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Perfectionnements aux relais ioniques et à leurs circuits.
Cette invention est relative à un relais amplifi- cateur ionique et plus particulièrement à un dispositif de ce genre comprenant comme milieu ionisant une vapeur mé- tallique. L'invention a pour objet un relais à décharge ionique très efficace et très sûr dont les caractéristiques de fonctionnement sont indépendantes des variations de la température extérieure.
D'autres objets de l'invention ressortiront de la description du dessin y annexé qui représente un tube sui- vant l'invention prêt à fonctionner.
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Le dispositif comprend une enveloppe close conte- nant une cathode émettrice d'électrons, une anode, un milieu ionisable tel que le mercure ou un amalgame de mercure, une grille polarisée positivement et entourant la cathode, une grille-écran polarisée négativement et entourant la grille mentionnée en premier lieu, et des pièces montées aux extré- mités de la surface émettrice d'électrons de la cathode et localisant la décharge dans l'espace entre la cathode et l'anode de manière qu'elle se produise directement à travers les grilles. L'enveloppe close est montée elle-même dans un récipient vidé d'air.
Dans les dispositifs à décharge thermoionique em- ployés jusqu'ici, 07 la décharge traverse un milieu ionisa- ble tel que le mercure, cette décharge a la nature d'un arc et elle est localisée sur la surface de la cathode sans ré- partition uniforme du courant. En outre des caractéristiques de fonctionnement telles que la tension d'allumage et l'impé- dance du tube dépendent de l'atmosphère ambiante. Il en est ainsi notamment quand le dispositif à remplissage de mer- cure est destiné à fonctionner sous la commande d'un disposi- tif à faible puissance débitée tel qu'une cellule photoélec- trique.
Un autre inconvénient est de au courant de grille intense, produit par la commande non progressive ou " à dé- clenchement", qui, immédiatement, rend inopérante la comman- de de l'électrode en entourant celle-ci d'une gaine d'ions positifs.
La présente invention écarte comme suit ces condi- tions et restrictions indésirables:
1.- On entoure la cathode d'une grille chargée à un potentiel inférieur au potentiel d'ionisation du gaz ou de la vapeur employés comme milieu ionisable.
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2.- On entoure la grille chargée positivement d'une grille de commande polarisée négativement- de manière à commander électrostatiquement la densité des électrons qui atteignent la grille intérieure chargée positivement ou qui se déchargent à travers celle-ci.
3.- On localise la décharge dans l'espace entre la surface émettrice de la cathode -et l'anode de manière qu'elle se produise directement à travers les grilles. Ceci s'obtient en disposant aux extrémités de l'anode des organes isolants ou en y créant un champ électrique transversal d'assez grande densité de manière à' localiser la décharge et la diriger uniquement vers la région voulue.
4. - On enferme hermétiquement le tube proprement dit dans un autre tube vidé d'air de façon à isoler thermiquement de l'atmosphère le dispositif à décharge.
Le tube représenté sur le dessin annexé est combiné à un circuit comprenant une cellule photoélectrique pour courant alternatif. On peut évidemment remplacer la cellule photoélectrique par une autre source de potentiel. L'effica- cité de la commande est fonction de la grandeur du potentiel obtenu.
Sur le dessin annexé le tube 1 renferme une cathode émettrice d'électrons 2 chauffée au moyen du dispositif de chauffage 3 et entourée d'une grille 4 chargée positivement à six volts. La grille 4 est elle-même entourée d'une grille 5 qui est polarisée négativement à trente volts lorsqu'on em- ploie un potentiel anodique de cent vingt volts. Les valeurs des potentiels de grille varient avec le potentiel anodique mais sont du même ordre de grandeur. Le potentiel de la grille extérieure dépend aussi du dispositif de commande employé.
Une anode tubulaire 6 entoure la cathode et les grilles et ses
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extrémités supportent des organes de blocage 8 et 9 en mica qui enferment et localisent la décharge dans l'espace entre la cathode et l'anode. Le tube 1 contient le milieu ionisa- ble 7 constitué d'amalgame de mercure. Il est supporté sur le pied de l'enveloppe à vide 14 au moyen d'un collier 13 qui entoure le pied 25 et supporte les tiges 11 et 12 et le collier 10 entourant l'ampoule 1. La génératrice de courant alternatif 24 sert de source de puissance et le potentio- mètre monté entre ses bornes fournit la tension à la grille 4 qui est en phase avec la génératrice.
Le transformateur 15 a un enroulement primaire 16 connecté aux bornes du générateur, un enroulement secondaire 17 pour l'élément de chauffage de la cathode et un autre enroulement secondaire 18 connecté de manière que la grille extérieure 5 soit portée à un potentiel déphasé par rapport au voltage de la génératrice. Ce potentiel est appliqué à la grille extérieure 5 au moyen du potentio- mètre 19 par l'entremise de la cellule photoélectrique 20 et de la résistance 21.
Le fonctionnement du dispositif dépend de l'effet d'équilibrage entre le potentiel en phase appliqué à la grille intérieure 4 et le potentiel déphasé appliqué à la grille ex- térieure 5. La cellule photoélectrique 20 sert à commander cet effet d'équilibrage. Quand la cellule est obscure elle a une impédance très élevée, le potentiel positif de la grille intérieure l'emporte sur le potentiel négatif de la grille extérieure et la décharge se produit entre la cathode et l'anode à travers le récepteur 22 qui peut être un relais ou tout autre dispositif commandé. Lorsque la lumière tombe sur la cellule photoélectrique., l'impédance de celle-ci diminue, le potentiel négatif l'emporte sur le potentiel positif et la décharge vers l'anode est arrêtée.
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Il est évident qu'en intercalant la cellule photo- électrique dans le conducteur d'alimentation de la grille intérieure au lieu de l'intercaler dans le circuit de la grille extérieure on peut faire en sorte que la décharge vers l'anode se produise quand la lumière tombe sur la cellule et que la décharge s'arrête quand la cellule est obscure.
Pour ce mode de connexion la grille intérieure devient plus positive quand la lumière tombe sur la cellule et quand la décharge vers l'anode a lieu. Quand la cellule est obscure, la grille intérieure est moins positive et la grille exté- rieure l'emporte sur elle, de sorte que la décharge est ar- rtée.
L'enveloppe ou récipient extérieur 14 n'est pas nécessaire pour le fonctionnement du dispositif quand l'am- biance est telle que l'ampoule intérieure et ses éléments fonctionnent à une température sensiblement constante. Toute- fois, lorsque la température de l'atmosphère ambiante est sujette à des fluctuations de plus de cinq degrés centigra- des, l'emploi de cette ampoule extérieure a été trouvé né- cessaire pour assurer un fonctionnement uniforme et sur, in- sensible à ces fluctuations. Pour cette raison l'enveloppe ex- térieure est revendiquée comme une caractéristique importante de l'invention, car elle permet de faire fonctionner le dis- positif dans les conditions les plus diverses.
Quand le tube est destiné à mettre en jeu de grandes puissances qui tendent à élever notablement la température de l'ampoule intérieure, il est recommandable d'employer comme milieu ionisable un amalgame de mercure pour maintenir la pression du mercure dans des limites voulues et contrôlables.
Bien que le dispositif ci-dessus ait été décrit à titre d'exemple comme un tube-relais pour des usages impli- @
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quant l'interruption complète du courant anodique, on peut aussi assurer une commande graduelle en augmentant le nom- bre de spires des grilles. L'efficacité du tube au point de vue de son emploi pour une commande graduelle, par exemple pour son application aux fréquences audibles, dépend de la pression de la vapeur dans le tube, cette pression détermi- nant le trajet libre moyen des électrons.
Etant donné qu'on peut apporter certaines modifica- tions à la construction du tube et de ses éléments et qu'en. disposant les éléments et les matières on peut faire des substitutions évidentes ne sortant pas du cadre de l'inven- tion, telles que le montage de deux ou plusieurs unités am- plificatrices dans une enveloppe, le remplacement des élec- trodes décrites par des électrodes de commande et électrodes- écrans perforées ou fendues, il est entendu que tous les détails contenus dans la description ci-dessus et représen- tés sur le dessin annexé sont donnés à titre d'exemple non limitatif.
REVENDICATIONS
1.- Relais à décharge ionique comprenant une enve- loppe close contenant un milieu ionisable, une cathode thermo- Ionique, une anode, deux grilles placées dans l'espace com- pris entre la cathode et l'anode, et une seconde enveloppe close qui contient l'enveloppe close mentionnée en premier lieu.