BE376627A - - Google Patents

Description

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    Perfectionnements   aux électrodes des tubes à décharges à atmosphère gazeuse. 



   La présente invention a pour objet une électrode pour tubes à décharges destinée à fonctionner sur du courant alternatif et a pour but de fournir une électrode indépendante du bombardement par des ions positifs pour l'émission d'élec- trons pendant la période cathodique. Il est en effet connu d'éviter le bombardement par des ions positifs en chauffant l'électrode à un degré suffisant pour provoquer l'émission d'électrons, comme c'est révélé par les nombreux types de ca- thodes à filaments chauffés.

   La présente invention se rappor- te cependant au type d'électrodes nommé ordinairement "élec- trode froide", c'est-à-dire une électrode qui ne dépend pas du chauffage auxiliaire afin d'éviter la chute du potentiel de la   t-de   provoquer l'émission   d'électrons.   Il a été géné- 

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   ralement   admis que   Inaction   cathodique dépende à un certain degré au moins.,du bombardement par des ions positifs pour que des électrons puissent être émis en quantité suffisante pour transporter le courant des électrodes vers le gaz. L'ac- tion destructive de ce bombardement était si importante qu'il était nécessaire de faire les électrodes très larges pour as- surer une durée suffisante de la vie utile des tubes.

   Ce fait amenait une construction disgracieuse et ne resolvait pas encore entièrement le problème, parceque la désagrégation de la cathode se poursuivait et le remplissage gazeux du tube pouvait éventuellement s'épuiser par suite de l'occlusion dans les parois du voisinage de l'électrode. 



   Un autre inconvénient des électrodes de ce type est celui que le métal déposé sur le verre produit dans celui-ci une contrainte électrique par   l'action   électrostatique avec le métal de la structure du support, par exemple, dans le cas d'un signal électrique ce serait la feuille métallique du fond, et le verre est souvent percé dans la région du dé- pôt. On a également constaté que le verre sur lequel se pro- duit le dépôt change de propriétés physiques en perdant la qualité qui rend possible la soudure et la réparation de   l'objet,   et dès lors il devient nécessaire, pour réparer un tube de ce type, de couper et d'enlever tout le verre au voi- sinage de la région du dépôt, avant de pouvoir placer avec succès une nouvelle borne d'électrode dans le tube. 



   On a également constaté que les tubes à larges élec- trodes présentent l'inconvénient sérieux d'astreindre les systèmes de décharge à fonctionner sur le côté haute tension du circuit. En vue d'allumer un tel tube on a trouvé qu'il était nécessaire de déconnecter du tube les deux connexions 5 la   source   de courant, ou même de prévoir au tube des con- 

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 nexions extérieures spéciales pour combattre la tendance du tube d'émettre de la lumière à l'excitation d'une des bornes du transformateur. Il doit être admis que la quantité de cette lumière est lors de proportion avec tout ce qui pourrait se produire par suite de fuites ou de l'effet de capacité. Il parait qu'il se produit un effet de haute   fréquence,   peut être entre les deux électrodes.

   La nature d'un,. tube à rem- plissage gazeux en combinaison avec un courant inductif comme celui fourni par le secondaire d'un transformateur élévateur de courant,est telle qu'elle tendà produire des oscillations dans le courant. 



   Cette tendance est fortement accrue par l'usage d'é- lectrodes larges., les oscillations étant constatées au fonc- tionnement du tube non seulement quand une borne est déconnec- tée du transformateur, mais   aussi,'dans   la période de vie du tube quand la pression du gaz   décroit,   ce qui peut être dû à différentes causes. 



   Ces oscillations exercent une action très destructi- ve sur l'isolement du transformateur et sur les parois en verre du tube. On a constaté que quand les oscillations   commencent   à se produire, la probabilité que le tube soit percé ou que le transformateur soit brûlé, est très augmentée, et ces oscillations constituent un problème très sérieux dans le développement des dispositifs à tubes à décharges. 



   Les différents buts de la présente invention sont les suivants: 
Fournir un tube à décharges à bornes massives d'é- lectrodes,dans lequel il ne se produit pas de dépôts sur les parois en verre du tube fonctionnant dans des conditions nor-   ,ales,   afin de conserver le conducteur gazeux, de protéger 

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 le tube contre le percement par le courant et de protéger le verre contre la désagrégation due au dépôt du métal de l'é- lectrode; 
Fournir un tube à décharges dans lequel la tendance à osciller est réduite au minimum et qui n'émet pas de lumière en quantité appréciable par suite de l'excitation d'une des bornes   du   transformateur, afin de   Géger   le transformateur,   l'isolement   du circuit et le tube lui-même contre les effets des ondes de tension;

   
Fournir une électrode ramassée très inférieure en dimensions à celle qui a   été considérée   jusqu'à présent comme pratiquement la plus petite pour une valeur donnée du courant, et qui servira aussi bien de cathode comme d'anode afin que le tube puisse fonctionner sur du courant alternatif; 
Fournir un type   perfectionné   d'assemblage entre métal et verre rendant possible d'éviter une décharge à la surface du métal excepté les endroits où c'est désiré, en rendant ainsi possible un assemblage mécanique qui autrement serait pratiquement impossible; 
Fournir un moyen pour prévenir la désintégration des conducteurs d'entrée, là ou ceux-ci sont utilisés. 



   D'autres buts de l'invention ressortiront de la deseription ci-dessous. 



   Sur le dessin annexé la fig. 1 est une vue de l'élec-   trode   d'un tube à. décharges à remplissage gazeux ou à vapeur,   1''électrode   étant construite suivant la présente invention, sa partie terminale étant représentée en coupe et la trajec-   toire   de la décharge étant représentée en traits dégradés. 



   La figure 2 représente une modification de l'inven- tion suivant laquelle le tube à électrode est supporté de façon à permettre un libre rayonnement de la chaleur y dégagée. 



  Fig.3 montre, une autre exécution de l'invention, 

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 dans laquelle l'électrode est entièrement supportée à l'in- térieur de l'enveloppe du tube et à laquelle le courant est fourni par un fil d'amenée. 



   Fig. 4 est le schéma d'un circuit dans lequel des tubes comportant ces électrodes sont connectés de façon à produire la décharge. 



   Sur la Fig. 1 on voit le tube 1 à décharge et l'ex- trémité élargie 2 de l'électrode. La tige rentrée 3 est scellée à l'extrémité élargie de la façon bien connue dans l'industrie, et au lieu de comporter un fil d'amenée comme on en utilise couramment à présent, cette extrémité comporte une électrode tubulaire 4. Cette électrode 4 est fermée à son extrémité, et étant faite de matière conductrice elle sert au moyen d'une connexion directe de borne du tube. 



   A l'extrémité intérieure, en 5, le tube est évasé, l'extrémité de cet évasement étant étirée en arête vive en 6, afin de permettre un joint avec le verre de la tige. En vue d'éviter une décharge sur la face évasée 7, une mince couche de verre fondu est appliquée sur cette face et s'étend vers l'ouverture 8 du tube. De préférence cette couche de verre obture partiellement l'ouverture pour   qu'aucune   partie de la surface de la matière de l'épaulement 9 ne puisse agir comme conducteur. 



   Le fonctionnement de cette électrode est entièrement différent de celui observé aux électrodes couramment utilisées. 



  Les traits dégradés sur la Fig. 1 indiquent la région obser- vée de gaz luminescent. On voit que la décharge a lieu à l'in- térieur du tube 4 et il apparait qu'un courant très dense d'électrons débouche de l'ouverture 8. Une courbe nettement délimitée est visible à la limite du courant débouchant de l'ouverture indiquant que la vitesse des électrons doit être 
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 très élevée pour pouvoir rejeter le gaz ionisé de la surface 10 du verre malgré l'effet de diffusion. 



     De.,-,   essais très sévères n'ont permis d'observer aucun dépôt sur la matière des électrodes dans ces tubes. Il parait que l'émission des électrons a lieu entièrement sous l'effet du courant électrique et non par suite du bombardement par des ions positifs comme c'était admis, ensuite le fonctionnement de ces tubes permet de voir que le bombardement par des ions positifs n'est pas une partie essentielle du fonctionnement d'un tube à décharges, mais un phénomène accidentel ou secon- daire et plutôt un effet nuisible et sa découverte et la dé- termination des moyens de le combattre constitue un progrès industriel important. 



   Afin de réaliser entièrement les avantages de ce type d'électrodes il faut que toute la matière excepté celle à l'intérieur du tube soit préservée du contact du gaz. Les Figs. 1 et 2 montrent le verre de protection recouvrant l'ou- verture du tube et l'obturant partiellement. Il parait que cette disposition concentre plus efficacement la décharge dans le tube et évite tout effet secondaire à l'ouverture. 



   La   fig. 2   représente une forme perfectionnée de l'invention suivant laquelle le tube est réuni au restant de la construction de façon que la chaleur produite soit li- brement rayonnée.vers l'atmosphère. Le tube électrode est désigné par 11. Il est fermé à l'une des extrémités et évasé à l'autre, comme c'est indiqué en 12. Les bords de la partie évasée sont relevés en 15 et l'arête est chanfreinée suffi-   samment   pour permettre la confection d'un joint métal-verre avec le tube 14 en verre. 



   La technique des joints entre métal et verre est bien connue dans   l'industrie, 'mais   un perfectionnement y a été apporté afin de permettre   'un   recouvrement isolant de 

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 la surface de la partie évasée de l'électrode. Le bord 16 de la couronne 13 est aminci suffisamment pour pouvoir exercer une pression sur le métal avant d'amener la rupture du verre.   Aux   autres parties du joint le métal présente, ce- pendant, toute épaisseur voulue, et le verre le recouvre en une mince couche, ayant pour but de fournir une couche iso- lante de telle dimension que l'adhésion du verre au métal soit plus grande que tous les efforts dûs à l'extension ou à la contraction des matières pendant la fabrication et le fonctionnement.

   Le verre a souvent été qualifié de liquide très visqueux et non de solide. En cas de rupture il casse d'abord à une certaine distance de la surface. Ceci se pro- duit parceque sous des efforts le verre se comprime, en fa- tiguant la matière en-dessous de la surface jusqu'à ce que la résistance de la matière soit dépassée. La formation sur le métal d'une couche de verre si mince que le verre soit forcé de suivre l'extension ou la contraction du métal sur lequel il est déposé par fusion sans que la tension puisse être transmise en profondeur, forme une protection appropriée de la surface métallique de l'appareil aux endroits où la dé- charge n'est pas désirée.

   On a trouvé également que si, par suite d'exécution défectueuse, il se produit une rupture du verre ainsi appliqué, ce n'est qu'une fissure capillaire, et le verre continue à adhérer au métal, et sa surface reste continue en ce qui concerne la résistance à la décharge. 



   La Fig. 3 montre une autre forme d'exécution de l'invention utilisant une tige rentrante avec un fil d'amenée, le tube-électrode étant entièrement à l'intérieur de l'enve- loppe transparente. Dans cette construction la décharge est localisée sur l'électrode 20 au moyen d'un disque en verre 21 soudé à la partie élargie 22 du tube à décharge 23. Le disque 

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 présente au centre une ouverture 24 et un bord 25 recourbé qui protège efficacement   l'extrémité   26 de l'électrode 20. 



  Ce disque évite également un   retour   de décharge de la déchar- ge principale vers la chambre 40 formée par le disque et l'extrémité de la partie élargie du tube. 



   Les tubes à décharges comportant des fils conducteurs pour les décharges disruptives ou à couronne présentent le commun défaut de corroder les fils conducteurs et de les cas- ser en deux avec le temps. En réalité cette corrosion n'est rien d'autre que l'effet du bombardement par des ions posi- tifs se produisant sur le fil. Il ne faut pas qu'une partie de la décharge principale atteigne le fil,   parcequ'une   déchar- ge à couronne peut se produire même dans le faible espace au- tour du fil et déconnecter l'électrode. Dans la présente cons- truction la désintégration du fil conducteur est évitée   en   entourant celui-ci d'un écran se trouvant au même potentiel. 



   La construction de l'électrode 20-est telle que l'extrémité 27 forme un écran qui recouvre la partie exposée du fil conducteur 28 et une partie de la tige rentrante 29. Il n'est pas toujours possible de faire adhérer ces parties étroi- tement, et dans cette construction ce n'est pas nécessaire parce qu'une claire-voie suffisatne pour faciliter l'assemblage peut être tolérée. L'action précise de cet écran évitant la désintégration n'est pas connue. 



   La connexion entre le fil conducteur et l'électrode est faite en serrant le fil entre la partie retrécie 30 du tube 20. La surface extérieure de l'électrode peut être couverte si on le désire, d'une couche de verre pour y éviter une   déch,rge   à couronne. 



   Le schéma de la Fig. 4 représente la façon dont ces électrodes servent dans un système à décharges à haute tension. eux tubes à décharges.pourvus de ces électrodes et disposés 

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 en série sont désignés par 31 et 32. 33 désigne l'enroulement haute tension d'un transformateur élévateur de tension; 34 est un interrupteur à haute tension; 35 est la connexion allant d'une des bornes du transformateur aux tubes; 36 est la con- nexion entre l'autre borne du transformateur et l'interrupteur; enfin 37 est la connexion entre l'interrupteur et les tubes. 



   Il est entendu que ce schéma ne représente qu'une par- tie d'un système à décharges qui peut être très compliqué; si' la décharge n'est effectuée que dans un seul circuit., il est à brancher de préférence sur la basse tension. Cependant, si l'on désire produire la décharge dans un grand nombre de tubes pour produire un bel effet, il est nécessaire de brancher le dispo- sitif à décharges sur le réseau haute tension pour pouvoir uti- liser un seul transformateur pour plus d'une série simple de tubes. 



   Jusqu'à présent, avec les tubes disponibles, le seul moyen connu pour éteindre ces tubes était de déconnecter les deux bornes du transformateur ou   1?emploi   de dispositifs spé- ciaux, extérieurs aux tubes afin d'éviter leur allumage par- tiel par excitation d'une seule borne. 



   Les dispositifs suivant la présente invention fournis- sent la solution de ce problème parceque les tubes ainsi cons- truits peuvent être connectés aux transformateur par une borne en ne produisant qu'un effet lumineux à peine perceptible. 



   On a éprouvé beaucoup de difficultés en déchargeant des tubes munis d'électrodes du type courant, lorsque l'on utilisait de la vapeur de mercure en combinaison avec une at- mosphère gazeuse, par suite de l'amalgamation du mercure avec les électrodes. Cet effet était encore accentué par le bombar- dement des électrodes par les ions du gaz, d'après   l'explica-   tion de beaucoup de personnes compétentes. Dans la construction. suivant'la présente invention cette difficulté est vaincue parceque le bombardement des ions positifs ne constitue plus , un facteur important et.que les atomes du mercure ne peuvent pénétrer que difficilement dans la chambre d'électrode. 

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   Il est entendu que le terme "surface critique de vapo- risatin" utilisé dans les revendications signifie pour une densité denée du courant la surface exposée de l'électrode à partir de laquelle le taux de désintégration au de vapori- sation de la cathode par suite de la décharge électrique à travers le tube varie très rapidement. Cette surface est ordi- nairement mise en évidence par la lueur de la cathode recou-   vrant   exactement la surface exposée de l'électrode. 



    -:- REVENDICATIONS -:-    ----------------------------- 
1) Tube à décharges comportant une électrode carac-   térisée   en ce qu'elle comporte un tube débouchant dans l'en- veloppe du tube à décharges et de diamètre inférieur à celui- ci, au voisinage de cette ouverture un évasement annulaire terminé par un joint avec l'enveloppe du tube à décharges, Etun dispositif destiné à éviter la décharge ayant lieu sur la surface de l'évasement. 



   2) Procédé pour éviter   l'étincellement   destructif dans un tube à décharges non redressant, à colonne gazeu- se positive;, comportant des électrodes faites de cylindres métalliques creux de section transversale inférieure à cel- le de la partie à colonne positive du tube, à la surface in- térieure desquels a lieu l'émission, ce procédé consistant   â faïre   fonctionner le' tube à une densité de courant à la surface émettrice plus grande que la densité de courant pour laquelle-se produit un accroissement rapide de la vaporisa- tion de la matière de l'électrode dans le cas d'une électrode présentant;une surface d'émission librement exposée au bom- bardemnt par des ions positifs. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 5) Appareil conducteur bi-direci;ionnel à électrode froide, à colonne positive lumineuse, à atmosphère gazeuse, comportant une électrode munie d'un dispositif présentant à l'intérieur de l'appareil un orifice réduit et destiné àempêcher les ions positifs de bombarder la surface de <Desc/Clms Page number 11> décharge de l'électrode à un degré suffisant pour en limi- ter la vaporisation et l'étincellement dans une mesure qui pourrait réduire l'utilité pratique àe l'appareil pen- dant sa durée de vie normale, la dite électrode présentant une surface recevant la décharge de dimensions suffisamment réduites par ampère de courant traversant l'appareil, pour qu'elle soit entièrement recouverte par la lueur cathodique et qu'elle soit exposée à subir une vaporisation et un étin- cellement dangereux pour son existence,

   si elle n'était pas protégée par les moyens mentionnés.

   4) Tube à décharges bi-directionnel, à colonne positive,, renfermant à ses extrémités opposées des électrodes creuses, dont chacune présente une ouverture, un écran en matière diélectrique pour chaque électrode, une petite ouverture danschaque écran, les ouvertures dans l'électrode et dans l'écran étant en communication l'une avec l'autre, la décharge dans la chambre de décharge principale du tube étant empê- chée par l'écran d'atteindre les parties de l'électrode autres que leurs surfaces intérieures atteintes à travers les ouver- tures mentionnées de l'électrode et de l'écran, la section transversale de chacune de ces ouvertures étant inférieure à celle dutube.

   5) Tube à décharges,à colonne positive, fonctionnant sur courant alternatif, comportant une enveloppe allongée aux extrémités de laquelle sont disposées des électrodes dont chacune comporte un corps cloisonné, sur les surfaces intérieures duquel a lieu l'émission, la surface extérieure de ce corps étant isolée de la décharge à l'intérieur du tube, chaque partie de la surface principale d'émission à l'intéieur de cette chambre étant opposée à une autre partie de celle-ci et en étant réparée par une distance suffisamment petite pour <Desc/Clms Page number 12> réduire le bombardement par les ions positifs à une valeur suffisamment faible pour éviter sensiblement l'étincelle- ,,lent.

   6) Tube à décharges suivant la.revendication 5, carac- térisé en ce que la section transversale de la chambre est sensiblement inférieure à celle de la partie du tube renfer- mant la colonne positive.

   7) Appareil conducteur bi-directionnel à électrode froide, à colonne positive lumineuse, à atmosphère gazeuse, se composant d'un tube allongé à remplissage gazeux, compor- tant des électrodes métalliques creuses distantes l'une de l'autre, avec des ouvertures menant de leur intérieur vers l'intérieur du tube, les ouvertures dans les électrodes é- tant de section transversale sensiblemetn inférieure à celle du tube; pour chacune des électrodes des dispositifs protec- teurs comportant un écran isolant entièrement les surfaces extérieures de 1-'électrode et présentant une ouverture cor- respondant à l'ouverture de 1-* électrode, afin de produire une forte concentration de la décharge à l'intérieur de l'électrode.

   8) Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture de l'écran est'plus petite que celle de l'électrode.

   9) Appareil conducteur bi-directionnel, à électrode froide, à. colonne positive lumineuse, à atmosphère gazeuse, se composant d'un tube à remplissage gazeux comportant des électrodes et des dispositifs pour empêcher les ions posi- tifs de bombarder les électrodes à un degré pouvant amener un étincellement destructif des électrodes, les électrodes <Desc/Clms Page number 13> et les dispositifs mentionnés comportant un corps métalli- que creux dont la section transversale intérieure est sensi- blement inférieure à celle du tube, comportant une ouverture vers cé tube et un écran isolant protégeant l'extérieur de ce corps ét le bord extérieur'entourant couverture.

   10) Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les électrodes et les dispositifs mentionnés se composent d'un corps d'électrode comportant un creux allongé sensiblement cylindrique., de section stransversale inférieur à celle du tube et débouchant à l'une des extrémité dans le tube, et d'un écran isolant protégeant l'extérieur du corps mentionné et le bord de l'ouverture contre des décharges électriques à travers le tube.

   Il) Procédé pour éviter l'étincellement destructif dans un tube à décharges à remplissage gazeux, à colonne positive, renfermant une élec-trode métallique tubulaire, consistant à faire fonctionner le tube à une densité de cou- rant telle que'la surface de décharge de 1-'électrode par am- père de courant traversant le tube soit inférieure à la surfa- ce critique de vaporisation d'une électrode exepsoée dans l'at- mosphère gazeuse de ce tube, et à confiner la partie principa- le de la décharge dans un canal dans l'électrode, la section transversale de ce canal étant beaucoup plus petite que celle de la colonne positive dans le tube.

   12) Appareil conducteur bi-directionnel à électrode froide, à colonne positive lumineuse, à atmosphère gazeuse, se composant d'un tube allongé à remplissage gazeux compor- tant des électrodes métalliques tubulaires distantes l'une de l'autre. et un dispositif protecteur creux pour chaque <Desc/Clms Page number 14> électrode,, chaque dispositif protecteur entourant l'électrode respective à l'exception ¯d'une ouverture y pratiquée afin de mettre en communication l'intérieur de l'électrode avec l'intérieur du tube,, la section transversale de décharge à l'intérieur du creux du dispositif protecteur étant*plus petite que celle de la partie de l'appareil renfermant la colonne positive lumineuse,

   et la section transversale de ce dispositif protecteur étant plus petite que celle de la surfa- ce de décharge de l'électrode.