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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Perfectionnements aux tubes à décharges électriques.
La présente invention est relative aux tubes à décharges électriques à vapeur de métal alcalin et plus particulièrement à vapeur de sodium. Eu égard au fait que les espèces de verre utilisées habituellement dans la fabrication de lampes à incandescence, tubes à décharges et autres récipients de verre analogues sont fortement attaquées par la vapeur de métaux alcalins, on cherche déjà depuis longtemps à fabriquer des verres capables de résister à ces vapeurs et convenant à la fabrication de tubes à décharges à vapeur de métal alcalin. On a déjà proposé vers 1920 de réaliser ces tubes en un verre exempt d'oxyde de silicium et ayant une forte teneur en acide borique, additionné d'un ou
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de plusieurs oxydes tels qu'un oxyde alcalin ou alcalino- terreux, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de magnésium.
Ce verre est capable de résister à l'action de la vapeur de métal alcalin, mais présente l'inconvénient de se travailler très difficilement et de se décomposer légèrement sous l'ac- tion des agents atmosphériques.
Pour cette raison ce verre n'a pas été consacré par la pratique et plus tard on a eu recours à du verre au boro- silicate ayant une teneur assez considérable en oxyde de si- licium (toutefois moins de 50 %), ce verre ayant par exemple, la composition suivante:
4 à 5% de Na20, 11 à 13% de Al2O3, 10 à 11% de CaO, 40 à 60% de B203 et 10 à 25 % de SiO2. Ce verre qui ne pré- sente pas les inconvénients précités et se travaille plus facilement que le susdit verre exempt d'oxyde de silicium, a été employé avec de bons résultats dans ces derniers temps pour la fabrication de grandes quantités de lampes à vapeur de sodium de bonne qualité.
Des essais prolongés ont prouvé que le verre au bo- rosilicate mentionné plus haut ne se prête pas à la fabrica- tion des tubes à décharges en colonne positive à fort gradient de tension et forte densité de courant, qui donnent un rende- ment lumineux plus élevé. Un fort g'radient de tension revient à une grande vitesse des électrons qui à son tour entra$ne un champ transversal de grande intensité, qui est concentré principalement en une mince couche près de la paroi du tube.
Les ions de la vapeùr s'approchant de cette couche sont at- tirés avec une grande vitesse vers la paroi de verre et pro- voquent par suite du bombardement une forte décoloration du verre, notamment dans le cas d'une forte densité du courant.
A
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On a constaté qu'il se produit dans ces tubes, assez vite, un noircissement de leur paroi qui nuit considérablement à leur rendement lumineux et à leur durée de service utile. Ces inconvénients s'accentuent plus particulièrement pour un gradient de tension supérieur à 2,2 volts/cm et une densité du courant supérieure à 0,4 amp./cm.
Conformément à l'invention, au moins la partie de la paroi qui vient en contact avec la décharge d'un tube contenant de la vapeur de métal alcalin, notamment de la vapeur de sodium, à décharge en colonne positive ayant un gradient de tension dans la colonne positive supérieur à 2,2 volts/cm et une densité de courant dépassant 0,4 amp./cm2, est faite en un verre à base de borate qui ne contient d'oxyde de silicium ou en contient moins de 10%. Plus le gradient de tension et la densité du courant dépassent les susdites valeurs, ,plus la teneur en oxyde de silicium est, de. préférence, faible. Il est à recommander d'incorporer au verre une faible quantité d'oxyde de silicium, car dans ce cas le verre se travaille moins difficilement que dans le cas où il est complètement exempt d'oxyde de silicium.
Pour un gradient de tension très élevé et une très forte densité du courant, cependant, on peut utiliser du verre exempt d'oxyde de silicium.
Les inconvénients inhérents à l'emploi de ce verre sont alors tolérés afin que le verre dans les conditions règnant pour ce genre de tubes soit protégé autant que possible contre l'action de la vapeur de métal alcalin.
Une espèce de verre convenable pour une lampe à décharges à vapeur de sodium qui dans sa colonne positive présente un gradient de tension de 2,66 volts/cm et une densité de courant de 0,5 amp./cm2 peut avoir, par exemple, la composition suivante: 6% de SiO2, 53% de B2O3, 15% de Al2O3,
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10% de CaO et 16% de Na20.
Le dessin annexé représente.schématiquement à titre d'exemple, une lampe conforme à l'invention. Comme le montre ce dessin la lampe 1 présente la forme d'un U. Le diamètre intérieur des branches est de 12,5 mm et la distance entre les deux électrodes à incandescence 2, mesurée suivant l'axe du tube, est de 62 cm. Le tube est rempli de néon sous une pres- sion de 10 mm, additionné d'un faible pourcentage d'argon. De plus, la lampe contient du sodium métallique, dont la vapeur participe à l'émission lumineuse. L'intensité du courant a une valeur de 0,6 amp. et la tension de régime est de 170 volts.
Il est à recommander d'exécuter le tube en verre dit doublé, c'est-à-dire de faire seulement la couche de la paroi adjacente à l'espace de décharge en le susdit verre à base de borate ayant une très faible teneur en oxyde de silicium et d'employer pour la couche extérieure de la paroi une espèce de verre n'ayant pas la propriété de résister à la vapeur de métal alcalin. De cette manière la couche intérieure de la paroi est à l'abri de toute influence atmosphérique. La cou- che extérieure de la paroi peut alors être faite en un verre usuel dans la fabrication de lampes à incandescence.