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pour :DISPOSITIF POUR L'INDICATION OU LA SURVEILLANCE(OU LES DEUX) DU VIDE DANS LES APPAREILS A DECHARGE DANS LE VIDE.
L'invention concerne un dispositif pour l'indication et la surveillance (ou les deux usages à la fois) du vide des appareils à décharge dans la vide munis de cathode à incan- , descence ou à mercure et qui sont remplis d'un gaz ou de vapeur ; c'est le cas notamment des redresseurs à vapeur de mercure avec ou sans électrode directrice.
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Le dispositif de l'invention se distingue plus particulièrement en ce qu'il permet un contrôle direct du vide, En outre, il présente l'avantage de l'invariabilité parfaite de la courbe d'étalonnage pendant un temps très long.
Ces avantages sont atteints, conformément à l'invention, en plaçant une électrode de contrôle à l'extérieur du noyau de la décharge auxiliaire, qui se produit entre une anode et une cathode auxiliaires connues. O'est vers cette électrode que s'achemine une certaine quantité de parcelles provenant du noyau de la décharge , quantité qui dépend de l'état du vide à surveiller et qui agit sur le courant de contrôle passant par l'électrode de contrôle et indique sur le dispositif' indicateur ou de surveillance l'état du vide.
La diffusion des particules du noyau de la décharge est d'autant plus forte que le vide est plus complet et elle est d'autant plus faible que le vide est moins prononcé.
Si l'électrode de contrôle se trouve suffisamment chargée d'électricité néggtive, elle est traversée par un courant déterminé par le nombre d'ions positifs diffusant vers l'électrode. Lors du chargement positif de l'électrode de contrôle, le courant qui la traverse dépendra de la diffu- sion d'électrons.
Sur la figure 1 des dessins annexés, on a repré- senté la variation du courant IP en fonction de la pression P du gaz ou de la vapeur lors du chargement négatif de l'électrode de contrôle, tandis que la figure 2 représente
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la variation du courant L- passant par l'électrode en fonction de la pression P des gaz ou de la vapeur lors du chargement positif de l'électrode de contrôle.
Le courant d'électrons IE est relativement plus importants que le courant d'ions positifs. On voit, suivant la figure 2, que la forme de la courbe de ce courant, lorsque la pression du gaz ou de la vapeur monte, est semblable à celle du courant IP de la figure 1. Mais, lorsque la pression du gaz ou de la vapeur atteint une certaine valeur PK, il se produit une ionisation brusque aux environs de l'électrode de contrôle. La couche des charges électroniques se trouvant à la surface de l'électrode de contrôle, se décompose alors et il se forme devant l'électrode de contrôle une cathode appelée cathode intermédiaire, et le courant passant par l'électrode de contrôle augmente rapidement.
Il résulte donc de ce qui précède que la quantité de parcelles de la charge qui diffuse vers l'électrode de contrôle constitue un élément de mesure du degré du vide régnant dans les appareils à décharge dans le vide.
Comme, le plus souvent, il s'agit de surveiller le vide des appareils à décharge dans le vide dans les chambres des anodes, il est très utile de placerunèanode auxiliaire et une électrode de contrôle à telle distance des anodes principale que le vide agissant sur le dispositif d'indication ou de surveillance se rapproche le plus possible du vide régnant dans la chambre des anodes.
Comme les essais l'ont montré, il se forme, à la surface ou à proximité de l'anode auxiliaire, une cathode intermédiaire. Elle n'est pas toujours disposée au même endroit et elle se déplace d'une façon irrégulière;
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il s'en suit donc que, dans certaines positions, elle peut affecter les caractéristiques des mesures du dispositif, ce qui empêche la reproductibilité de ces mesures. Ces perturba- tions sont supprimées par l'invention en disposant, sur le parcours des décharges, entre l'anode auxiliaire et la cathode, une chicane qui entoure l'arc électrique de la décharge.
Ainsi, la cathode intermédiaire se trouve maintenue éloignée de la surface de l'anode auxiliaire et elle est emprisonnée dans le rétrécissement de la chicane au moyen d'une cathode dite de striction , Cette précaution supprime complètement les perturbations observées jusqu'ici.
Si la pression du gaz ou de la vapeur montait trop brusquement, il pourrait arriver que l'évacuation libre des électrons soit entravée au point que, sur la surface de l'anode auxiliaire, ou dans l'espace entre celle-ci et la chicane, il se forme une autre cathode intermédiaire en plus de celle qui se forme dans le rétrécissement de la chicane.
Ce phénomène peut également donner lieu à des perturbations.
Pour obvier à ces inconvénients, il n'y a qu'à rapprocher de l'anode auxiliaire la chicane avec la cathode intermédiaire qui s'y est formée. On obtient ainsi un dispositif dans lequel, pour toutes les pressions possibles, il n'y a pas de danger de formation d'une cathode intermédiaire sur l'anode auxi- liaire .
Des dispositifs sont en outre prévus pour rendre les indications de l'appareil d'indication ou de surveillance indépendantes du courant de charge de l'appareil à décharge dans le vide .
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Les dessins annexés représentent deux exemples de réalisation de l'invention.
La figure 3 montre un dispositif sans chicane, tandis que la figure 4 en représente un autre muni d'une chicane.
G est un récipient à vide du redresseur, K étant la cathode et H les anodes principales qui, habituelle- ment, sont entourées de douilles de protection S. L'anode auxiliaire A est formée d'un tronçon de tube qui est placé à l'intérieur d'un tube de protection R, de sorte que l'anode A est protégée contre les ions éis par l'arc principal,, Pour économiser les dispositifs d'amenée du courant et les électrodes, et pour éviter les pertes d'énergie, l'anode auxiliaire A peut servir d'anode excitatrice du redresseur.
L'extrémité du tube de protection R débouche à côté de celle d'une douille d'anode S ,de sorte que la pression du gaz ou de la vapeur qui règne dans le tube R correspond à peu près celle de la chambre d'anode, Au-dessus de l'anode auxiliaire A, percée suivant son axe longitudinal., se trouve l'électrode de contrôle M , de sorte qu'elle est située hors du noyau de la décharge auxiliaire qui descend de l'anode A, suivant l'axe du tube R, et passe de l'extrémité de ce dernier à la cathode K. Les électrons et les ions positifs pourront maintenant diffuser,en partant du chapeau de l'anode et en traversant A, vers l'électrode de contrôle M.
En présence d'une basse pression du gaz ou de la vapeur, cette diffusion se fera facilement, mais, plus la pression du gaz ou de la vapeur sera élevée, plus sera difficile le mouvement diffu- sant des particules de décharge , et moindres seront les courants de diffusion se dirigeant vers l'électrode de
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contrôle M.
La décharge auxiliaire est alimentée par une tension E ,qui peut être continue ou alternative. Pour rendre indépendante la force du courant de la décharge auxiliaire du courant de charge du redresseur, on branche,dans le circuit spécial d'alimentation de la décharge auxiliaire, une impé- dance convenable X en prévoyant en outre des moyens pour que la tension d'alimentation E soit indépendante du charge- ment du redresseur. L'électrode de contrôle M est connectée à une tension V se rapportant également, de préférence, à l'anode auxiliaire A.
Dans un redresseur à décharge auxiliaire à valeur constante et dans le récipient à vide métallique, ceci peut être fait en tenant compte des caractéristiques de ce récipient et ,dans ces conditions, le récipient à vide et l'anode auxiliaire A accuseront entre eux une différence de tension sonsiblement constante. La tension V, connectee à l'électrode de contrôle M, peut être, de même que la tension E, continue ou alternative, la tension E étant suscep- tible de toutes les modifications possibles. Lorsque les deux tensions sont alternatives, le rapport entre leurs phases peut être fixé à volante . Suivant que des électrons ou des ions pesitifs doivent passer par l'électrode de contrôle M, la tension V sera choisie en concordance de phase ou en contrephase par rapport à la décharge auxiliaire.
Pour que les indications de l'appareil de mesure ou de contrôle soient indépendantes de la charge du redresseur, la tension V est rendue indépendante de la charge de celui- ci.
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L'instrument de mesure I,servant au contrôle du vide, est connecté en série avec l'électrode de contrôle M.
En outre, une bobine B, de commande de l'interrupteur électro- magnétique W , est monté en série avec l'électrode de contrôle M.
Cet interrupteur peut servir à mettre un marche ou à arrêter une pompe ou à à. actionner un interrupteur branchant ou débranchant le redresseur sur le circuit d'alimentation, tout ceci étant effectué en rapport étroit avec le vide à surveiller. La bobine de commande B peut être choisie de telle façon que l'interrupteur W,branché sur le circuit d'alimentation du transformateur T, reste ouvert aussi longtemps que le courant passant par l'électrode de contrôle ne repasse pas une valeur minima.
Ce genre de commutation peut être remplacé par d'autres dispositifs en soi connus , qui empêcheraient la mise en marche de l'appareil à décharge dans le vide ou le débranchement , ou le branchement des pompes,aussi longtemps que le courant passant par l'électrode de contrôle serait inférieur à une valeur minima imposée d'avance. Pour éviter que le courant passant par l'électrode de contrôle ne monte au-delà des limites permises, on a prévu une impédance Z.
En outre, on peut, suivant l'invention, brancher sur l'électrode de contrôle M, d'une façon continue ou intermittente, une tension positive qui, dans ce cas, est choisie de telle façon que'en présence d'une pression PK du gaz ou de la vapeur, qui représente la limite des hautes pressions interdites, @ il se produise une ionisation brusque devant l'électrode de contrôle M. Lorsqu'on.atteint une pression PK,le courant passant par l'électrode de contrôle M augmente brusquement. Cette augmentation du courant
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peut être utilisée par exemple par l'intermédiaire d'une bobine de commande B pour déclencher une action appropriée, comme l'ouverture du circuit de courant, commande de pomped, etc..
Les valeurs positives de la tension dont l'appli- cation, dans le cas de l'électrode de contrôle M, dépend de l'atmosphère qui l'entoure, sont supérieures à la tension d'ionisation du gaz ou de la vapeur aux environs de l'élec- trode de contrôle M, et elles sont déterminées de préférence par voie d'essai, suivant les valeurs de PK auxquelles doit se produire l'augmentation brusque du courant @ Cette aug- mentation brusque du courant passant par l'électrode de contrôle M, provoquée par l'ionisation et commençant à partir d'une certaine pression PK du gaz ou de la vapeur,
dépend également de ce que l'absorption de la masse d'élec- trons diffusant dans l'électrode de contrôle M se compense par l'effet absorbant de la couche des charges électroniques disposée devant l'électrode de contrôle M. Si l'épaisseur de la couche des charges est susceptible d'absorber, il se produira une ionisation destructrice de la charge négative en cet endroit ,d'une façon analogue au cas du potentiel d'étincelles, lorsqu'une certaine épaisseur de la couche est atteinte ...
Dans l'exemple de réalisation d'un dispositif à chicane représenté figure 4, les mêmes lettres que celles de la figure 3 représentent les mêmes parties. Dans le tube de protection R, à proximité de l'anode auxiliaire, on a placé un diaphragme L traversé par l'arc électrique. Dans l'orifice de ce diaphragme, se forme la cathode intermédiaire qui y est maintenue et qui prend la forme d'une cathode dite de striction.
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Ces mesures étant prises, les conditions régnant à la surface de l'électrode auxiliaire deviennent constantes,, ce qui permet d'effectuer des mesures susceptibles d'être reproduites..
Le diaphragme L peut être un diaphragme percé ou il peut être formé par un simple tronçon de tube .
;.:...on a constatée en outre, que les particules émanant de l'anode A ou qui s'orientent vers l'électrode de contrôle M créent un courant lorsqu'entre A et M il n'y a pas de source de tension, et lorsque ces deux électrodes sont mises en court-circuit. Ce courant passe également encore par l'électrode de contrôle si le circuit entre A et M comprend un instrument de mesure I ou une bobine de relais B destinée, par exemple, à commander des interrupteurs, à condition toutefois que ces organes n'opposent pas au courant traversant l'électrode de contrôle M, une résistance trop considérable. Les chutes de tension, de l'ordre de 1 volt ou moins, agissant sur ces organes, n'ont pratiquement aucun effet sur le courbant passant par le diaphragme L et par conséquent peuvent être tolérées.
Comme le courant passant par l'anode auxiliaire A est toujours susceptible de certaines variations, et comme, d'autre part, le courant passant par l'électrode de contr8le M, l'état du vide étant constant, varie proportionnellement au courant des anodes, il y a avantage à utiliser, pour,., les indications et (ou) le contrôle du vide au lieu du courant passant par l'électrode de contrôle M, le rapport entre les courants qui passent par l'électrode de contrôle M et ceux de l'anode A. Ceci peut être réalisé en interca- lant dans le circuit de mesure entre M et A, par exemple un dispositif à bobihes croisées I, comme on le voit fig.?
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sur lequel va agir le rapport entre le courant des électrodes de contrôle et celui des anodes auxiliaires.
REVENDICATIONS Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui me paraitraient nécessaires, je revendique comme ma propriété exclusive et privative :
1 - Dispositif pour les indications et (ou) la surveillance du vide dans les appareils à décharge dans le vide munis d'une cathode à incandescence ou à mercure remplis de gaz ou de vapeur raréfié, plus particulièrement pour redres- seurs à vapeur de mercure et à décharge auxiliaire entre une anode auxiliaire et la cathode, caractérisé par le fait qu'une électrode de contrôle est placée en dehors du noyau de la décharge auxiliaire, la -quantité de parcelles de la décharge, qui diffuse dudit noyau vers cette électrode,
dépendant de l'état du vide et agissant sur le courant de contrôle passant par le dispositif d'indication ou de surveillance en rapport avec l'état du vide à surveiller..
2 - Dispositif suivant l, dans lequel l'anode auxiliaire et l'électrode de contrôle sont séparées des anodes principales, de telle façon que le vide agissant sur l'appareil d'indication ou de surveillance est à peu près égal à celui régnant autour des anodes principales.
3 - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel, pour maintenir correcte la décharge auxiliaire, on utilise une tension continue ou alternative.
4 / Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les indications des dispositifs d'indication ou de surveillance sont rendues indépendantes du courant de charge de l'appareil à décharge dans le vide.
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