way that it protects the extent of efflave discharge against the control electrode and also useful against the amplifying anode.
2). Light corona tube according to claim 1, characterized in that the corona discharge cathode has smaller areas than the discharge anode.
3). Luminous corona table according to claim 1 or 2, characterized in that the discharge anode and usefully also the cathode is sabdivided by notches or slots in the form of slits.
4). Luminous efflave table according to claim 3, characterized in that the cathode consists of narrow bands or wires, which form a sort of grid, the openings of which correspond in position with the openings of the discharge anode situated in front. they, but are larger.
5). Luminous corona tube according to claim 1 or saivantes, characterized in that the control grill is constructed and established with its separate meshes in such a way that these meshes are only protected from place to place by the massive surface parts against the expanse of scent.
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