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Il TUBE A VAPEUR DE D'L.iiy"URF.- Il
L'invention a trait aux tubes à vapeur de mercure à cathode so- lidei son but essentiel consistera combiner les avantages respectifs des tubes à cathode solide et des tubes à cathode liquide. Dans les tubes à vapeur de mercure utilisés jusqu'alors comme redresseurs, de grandes difficultés se sont présentées, particulièrement dues à la grande chute de tension entre l'anode et la cathode de mercure* De plus,
il est généralement nécessaire de prévoir un dispositif de refroidissement pour la cathode de mercure ainsi qu'une en- veloppe de grande dimension dans le but d'assurer une condensation suffisante de la vapeur de mercure fournie par la cathode* On s'est trouvé également dans
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l'obligation d'isoler la cathode de Il enveloppe ce qui nécessite des disposi- tifs d'étanchéité coûteux ainsi que des isolateurs spéciaux pour la cathode.
D'autre part l'utilisation des redresseurs à vapeur, à cathode solide présentait jusqu'alors le désavantage de ne pouvoir s'amorcer instan- tanément du fait de la nécessité de porter la cathode à une température pré- déterminée.
L'invention pallie ces désavantages par l'adjonction d'une ca- thode solide. L'appareil réalisé dans cet ordre d'idées est disposé de telle sorte que l'arc s'amorce d'abord entre le mercure et l'anode. La cathode so- lide s'échauffe et au moment où elleatteint la température voulue l'arc s'é- tablit entre la cathode solide et la lampe.
On comprendra mieux'les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et au dessin qui raccompagne donné simplement à titre d'exemple non limitatif et dans le- quel :
2 représente un récipient métallique vidé sur la couvercle du- quel on a monté une anode 3 fixée à l'aide d'un isolateur approprié 4, et une électrode 5 en connexion avec la bobine classique d'amorçage 6. Une certaine quantité de mercure 7 à la partie inférieure du récipient constitue la cathode liquida! l'are jaillit d'abord entre celle-ci et l'anode 3, la masse de mer- cure sa trouvant directement en contact avec le métal de l'enveloppe.
Dans le but d'éviter la fondation d'un tube cathodique entre la surface du mercure et le métal de l'enveloppe, en un point 8 par exemple, on a disposé- un blindage 9 de telle manière que l'arc consécutif à l'apparition de la tache cathodique, traverse les étroites ouvertures 10 entre la mercure et les bords inférieurs 9 et effleura la surface du mercure, dirigaant ainsi l'arc en arrière du mercure.
La cathode solide est placée à l'intérieur de l'enveloppe; elle se trouve en contact avec la fond de cette dernière.
Le corps de la cathode 11 comporte une pièce de base 12, an ma- tière conductrice de point de fusion élevé, tel que le graphique, et munie d'une lèvre 14 incurvée vers la surface du mercure. Cette lèvre 14 évite la formation d'une tâche cathodique et l'amorçage d'un arc entre la surface du mesure et la partie supérieure de la pfèce de graphite 12 et aussi vers la
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partie supérieure de la cathode solide avant qu'elle n'ait atteint la tempé- rature voulue. Cette lèvre 14 évite aussi que la création d'une tache catho- dique ne désagrège la cathode solide.
La partie supérieure de la cathode solide peut affecter diffé- rentes formes et être recouverte par diverses matières émettrices d'électrons.
Elle peut être par exemple constituée par un mélange d'une poudre conductrice à point de fusion élevé et d'un oxyde de terre rare tel que le bawum. On peut aussi employer un mélange de graphite et de terre rare.
La partie supérieure 13 de la cathode solide est de préférence constituée par un certain nombre de plaques ou de rondelles 15, en graphite ou toute autre matière conductrice à point de fusion élevé, entre lesquelles on a prévu un certain nombre de couches 16 de carbone de baryum mélangé à un liant approprié.
Il est évident qu'on peut employer tout autre matière émettrice d'électrons. Ce mode de construction de la cathode évite les pertes de matière émettrice d'électrons et réduit au minimum la volatilisation de ces matières puisque, seule, une très faible quantité de matière active se trouve entre les couches de graphite 15.
Bien que les surfaces exposées soient faibles la quantité de matière nécessaire pour assurer l'émission électronique de la cathode solide est toutefois suffisante pour fournir une couche atomique active sur la tota- lité de la surface. La quantité de carbonate de baryum prévue constitue une source inépuisable de matière émettrice d'électrons.
Dans le but de faciliter réchauffement de la partie 13 de la cathode solide et aussi le passage de l'arc à partir de la cathode liquide 7, on a prévu un cylindre 17 isolé par une pièce 18 placée sur le couvercle de l'enveloppe et arrivant très près de la surface de mercure 7, la cathode so- lide étant de préférence de forme cylindrique, de manière à réaliser une ou- verture étroite 19 entre la cathode solide et les bords inférieurs du cylin- dre 17.
Cette disposition a pour but de provoquer du fait du passage de l'arc, un échauffement considérable, et de répartir la chaleur sur la partie supérieure de la cathode solide 13.
Si l'on désire disposer de l'intensité du courant traversant le tube on peut monter une grille 20 dans le voisinage de l'anode en la sus- @
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pendant par exemple à l'isolateur 18 et en la munissant d'une bobine 21 des- tinée à être connectée à une source de potentiel approprié.
La pièce de blindage 17 peut de m'orna être munie d'une borne 22 destinée à appliquer un potentiel au blindage.
L'anode est pourvue d'une borne extérieure 23 reliée au cir- cuit extérieur et la connexion de ce circuit aux cathodes 7 et 11 peut être effectuée par la borna @4 reliée directement à la paroi métallique du réci- pient 2.
.Pendant le fonctionnement du redresseur on applique à l'anode une tension appropriée, l'arc s'amorce tout d'abord à la manière habituelle! l'excitation du solénoïde 6 provoque l'introduction de l'anode d'allumage 5 dans le mercure, puis celle-ci s'en éloigne.
Dès qu'une tache cathodique se forme sur le mercure, un arc s'é- tablit entre elle et l'anode principale Comme dans les redresseurs à Lier- cure bien connus.
La cathode cylindrique 11 relativement large à la base, en me- tière résistant à la chaleur, est montée très près du bord inférieur du blin- dage 17, et coopère avec ce blindage pour éviter la formation d'une tache ca- thodique et aussi la pénétriation de la vapeur dans la chambre anodique cons- tituée par le blindage 17. Au même instant la décharge traverse l'espace con- pris antre le mercure 7 et l'anode 3 au travers de l'ouverture 19 entre les bords inférieurs du blindage 17 et la partie inférieure 12 du corps 11 de la cathode.
L'extrémité supérieure de la cathode solide 13 s'échauffe et dès que la température est suffisante pour assurer l'émission électronique, l'arc passa du mercure 7 à la cathode solide 11.
On voit évidemment que l'asc jaillissant antre la mercure 7 et l'anode 3 s'établit pratiquement en même temps que l'arc d'amorçage provoqué par la manoeuvre de l'anode 5; la mise en fonctionnement du 'tube n'est nul- lement retardée et il n'est pas nécessaire d'effectuer un chauffage prélimi- naire de la cathode 11.
Si pour une raison quelconque la température de la cathode 11 descendait au dessous de la valeur limite pour laquelle cesse démission électronique compatible avec un courant donné, ou si le courant croît rapi-
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dament) l'appareil fonctionne de nouveau à partir de la tache cathodique sur lemercure 7.
Cette période particulière du fonctionnement est relativement courte et il y a lieu de noter qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une large surface pour condenser la vapeur de mercure provenant de la cathode 7.
L'enveloppe 2 peut être par conséquent de petites dimensions et ses parois peuvent être relativement proches des éléments actifs de l'appa- reil.
Il n'est pas nécessaire non plus de prévoir un refroidissement par l'eau ni de sceller et d'isoler la cathode et les conducteurs d'amenée, puisque les éléments des cathodes 7 et 11 sont toujours en contact avec les parois métalliques de l'enveloppe auxquelles les connexions du circuit peu- vent être directement reliées par l'intermédiaire de la borne 24 par exemple.
Il y a lieu de noter également que, puisque l'arc normal jaillit entre la cathode solide et l'anode 3, la chute de tension antre cathode et anode est extrêmement faible ce qui constitue la propriété particulière au redresseur à mercure à cathode solide.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réali- sation de l'invention il est évident qu'on ne désire-pas se limiter à ces @ formes particulières données simplement à titre' d'exemple et sans aucun ca- ractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même prin- cipe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus' rentreraient com- me elles dans le cadre de 1'intention.
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It STEAM TUBE FROM D'L.iiy "URF.- It
The invention relates to solid cathode mercury vapor tubes, its essential aim will be to combine the respective advantages of solid cathode tubes and liquid cathode tubes. In mercury vapor tubes hitherto used as rectifiers, great difficulties have arisen, particularly due to the large voltage drop between the anode and the mercury cathode * In addition,
it is generally necessary to provide a cooling device for the mercury cathode as well as a large casing in order to ensure sufficient condensation of the mercury vapor supplied by the cathode. in
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the requirement to insulate the cathode from the shell which necessitates expensive sealing devices as well as special insulators for the cathode.
On the other hand, the use of steam rectifiers with a solid cathode had hitherto had the disadvantage of not being able to start up instantaneously because of the need to bring the cathode to a predetermined temperature.
The invention overcomes these disadvantages by adding a solid cathode. The apparatus made in this order of ideas is arranged so that the arc first starts between the mercury and the anode. The solid cathode heats up and when it reaches the desired temperature the arc is established between the solid cathode and the lamp.
The new characteristics and the advantages of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawing, given simply by way of non-limiting example and in which:
2 shows an emptied metal container on the cover of which an anode 3 fixed with a suitable insulator 4 has been mounted, and an electrode 5 in connection with the conventional ignition coil 6. A certain quantity of mercury 7 at the lower part of the container constitutes the liquid cathode! the are first springs between the latter and the anode 3, the mass of mercury being directly in contact with the metal of the casing.
In order to avoid the foundation of a cathode ray tube between the surface of the mercury and the metal of the casing, at a point 8 for example, a shielding 9 has been arranged in such a way that the arc following the The appearance of the cathode spot, passes through the narrow openings 10 between the mercury and the lower edges 9 and grazed the surface of the mercury, thereby directing the arc backwards of the mercury.
The solid cathode is placed inside the envelope; it is in contact with the bottom of the latter.
The body of the cathode 11 has a base piece 12, which is a high melting point conductive material, as shown in the graphic, and provided with a lip 14 curved towards the mercury surface. This lip 14 prevents the formation of a cathode task and the initiation of an arc between the surface of the measurement and the upper part of the graphite piece 12 and also towards the bottom.
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upper part of the solid cathode before it has reached the desired temperature. This lip 14 also prevents the creation of a cathode spot from breaking up the solid cathode.
The upper part of the solid cathode can take different shapes and be covered by various electron emitting materials.
It may for example consist of a mixture of a conductive powder with a high melting point and of a rare earth oxide such as bawum. It is also possible to use a mixture of graphite and rare earth.
The upper part 13 of the solid cathode is preferably formed by a number of plates or washers 15, of graphite or any other conductive material with a high melting point, between which there are provided a number of layers 16 of carbon. barium mixed with a suitable binder.
It is obvious that any other electron emitting material can be used. This method of construction of the cathode avoids losses of electron-emitting material and minimizes the volatilization of these materials since, only a very small amount of active material is found between the graphite layers 15.
Although the exposed surfaces are small the amount of material required to provide electron emission from the solid cathode is however sufficient to provide an active atomic layer over the entire surface. The expected quantity of barium carbonate constitutes an inexhaustible source of electron-emitting material.
In order to facilitate the heating of part 13 of the solid cathode and also the passage of the arc from the liquid cathode 7, a cylinder 17 is provided which is isolated by a part 18 placed on the cover of the casing and arriving very close to the mercury surface 7, the solid cathode preferably being cylindrical in shape, so as to provide a narrow opening 19 between the solid cathode and the lower edges of the cylinder 17.
The purpose of this arrangement is to cause, due to the passage of the arc, a considerable heating, and to distribute the heat on the upper part of the solid cathode 13.
If it is desired to have the intensity of the current flowing through the tube, a grid 20 can be mounted in the vicinity of the anode by suspending it.
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pendant, for example, from the insulator 18 and providing it with a coil 21 intended to be connected to an appropriate source of potential.
The shielding piece 17 can be provided with a terminal 22 intended to apply a potential to the shielding.
The anode is provided with an external terminal 23 connected to the external circuit and the connection of this circuit to the cathodes 7 and 11 can be effected by the terminal @ 4 connected directly to the metal wall of the receptacle 2.
.During the operation of the rectifier, a suitable voltage is applied to the anode, the arc is first started in the usual way! the excitation of the solenoid 6 causes the introduction of the ignition anode 5 into the mercury, then the latter moves away from it.
As soon as a cathode spot forms on the mercury, an arc is established between it and the main anode As in the well known bindery rectifiers.
The relatively wide cylindrical cathode 11 at the base, of heat resistant material, is mounted very close to the lower edge of the shield 17, and cooperates with this shield to prevent the formation of a cathodic stain and also the penetration of the vapor into the anode chamber constituted by the shielding 17. At the same instant the discharge passes through the space between the mercury 7 and the anode 3 through the opening 19 between the lower edges of the shield 17 and the lower part 12 of the body 11 of the cathode.
The upper end of the solid cathode 13 heats up and as soon as the temperature is sufficient to ensure the electron emission, the arc passed from the mercury 7 to the solid cathode 11.
We can obviously see that the asc springing from the mercury 7 and the anode 3 is established practically at the same time as the starting arc caused by the operation of the anode 5; the operation of the tube is not at all delayed and it is not necessary to carry out a preliminary heating of the cathode 11.
If for some reason the temperature of the cathode 11 drops below the limit value for which electronic emission compatible with a given current ceases, or if the current increases rapidly
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dament) the device works again from the cathode spot on the mercury 7.
This particular period of operation is relatively short and it should be noted that it is not necessary to provide a large surface area to condense the mercury vapor coming from the cathode 7.
The envelope 2 can therefore be of small dimensions and its walls can be relatively close to the active elements of the apparatus.
It is also not necessary to provide cooling with water or to seal and insulate the cathode and the supply conductors, since the elements of the cathodes 7 and 11 are always in contact with the metal walls of the tube. enclosure to which the circuit connections can be directly connected via terminal 24, for example.
It should also be noted that, since the normal arc spurts out between the solid cathode and the anode 3, the voltage drop between the cathode and the anode is extremely low, which constitutes the particular property of the solid cathode mercury rectifier.
Although several embodiments of the invention have been shown and described, it is evident that one does not wish to limit oneself to these particular forms given merely by way of example and without any restrictive character. and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the provisions indicated above would come within the scope of the intention.