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Tubes à décharges à atmosphère gazeuse.
La présente invention a pour objet un tube à déchar- ges comportant une ou plusieurs anodes et une cathode à in- candescence, de préférence une cathode à oxyde, comme source d'électrons, ainsi qu'une atmosphère formée en tout ou en partie par une vapeur, par exemple par la vapeur de mercure, ou par un mélange de vapeurs, additionné ou non d'un ou plusieurs gaz.
Les tubes à décharges de ce genre sont utilisés dans de nombreux cas comme redresseurs de courant alternatif, quoi- qu'ils puissent être utilisés aussi dans d'autres applications.
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L'invention permet d'augmenter la durée de la cathode à incandescence des tubes à décharges de ce genre qu'on réali- se déjà pour plusieurs dizaines de milliers de volts et di- zaines d'ampères. En effet, surtout dans le cas où les tubes sont conçus pour de hautes tensions, la durée de la cathode à incandescence est raccourcie fortement du fait que pour éviter des décharges indésirables il est nécessaire de maintenir une tension de vapeur basse, ce qui favorise la désintégration de la cathode.
Le tube à décharges faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce que la décharge jaillissant entre l'anode et la cathode traverse une ou plusieurs chambres de condensa- tion de vapeur. Ceci permet de maintenir dans la chambre catho- dique une pression relativement élevée de nature à empêcher une désintégration trop énergique de la cathode, la pression régnant dans la chambre anodique étant très basse du fait que la vapeur se condense avant d'atteindre cette chambre. Quoique dans les modes de réalisation décrits dans la suite il ne soit question que d'une seule anode, il est évident que les mêmes principes peuvent être mis en jeu s'il y a plusieurs anodes.
Dans ce cas, le trajet allant à chacune des anodes peut com- porter une chambre de condensation distincte ou des chambres de condensation distinctes ou bien on peut avoir recours à une ou plusieurs chambres de condensation communes à tous les trajets des décharges.
Dans les tubes à décharges récepteurs ou amplifica- teurs de signaux dans lesquels des courants de faible inten- sité sont commandés au moyen d'une grille de commande, on a déjà mis en jeu entre l'anode et la cathode la condensation d'une vapeur présente dans le tube à décharges, notamment dans le cas où l'on utilise une cathode gazeuse, les électrons
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pour la décharge principale étant dérivés d'une décharge auxi- liaire produite dans un espace rempli d'une vapeur. Dans ce cas, la condensation a pour but de supprimer entièrement l'io- nisation se produisant dans l'espace dans lequel se trouve en- fermée la grille de commande, sans quoi la commande devient impossible.
Suivant l'invention, on prévoit, ainsi qu'il a déjà été indiqué ci-dessus une chambre de condensation pour la va- peur métallique. Le tube à décharges est donc constitué par des parties étranglées alternant avec des parties évasées. On sait que l'allumage est rendu très difficile par l'étrangle- ment du tube. Pour éviter cet inconvénient on peut se servir d'un mode de réalisation particulier de l'invention dans le- quel la paroi du tube à décharges comporte une ou plusieurs parties métalliques et une chambre située, de préférence, en- tre deux parties de parois métalliques successives du tube à décharges est évasée de façon que la vapeur s'y condense.
Quoiqu'il puisse y avoir avantage à munir la chambre de con- densation des tubes à décharges conformes à l'invention d'a- gents de refroidissement artificiel, on peut s'en dispenser dans le mode de réalisation décrit.
De plus, il convient de réaliser le tube à décharges de manière que le trajet de communication entre la cathode et l'anode forme un ou plusieurs angles, de préférence aigus.
Dans ce but, le tube à décharges peut être constitué par une chambre cathodique et par une ou plusieurs chambres de condensation disposées à côté d'elle, une chambre anodique étant disposée au-dessus de la dernière chambre de condensa- tion et les chambres étant reliées en succession par des piè- ces tubulaires destinées au passage de la décharge. Les cou- des du trajet des décharges ont pour effet que des ions posi- tifs rapides venant de la chambre anodique peuvent difficile-
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ment atteindre la cathode, de sorte que les risques de désin- tégration du filament par des chocs d'ions sont diminués.
De plus, le mouvement de ces ions est freiné du fait que la pression augmente dans la direction de la cathode.
Il est en outre important que le trajet des déchar- ges soit coudé parce que la différence de pression dans les divers compartiments est augmentée du fait que la vapeur en circulation doit changer de direction. Les chambres de conden- sation et la chambre cathodique communiquent entre elles, de préférence, non seulement par les tubes destinés au passage des décharges, mais aussi par des conduits de retour pour la matière condensée, situés à la partie inférieure. Il y a avantage à munir ces conduits d'une ou plusieurs courbes ou coudes pour freiner la circulation en retour de la matière condensée. Si le retour ne s'effectue pas graduellement, il se produit une augmentation de la pression de vapeur à chaque retour d'une goutte de matière condensée.
Dans une variante de réalisation la chambre cathodique, les chambres de condensation et la chambre anodique sont dis- posées l'une au-dessus de l'autre et un ou plusieurs capuchons évitent que la matière condensée retournant vers la chambre cathodique ne vienne en contact avec la cathode.
En outre, de préférence, les parties du tube à déchar- ges qui renferment la matière condensée liquide comportent une ou plusieurs parties rentrantes, ce qui permet au niveau du liquide d'être élevé quoique la quantité totale du liquide soit limitée.
La description des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure 1 représente un mode de réalisation. de l'in-
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vention dans lequel la chambre cathodique et la chambre de condensation sont disposées l'une à côté de l'autre.
La figure 2 représente un tube à décharges dans le- quel les diverses chambres sont disposées l'une au-dessus de l'autre.
La figure 3 représente une variante de réalisation d'un tube à décharges de ce dernier genre.
Sur la figure 1, 3 désigne une cathode à incandes- cence montée dans la chambre cathodique 1 sur un pied 2. La cathode est formée par un morceau de toile métallique enroulé 4 dont les spires successives sont séparées par un espace in- termédiaire et entourées par les spires d'une hélice chauf- fante. L'ensemble est recouvert sur les faces interne et ex- terne d'une matière à grand pouvoir émissif d'électrons. Une cathode ainsi réalisée donne une forte émission.
Une certaine quantité de mercure 5 se trouve au fond de la chambre cathodique. Cette chambre communique par un tube 6 avec la chambre de condensation 7. Le tube 6 est en ferro- chrome et est scellé de part et d'autre au verre du tube à décharges. Les chambres 1 et 7 communiquent entre elles en outre par le tube 8, de sorte qu'elles constituent des vases communiquants pour le mercure.
La chambre de condensation 7 communique d'une manière analogue par un tube en ferro-chrome 9 avec la chambre anodi- que 10. L'anode 11 est montée par exemple, sur une plaquette en ferrochrome 12 dont la circonférence est scellée au verre du tube et à laquelle est relié le fil conducteur d'amenée de courant.
Par suite de la présence de la cathode à incandescen- ce 3 dans la chambre cathodique 1, la température qui y règne sera assez élevée de même que la tension de la vapeur de mer-
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cure. La vapeur de mercure qui se dirige de la chambre catho- dique vers la chambre anodique 10 se condensera, cependant, dans la chambre 7. Cette chambre reste toujours relativement froide, parce qu'elle se trouve à grande distance de la catho- de à incandescence et possède une grande surface, de sorte qu'il peut se produire facilement une compensation de la dif- férence de température avec le voisinage.
Le mercure condensé peut retourner par le tube 8 vers la chambre cathodique. Une partie en U 14 freine le mou- vement et permet ainsi d'éviter des fluctuations du liquide et des variations de pression en résultant.
Les chambres 1 et 7 comportent chacune une partie rentrante 13 constituant un fond bombé. Par suite, le niveau du mercure est surélevé, quoique la quantité totale du mercu- re soit faible. En outre, malgré la faible quantité du mercu- re une grande surface est exposée dans la chambre 1 au chauf- fage par la cathode 3.
On peut appliquer aux tubes 6 et 9 une tension con- venable, ce qui permet d'abaisser fortement la tension d'al- lumage. Dans la plupart des cas la tension appropriée à ce but est comprise entre celle de 1'anode et celle de la catho- de. Pour obtenir cette tension, on peut utiliser par exemple un enroulement secondaire distinct du transformateur destiné à fournir le courant de chauffage.
De plus, il est possible de transformer un courant continu en un courant alternatif en appliquant une tension
Continue entre l'anode et la cathode et une tension alternati- ve aux tubes 6 et 9.
Sur la figure 2, des éléments analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1. La différence principale avec le mode de réalisation qui vient
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d'être décrit consiste en ce que le trajet des décharges n'est pas coudé, mais que les diverses chambres sont dispo- sées en ligne l'une au-dessus de l'autre. Si le mercure con- densé dans la chambre de condensation 7, en s'égouttant vers le bas, tombait sur la cathode cette dernière en serait fa- cheusement influencée aux endroits où se trouve fortuitement du mercure. Pour cette raison on monte à l'intérieur du tube 6 en ferrochrome deux tubes 15 et 16 faits du même métal et rétrécis.; vers le haut.
Par suite, le mercure condense dans la chambre 7 s'écoule vers le bas principalement entre le tu- be 15 et la paroi du tube à décharges, le long de la paroi du tube 6 et s'égoutte ensuite le long de la face externe du tu- be 16. Ce tube 16 forme capuchon au-dessus de la cathode à incandescence et évite ainsi que du mercure puisse s'égout- ter vers le bas sur la cathode.
Les tubes 15 et 16, qui ont une température élevée, présentent dans certains cas l'inconvénient que des gouttes de mercure en venant en contact avec eux se volatilisent et déterminent ainsi des augmentations de pression soudaines.
Pour éviter cet inconvénient, on pourrait constituer les par- ties 15 et 16, par exemple, en quartz. Le mode de réalisation représenté sur la figure 3 permet d'y obvier d'une autre manière, le mercure condensé étant ramené vers la chambre 1 par un conduit de circulation 17. Néanmoins on peut utiliser dans une disposition de ce genre un capuchon 18 pour protéger le joint de soudure 19 contre un échauffement excessif. De plus, un capuchon de ce genre peut encore améliorer l'alluma- ge. Le capuchon 16 représenté sur la figure 2 rend des servi- ces analogues.
On peut réaliser l'invention sous plusieurs autres formes sans s'écarter de son principe. Ainsi, par exemple, il n'est pas nécessaire que les chambres de condensation 7 fas-
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sent partie du trajet des décharges comme dans le cas des mo- des de réalisation représentés; elles peuvent aussi se trouver quelque peu à l'écart de ce trajet et communiquer avec lui par un tube. Il n'est pas non plus nécessaire que ce tube a- boutisse au milieu entre l'anode et la cathode, car son embou- chure peut aussi être plus proche de l'anode ou de la cathode.
En outre, on peut prévoir plusieurs chambres de con- densation entre l'anode et la cathode.
Il n'est pas nécessaire que la chambre de condensa- tion soit délimitée de part et d'autre par des parties de pa- roi métalliques. Dans certains cas, il suffit qu'une seule des parties de paroi étranglées soit en métal.
Le tube peut renfermer en plus d'une vapeur, un ou plusieurs gaz, de préférence des gaz rares.
Les tubes à décharges faisant l'objet de l'invention sont réalisés, par exemple, pour des tensions de 100 kilovolts et pour des courants de décharge de 1 ampère, et leur durée peut être de quelques milliers d'heures. Cependant, ces va- leurs peuvent être augmentées encore sensiblement.