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Tube à décharges électriques à atmosphère gazeuse.
On sait qu'une cathode en tungstène d'un tube à décharges électriques à atmosphère gazeuse peut être portée par une décharge à lueur à une température assez élevée pour qu'elle émette des électrons. Au moment où l'électrode émet des électrons même en grandes quantités, la décharge à lueur se transforme, comme on le sait aussi, en décharge en arc à caractéristique négative.
Pour appliquer cela aux électrodes faites en fils de tungstène, il faut disposer en premier lieu d'une source de courant destinée au chauffage momentané du fil de tungstè- ne et en second lieu d'un gaz rare sous une pression extrème-
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ment critique. Les tubes de ce genre comportant des électro- des en tungstène n'ont qu'une faible durée par suite de la désintégration du tungstène.
On réalise une grande simplification en utilisant des cathodes à oxyde. Dans ce cas., il se produit un chauffage spé- cifique qui dépend de la chute de tension à travers la couche d'oxyde. Le chauffage est donc déterminé par la résistance de cette couche d'oxyde.
La présente invention concerne l'utilisation de ca- thodes du genre indiqué ci-dessus, de manière que leur chauf- fage soit adéquat et que la volatilisation ou désintégration de matière soit évitée dans le mesure du possible.
Il y a lieu de remarquer que non seulement le courant d'émission qui parcourt la couche émettrice, mais aussi le bombardement par les ions qui, suivant la chute cathodique, ont une vitesse plus ou moins grande, déterminent le chauffage.
Suivant l'invention, on ajoute à la matière émettri- ce de la couche émettrice des substances non-émettrices et meilleures conductrices telles que, par exemple, les métaux or, argent et cuivre ou des substances moins bonnes conduc- trices, de préférence des oxydes mauvais conducteurs tels que, . par exemple, l'oxyde de zirconium.
On utilise des additions de substances meilleures conductrices si le chauffage par le courant d'émission et par le bombardement par des ions est trop accentué et provoque une trop forte élévation de température de la cathode, ce qui se tra- duirait par une volatilisation énergique de celle-ci. Cela peut arriver lorsque le tube à décharges est rempli de néon.
Suivant l'invention, on ajoute dans ce cas des matières aug- mentant la conductivité de la couche d'oxyde sans que l'émis- sion en soit diminuée. Comme matières de ce genre, on peut en-
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visager les métaux précieux or, argent et aussi le cuivre.
Si le chauffage de cathodes à incandescence ordinai- res n'est pas assez accentué, ce qui peut arriver lorsqu'on utilise une atmosphère d'argon, surtout si elle est soumise à une pression basse, inférieure à 1 m/m, on donne à la cou- che émettrice une moins bonne conductivité en ajoutant des substances très mauvaises conductrices. - On peut obtenir ce résultat par l'addition d'oxyde de zirconium, de hafnium ou de zinc, par exemple, sans qu'on ne produise ainsi un mélange chimiquement acide, ce qui arriverait par exemple par une ad- dition d'oxyde de tungstène ou de titane.
La conductivité adéquate de la couche émettrice peut être déterminée d'une manière simple au moyen de quelques essais. En effet, on voit déjà lors de la mise hors circuit d'une cathode fonctionnant dans une atmosphère gazeuse déter- minée, sous une pression déterminée, si la température est trop haute ou trop basse. En général si elle est trop basse, la décharge à lueur ne se transforme pas en décharge en arc.
L'invention consiste donc à modifier par l'addition de substances meilleures ou moins bonnes conductrices la ré- sistance transversale de la couche émettrice de la cathode à chauffage automatique suivant la nature et la pression du gaz ou de l'atmosphère de vapeur et par suite aussi suivant la chute cathodique, de manière à obtenir la conductivité et la température de chauffage voulues. Il va de soi que l'électro- de doit être établie aussi suivant l'intensité du courant.
L'épaisseur de la couche émettrice influe aussi sur la con- ductivité de la cathode.
Dans le cas des cathodes à chauffages automatique par le courant parcourant le tube, il n'est plus nécessaire comme dans le cas des cathodes à incandescence ordinaires d'utiliser deux traversées de courant pour le chauffage de la cathode.
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Le chauffage est dû à la décharge à lueur qui, dans le cas d'une cathode établie exactement suivant l'invention, se trans- ,forme en décharge en arc.
Un tube à décharges conforme à l'invention peut être rempli, par exemple, d'argon sous une pression de 2 m/m et il peut renfermer en outre un peu de mercure. La cathode peut être faite, par exemple, de 20 fils de nickel torsadés et enroulés en hélice ayant un diamètre de 0,35 m/m. La longueur de la cathode est de 2 c/m et le diamètre de 0,8 c/m. Cette cathode peut être traversée par des courants de 3 à 6 ampères.
La couche émettrice qui recouvre les fils de nickel consiste en 50 % d'oxyde de baryum, 20 % d'oxyde de strontium, 20 % d'oxyde de calcium et 10 % d'oxyde de zirconium. On peut aussi influer légèrement sur la conductivité de la couche émettrice en utilisant un mélange de divers oxydes alcalino-terreux.
Dans la présente description l'expression "atmosphè- re gazeuse est prise dans un sens très large pouvant com- prendre une atmosphère composée d'un ou plusieurs gaz ou d'une ou plusieurs vapeurs ou une atmosphère formée par des mélan- ges de gaz et de vapeurs.
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Gas-filled electric discharge tube.
It is known that a tungsten cathode of a gas-filled electric discharge tube can be carried by a glow discharge to a temperature high enough to emit electrons. At the moment when the electrode emits electrons even in large quantities, the glow discharge turns, as is also known, into an arc discharge with a negative characteristic.
To apply this to electrodes made of tungsten wires, it is necessary first to have a current source intended for the momentary heating of the tungsten wire and secondly of a rare gas under extreme pressure.
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critically. Tubes of this kind with tungsten electrodes have a short life due to tungsten decay.
A great simplification is achieved by using oxide cathodes. In this case, a specific heating occurs which depends on the voltage drop across the oxide layer. Heating is therefore determined by the resistance of this oxide layer.
The present invention relates to the use of cathodes of the kind indicated above, so that their heating is adequate and that volatilization or disintegration of material is avoided as far as possible.
It should be noted that not only the emission current which passes through the emitting layer, but also the bombardment by the ions which, depending on the cathodic drop, have a greater or lesser speed, determine the heating.
According to the invention, to the emitting material of the emitting layer are added non-emitting and better conductive substances such as, for example, the metals gold, silver and copper or poorer conductive substances, preferably poor conductive oxides such as,. for example, zirconium oxide.
Additions of better conductive substances are used if the heating by the emission current and by the ion bombardment is too accentuated and causes too great a rise in temperature of the cathode, which would result in a vigorous volatilization of the cathode. this one. This can happen when the discharge tube is filled with neon.
According to the invention, in this case, materials are added which increase the conductivity of the oxide layer without the emission being reduced. As subjects of this kind, we can
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face precious metals gold, silver and also copper.
If the heating of ordinary incandescent cathodes is not accentuated enough, which can happen when using an argon atmosphere, especially if it is subjected to a low pressure, less than 1 m / m, we give poorer conductivity to the emitting layer by adding very poor conductive substances. - This result can be obtained by the addition of zirconium oxide, hafnium or zinc, for example, without thus producing a chemically acidic mixture, which would happen, for example, by adding oxide of tungsten or titanium.
The adequate conductivity of the emitting layer can be determined in a simple way by means of a few tests. In fact, when switching off a cathode operating in a determined gas atmosphere, under a determined pressure, it is already seen whether the temperature is too high or too low. In general, if it is too low, the glow discharge does not turn into an arc discharge.
The invention therefore consists in modifying, by the addition of substances which are better or less good conductors, the transverse resistance of the emitting layer of the automatically heated cathode according to the nature and the pressure of the gas or of the vapor atmosphere and by also following the cathodic drop, so as to obtain the desired conductivity and heating temperature. It goes without saying that the electrode must also be established according to the intensity of the current.
The thickness of the emitting layer also influences the conductivity of the cathode.
In the case of cathodes with automatic heating by the current flowing through the tube, it is no longer necessary, as in the case of ordinary incandescent cathodes, to use two current feedthroughs for heating the cathode.
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The heating is due to the glow discharge which, in the case of a cathode established exactly according to the invention, turns into an arc discharge.
A discharge tube according to the invention can be filled, for example, with argon at a pressure of 2 m / m and it can additionally contain a little mercury. The cathode can be made, for example, of 20 twisted and helically wound nickel wires having a diameter of 0.35 m / m. The length of the cathode is 2 c / m and the diameter is 0.8 c / m. This cathode can be crossed by currents of 3 to 6 amps.
The emitting layer that covers the nickel wires consists of 50% barium oxide, 20% strontium oxide, 20% calcium oxide and 10% zirconium oxide. The conductivity of the emitting layer can also be slightly influenced by using a mixture of various alkaline earth oxides.
In the present description, the expression "gaseous atmosphere is taken in a very broad sense which may include an atmosphere composed of one or more gases or of one or more vapors or an atmosphere formed by mixtures of gases. and vapors.