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Tube à décharges électriques dans une atmosphère contenant une vapeur.
On connait déjà, sous différentes formes, des tubes à décharges électriques dans lesquels la décharge a lieu dans une atmosphère de vapeur. Tout le monde connait actuel- lement, par exemple, les tubes à vapeur de mercure, c'est-à,- dire des tubes dans lesquels les décharges se produisent dans de la vapeur de mercure, ce qui donne lieu à la production de rayons ultraviolets qui peuvent sortir du tube à travers sa paroi faite en quartz ou en matière analogue perméable aux rayons ultraviolets, ces rayons pouvant être utilisés dans différents buts.
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L'utilisation des tubes à décharges de ce genre pré- sente souvent l'inconvénient que la vapeur dans laquelle a lieu la décharge, attaque la partie de la paroi du tube qui est destinée au passage des rayons engendrés. Si cette partie de la paroi. n'est pas attaquée par la vapeur, on rencontre fré- quemment, notamment'lorsqu'on emploie la vapeur d'une substan- ce difficilement volatilisable, l'inconvénient que cette va- peur se condense sur la dite partie de la paroi. Ces deux in- convénients ont pour résultat une réduction appréciable de la perméabilité aux rayons de cette partie de la paroi et, par conséquent, du rendement du tube.
L'invention concerne un tube à décharges électriques dans lequel la décharge s'effectue dans une atmosphère con- tenant une vapeur, et elle a pour but d'éliminer les incon- vénients mentionnés ci-dessus.
A 1.'intérieur d'un tube à décharges électriques réa- lisé suivant l'invention, on dispose à cet effet, au-dessus du trajet de la décharge, un organe faisant office de che- minée. Pendant le fonctionnement du tube, la vapeur arrivée dans le trajet de la décharge, passe par l'organe faisant office de cheminée de sorte que la partie de la paroi du tube à décharges qui entoure le trajet de la décharge et par laquelle les rayons engendrés doivent sortir du twbe, n'est pas exposée à l'action de la vapeur.
On peut donner à cet organe des dimensions telles que la vapeur se dépose sur sa paroi ou se combine avec elle. Il est également possible d'amener la vaur, à l'aide de l'organe faisant office de cheminée, à une partie du tube à décharges où la vapeur peut se déposer sur une partie de la paroi non destinée au passage des rayons, ou peut attaquer cet- @ --
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te partie. Le trajet de décharge peut se trouver entièrement en dehors de l'organe faisant office de cheminée bien qu'il soit avantageux de le prévoir, au moins en partie, à l'inté- rieur de cet organe.
Une partie de la paroi de l'organe faisant office de cheminée peut avantageusement être percée de trous et être constituée, par exemple, par un treillis. Lorsque la vapeur passe par ces trous, elle se condense en grande partie.
Si l'on veut produire la décharge dans la vapeur d'une substance difficilement volatilisable, il est avantageux de disposer cette substance dans le trajet de décharge. On peut le faire en munissant le tube d'une ou plusieurs anodes consti- tuées par des corps creux et présentant une ouverture du côté tourné vers la cathode. La substance à vaporiser peut alors être disposée à l'intérieur de ces anodes creuses, cette sub- stance se vaporisant par suite de la décharge qui s'établit entre la cathode et les anodes creuses. Ces anodes sont dispo- sées, de préférence, à l'intérieur de l'organe faisant office de cheminée.
On comprendra mieux l'invention en se référant au des- sin annexé qui représente, à titre d'exemple, un tube à dé- charges réalisé suivant cette invention.
La figure 1 en représente une coupe longitudinale et la figure 2 montre le mode de construction d'une anode de ce tube.
Le tube à décharges représenté sur la figure 1, sert à engendrer des rayons ultraviolets qui peuvent sortir de ce tube en passant par la partie 1 de sa paroi. Cette partie, qui est en quartz ou en une autre matière perméable aux rayons ultraviolets, est soudée par fusion à la partie 3 en verre or- dinaire avec interposition de quelques anneaux intermédiaires
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2 qui consistent en différentes matières dont les coeffi- cients de dilatation diffèrent entre eux.
Le tube comporte une cathode à incandescence 4, par exemple une cathode de Wehnelt, et deux anodes 5 et 6 montées sur le pincement 8 à l'aide de supports 7 qui, éventuellement, sont revêtus d'une substance isolante. Les deux anodes sont constituées par des corps semi-cylindriques. Comme on le voit en détail sur la figure 2, l'anode 6 consiste en un corps creux en fer dont l'extrémité inférieure est ouverte. Cette. anode creuse contient une tige 9 en magnésium susceptible de se vaporiser sous l'effet d'une décharge produite entre la cathode à incandescence 4 et l'anode 6, de sorte que la décharge s'effectue dans de la vapeur de magnésium. Il est évident que l'anode 5 peut également être constituée par un corps creux.
Dans le tube représenté, elle consiste, toute- fois, en un corps plein en fer, de sorte que si le tube à décharges est alimenté de courant alternatif biphasé, le magné- sium n'est chauffé directement par la décharge que pendant la moitié de chaque période. Les anodes sont entourées d'une douille isolante 10, par exemple en quartz, qui dépasse d'une certaine distance l'extrémité inférieure des anodes et qui est munie d'une cloison séparant les deux anodes l'une de l'autre.
A L'intérieur du tube à décharges est disposé, en outre, un organe cylindrique 11, par exemple, en verre ordinaire, dont l'extrémité inférieure est ouverte et dont l'extrémité supérieure est reliée à un second cylindre 12 formé de treil- lis, supporté lui-même par un rebord 14 du pied 13. Les ano- des 5 et 6 se trouvent à l'intérieur du cylindre 11 tandis que la cathode 4 est disposée à l'extrémité de ce dernier.'
Outre de la vapeur de magnésium, le tube à décharges contient un gaz, de préférence un gaz rare tel que l'argoh,
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par exemple à une pression de 150 mm. de mercure. Lors du fonctionnement du tube, l'atmosphère de gaz et de vapeur chauffée par la décharge à arc, monte dans le cylindre 11 faisant office de cheminée.
La vapeur entraînée vient alors en contact avec la paroi de ce cylindre et une grande partie de cette vapeur se dépose sur ce dernier ou se combine avec la matière constituant le cylindre de sorte qu'après quelque temps la paroi du cylindre 11 est entièrement noircie. La com- binaison du magnésium avec la matière constitutive de la paroi du cylindre 11 est facilitée par la température élevée de cet- te paroi au cours du fonctionnement du tube. On peut améliorer le contact entre le courant ascendant de gaz et de vapeur et la paroi du cylindre 11 en disposant suivant l'axe de ce cylindre un ou plusieurs écrans qui s'étendent jusqu'à pro- ximité de la paroi du cylindre.
L'atmosphère gazeuse chargée de vapeur sort ensuite du cylindre 11 en passant par les trous prévus dans le cy- lindre 12 sur lequel une partie de la vapeur peut alors se déposer. Le courant de vapeur arrive ainsi dans la partie su- périeure du tube à décharges et retourne ensuite par l'espace annulaire compris entre le cylindre 11 et la paroi du tube à la partie inférieure de ce dernier. Dans la partie supérieu- re du tube se dépose éventuellement encore une partie de la vapeur de magnésium. La partie 1 de la paroi du tube destinée au passage des rayons ultraviolets engendrés par la décharge dans la vapeur de magnésium, demeure sensiblement exempte de tout dépôt de magnésium de sorte que la perméabilité aux rayons de cette partie de la paroi n'est pas affectée de fa- çon gênante.
On peut utiliser le tube à décharges représenté jusqu'à ce que le magnésium se trouvant à l'intérieur de l'a- node 6, soit entièrement consommé. Pour cette raison, on donne @
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à cette anode des dimensions telles que la quantité de magné- sium soit suffisante pour que l'on puisse utiliser le tube pendant longtemps. Cette quantité est choisie, de préférence, de façon à être suffisante pour une durée de fonctionnement du tube correspondant à la durée de service des autres organes du tube, par exemple de la cathode à incandescence.
Il n'est pas absolument nécessaire de donner à l'orga- ne faisant office de cheminée la forme d'un cylindre. Il est également possible d'utiliser, par exemple, un organe conique et en certains cas il peut être avantageux d'évaser l'extré- mité inférieure de l'organe. Dans le tube à décharges repré- senté, le trajet de décharge se trouve à l'intérieur du cy- lindre 11, mais il peut aussi être situé entièrement ou par- tiellement à l'extérieur de ce cylindre.
Le tube à décharges réalisé suivant l'invention con- vient non seulement à l'obtention d'une décharge dans de la vapeur de magnésium mais aussi à la production d'une décharge dans la vapeur d'une autre substance, plus particulièrement des substances qui sont difficilement volatilisables et qui attaqueraient la paroi du tube à décharges de façon gênante.
Ainsi, par exemple, avec une décharge dans de la vapeur de sodium, on peut obtenir une source émettrice de lumière visible de forte intensité.
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Electric discharge tube in an atmosphere containing vapor.
Electric discharge tubes are already known in various forms in which the discharge takes place in a vapor atmosphere. Everyone is now familiar with, for example, mercury vapor tubes, that is, tubes in which discharges occur in mercury vapor, which gives rise to the production of rays ultraviolet rays which can exit the tube through its wall made of quartz or similar material permeable to ultraviolet rays, these rays being able to be used for different purposes.
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The use of discharge tubes of this kind often has the disadvantage that the vapor in which the discharge takes place attacks the part of the wall of the tube which is intended for the passage of the rays generated. If this part of the wall. is not attacked by the steam, we often meet, especially when using the steam of a substance difficult to volatilize, the disadvantage that this vapor condenses on said part of the wall. Both of these drawbacks result in an appreciable reduction in the radiation permeability of this part of the wall and hence in the performance of the tube.
The invention relates to an electric discharge tube in which the discharge takes place in an atmosphere containing a vapor, and its object is to eliminate the above-mentioned disadvantages.
Inside an electric discharge tube produced according to the invention, there is provided for this purpose, above the path of the discharge, a member acting as a chimney. During the operation of the tube, the vapor arriving in the path of the discharge, passes through the member acting as a chimney so that the part of the wall of the discharge tube which surrounds the path of the discharge and through which the rays generated must come out of the twbe, is not exposed to the action of steam.
This organ can be given such dimensions that the vapor is deposited on its wall or combines with it. It is also possible to bring the vaur, using the member acting as a chimney, to a part of the discharge tube where the vapor can be deposited on a part of the wall not intended for the passage of the rays, or can attack this- @ -
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you left. The discharge path may be entirely outside the chimney member although it is advantageous to provide it, at least in part, inside this member.
Part of the wall of the member acting as a chimney may advantageously be pierced with holes and be constituted, for example, by a mesh. When vapor passes through these holes, most of it condenses.
If it is desired to produce the vapor discharge of a substance which is difficult to volatilize, it is advantageous to dispose this substance in the discharge path. This can be done by providing the tube with one or more anodes formed by hollow bodies and having an opening on the side facing the cathode. The substance to be vaporized can then be placed inside these hollow anodes, this substance vaporizing as a result of the discharge which is established between the cathode and the hollow anodes. These anodes are preferably arranged inside the member acting as a chimney.
The invention will be better understood by reference to the accompanying drawing which shows, by way of example, a discharge tube made in accordance with this invention.
Figure 1 shows a longitudinal section and Figure 2 shows the method of construction of an anode of this tube.
The discharge tube shown in FIG. 1 is used to generate ultraviolet rays which can come out of this tube by passing through part 1 of its wall. This part, which is made of quartz or another material permeable to ultraviolet rays, is welded by fusion to part 3 in ordinary glass with the interposition of a few intermediate rings.
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2 which consist of different materials whose expansion coefficients differ from each other.
The tube comprises an incandescent cathode 4, for example a Wehnelt cathode, and two anodes 5 and 6 mounted on the clamp 8 by means of supports 7 which, optionally, are coated with an insulating substance. The two anodes are formed by semi-cylindrical bodies. As can be seen in detail in Figure 2, the anode 6 consists of a hollow iron body, the lower end of which is open. This. The hollow anode contains a magnesium rod 9 capable of vaporizing under the effect of a discharge produced between the incandescent cathode 4 and the anode 6, so that the discharge takes place in magnesium vapor. It is obvious that the anode 5 can also consist of a hollow body.
In the tube shown, however, it consists of a solid body of iron, so that if the discharge tube is supplied with two-phase alternating current, the magnesium is only heated directly by the discharge for half the time. of each period. The anodes are surrounded by an insulating sleeve 10, for example made of quartz, which protrudes a certain distance from the lower end of the anodes and which is provided with a partition separating the two anodes from one another.
Inside the discharge tube is further arranged a cylindrical member 11, for example, of ordinary glass, the lower end of which is open and the upper end of which is connected to a second cylinder 12 formed of a trellis. Lis, itself supported by a flange 14 of the foot 13. The anodes 5 and 6 are located inside the cylinder 11 while the cathode 4 is disposed at the end of the latter.
Besides magnesium vapor, the discharge tube contains a gas, preferably a rare gas such as argoh,
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for example at a pressure of 150 mm. of mercury. During the operation of the tube, the atmosphere of gas and steam heated by the arc discharge rises in the cylinder 11 acting as a chimney.
The entrained vapor then comes into contact with the wall of this cylinder and a large part of this vapor is deposited on the latter or combines with the material constituting the cylinder so that after some time the wall of the cylinder 11 is completely blackened. The combination of magnesium with the constituent material of the wall of cylinder 11 is facilitated by the high temperature of this wall during operation of the tube. The contact between the ascending stream of gas and vapor and the wall of cylinder 11 can be improved by arranging along the axis of this cylinder one or more screens which extend to the proximity of the wall of the cylinder.
The vapor-laden gaseous atmosphere then leaves cylinder 11, passing through the holes provided in cylinder 12, on which part of the vapor can then be deposited. The vapor stream thus arrives in the upper part of the discharge tube and then returns through the annular space between the cylinder 11 and the wall of the tube to the lower part of the latter. In the upper part of the tube, some of the magnesium vapor may still be deposited. Part 1 of the wall of the tube intended for the passage of the ultraviolet rays generated by the discharge in the magnesium vapor, remains substantially free of any deposit of magnesium so that the permeability to the rays of this part of the wall is not affected. awkwardly.
The illustrated discharge tube can be used until all the magnesium inside the node 6 is used up. For this reason, we give @
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at this anode dimensions such that the quantity of magnesium is sufficient to allow the tube to be used for a long time. This quantity is preferably chosen so as to be sufficient for an operating time of the tube corresponding to the operating time of the other members of the tube, for example of the incandescent cathode.
It is not absolutely necessary to give the organ serving as a chimney the shape of a cylinder. It is also possible to use, for example, a conical member and in some cases it may be advantageous to flare the lower end of the member. In the illustrated discharge tube, the discharge path is inside the cylinder 11, but it can also be located wholly or partly outside this cylinder.
The discharge tube produced according to the invention is suitable not only for obtaining a discharge in magnesium vapor but also for producing a discharge in the vapor of another substance, more particularly substances. which are difficult to volatilize and which would attack the wall of the discharge tube in a troublesome manner.
Thus, for example, with a discharge in sodium vapor, one can obtain a source emitting visible light of high intensity.