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"PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX TUBES A RAYONS CATHODIQUES"
La présente invention est relative aux tubes à rayons cathodiques, et son objet principal consiste à établir un tube à rayons cathodiques à concentration par le gaz, qui serait peu coûteux, de construction simple et de faibles dimensions, et qui serait en outre capable de fonctionner avec des tensions relativement peu élevées, tout -en produisant un pinceau élee tronique d'intensité relativement élevée.
De tels tubes offri- raient des avantages considérables dans un grand nombre d'usages
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aans lesquels le coût élevé de l'oscillographe normal à tube à rayons cathodiques, ainsi que les tens ions de service éle- vées que nécessite un tel oscillographe, rendent ce dernier inapplicable ;
par exemple, les tubes suivant l'invention peu- vent être utilisés à la place d'instruments indicateurs de tension ou de courant et, d'une manière générale, de galvano- mètres , par exemple dans les installations de radiogoniométrie, étant donné que ces derniers tubes peuvent être établis à un prix suffisamment bas pour supporter la comparaison avec celui des galvanomètres ordinaires et d'instruments similaires et que, de plus,ils peuvent être établis de manière à fonctionner avec des tensions aussi peu élevées que les tensions d'alimen- tation disponibles usuelles.
Suivant la. présente invention, un tube à rayons catho- diques à remplissage gazeux comporte un système électeur d'électrons, constitué par :-une cathode dont le point ou le foyer d'émission est situé dans, ou approximativement dans le plan d'une électrode transversale percée qui entoure le dit point ou foyer d'émission; une deuxième électrode transversale percée disposée à une faible distance en avant de la cathode et pourvue d'une petite ouverture alignée avec la cathode dans l'axe du système éjecteur;
et une troisième électrode trans- versale percée située dans ou approximativement dans le plan de la dite deuxième électrode transversale et pourvue d'un orifice présentant des dimensions sensiblement supérieures à celles des autres orifices prévus dans le dit système,ce tube comportant, en plas des électrodes déjà mentionnées et consti- tuant le système éjecteur d'électrons, une cible ou surface d'impact pour les électrons provenant de l' éjecteur. Le remplis- sage gazeux peut.être de l'argon ou un autre gaz rare sous une faible pression appropriée. La surface d'impact consistera dans
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la cathode, dans lequel cas ce dumet est de préférence égale- ment connecté à la cathode.
A une faible distance -par exemple 1 à 1,5 mm. en avant du point d'émission de la cathode, se trouve une deuxième électrode en forme de disque, 6, qui cons- titue une première aaode et est pourvue d'un orifice central 6a présentant de préférence un diamètre de 0,6 mm. environ.
Cet orifice se trouve en ligne, dans l'axe du système éjecteur* avec le point ou foyer 3a de la cathode. Immédiatement en avant de l'électrode 6 en forme de disque - à une distance de celle- ci de 0,5 mm. ou moins se trouve une troisième électrode en forme de disque, 7, qui constitue une deuxième anode et presen- te un diamètre de 20 mm. (par exemple) cette dernière électrode étant pourvue d'un grand orifice 7a d'un diamètre d'environ 5 mm. (5 à 10 mm. constituent des limites pratiques). Les diamètres extérieurs des électrodes 5, 6 et 7 peuvent être dans chaque cas de 15 à 20 mm. environ.
A l'autre extrémité du tube se trouve un écran fluorescent 8 constitué par une plaque métal- lique portant un dépôt de matière fluorescente sur le côté faisant face au système éjecteur. Comme montré au dessin, la surface de cet ecran peut être perpendiculaire à l'axe du système éjecteur. La troisième électrode 7 est connectée, soit à l'intérieur soit à l'extérieur de l'ampoule du tube, à la plaque-support métallique de l'écran 8. Comme montré au dessin, on prévoit une connexion extérieure 9 pour la plaque de l'écran 8. Une valeur type de la distance entre l'électrode 7 du sys- tème éjecteur et l'écran 8 est de 12 cms.
Au lieu d'utiliser un écran perpendiculaire à l'axe du système éjecteur, comme montré au dessin, on peut éventuellement prévoir un écran incliné sur l'axe de ce système, pour permettre une observa:- tion plus facile du tracé fluorescent sur le dit écran, ce dernier pouvant être examiné à travers les parois de l'ampoule.
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la plupart des cas en un écran fluorescent établi de préférence sous forme d'une plaque métallique traitée avec une matière fluorescente, ou bien sous tonne d'une matière fluorescente déposée sur une couche métallique semi-transparente formée sur une paroi extrême du tube. Dans le dernier cast le contact élactrique avec le métal de l'écran est réalisé à l'aide d'une connexion traversant la paroi de l'ampoule.
L'invention est représentée dans le dessin annexé,lequel montre schématiquement deux modes de réalisation de celle-ci.
Pour établir le mode de réalisation du tube suivant l'invention, montré dans la Fig. 1, il est fait usage d'une ampoule approximativement cylindrique 1, la, à remplissage gazeux,, et qui présente des démens ions plus réduites vers l'extrémité la, la dite ampoule étant pourvue à cette der- nière extrémité, d'un bossage de traversée ou évasement ren- trant habituel 2 destiné à supporter le système éjecteur d'électrons. Ce système consiste en une cathode à chauffage indirect 3 combinée avec une source émettrice d'électrons confinée 3a, la dite cathode étant chauffée par des fils de chauffage 4 qui pénètrent dans le cylindre ou tube cathodique.
La dite source 3a est située dans un orifice 5a prévu dans une électroae 5 en forme de disque, qui entoure la dite source et est perpendiculaire à l'axe de l'éjecteur, la dite électrode 5, en forme de disque, étant située dans, ou approximativement aans le plan de la source émettrice (dans la pratique, l'élec- trode 5'sera généralement un peu décalée de ce plan, dans le sens de l'éloignement par rapport aux anodes) et étant connec- tée (de préférence,comme montré au dessin, à l'intérieur de l'ampoule du tube) soit à la cathode, soit, là où il est fait usage d'une cathode à chauffage indirect (comme dans le cas représenté au dessin) - à un dumet du filament de chauffage de
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Dans le tube représenté dans la Fig.
1, la déviation se fait par des moyens magnétiques, N et S représentant schématiquement les pièces polaires combinées avec une paire de bobines dévia- toires magnétiques.
En fonctionnement, le réglage de la concentration est obtenu en variant le potentiel appliqué à la deuxième électrode, laquelle peut recevoir des tensions positives (par rapport à la cathode) comprises entre 10 et 30 volts environ. Un potentiel positif (par rapport à la cathode) de l'ordre de 150 à 500 volts peut être appliqué à la plaque de support métallique de l'écran et à la troisième électrode.
La déviation requise du rayon est de préférence obtenue d'une manière électro-magnéti- que, comme montré au dessin, à l'aide d'enroulements déviatoi- res extérieurs., les expériences de la pratique ont démontré que, dans un tube comme celui décrit ci-dessus, lorsqu'on applique à la deuxième électrode en forme de disque un potentiel positif d'environ 10 à 20 volts, et, à l'écran, ainsi qu'à la troisième électrode, un potentiel positif d'environ 200 à 240 volts, on obtient une intensité de faisceau électronique allant jusqu'à 50 microampères.
On conçoit immédiatement que ceci représente une intensité élevée, eu égard aux tensions de service appli- quées et comparativement à un tube à rayons cathodiques et à concentration par le gaz, qu'on peut se procurer actuellement dans le commerce, car un tube type à concentration par le gaz, de bonne qualité, disponible sur le marché, ne donnera, dans le pinceau cathodique, qu'une intensité de 5 microampères environ, pour une tension de service de 500 volts, et d'environ 15 microampères seulement, pour une tension de service de 800 volts, tandis que pour des tensions réduites à 250 volts, le courant du dit pinceau sera trop faible pour être utile.
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L'avantage principal des tubes suivant la présente invention réside dans le fait que aes faisceaux cathodiques d'intensité relativement élevée peuvent être obtenus avec des tensions de service relativement faibles, cet avantage étant dû à la. nature du système éjecteur d'électrons. Le fait de pouvoir appliquer de faibles tensions de service a pour effet que la longueur totale du faisceau, pour une valeur de sensi- bilité donnée, peut être réduite,. ce qui, à son tour, a évi- demment pour résultat de diminuer le coût du tube et de rendre celui-ci moins encombrant.
Un autre avantage réside dans le fait que,, eu égard aux faibles tensions de service appliquées, on obtient une sensibilité accrue par rapport à celle réali- sable avec des tubes existant dans le commerce; d'autre part et vu qu'en fonctionnement la troisième électrode et l'écran sont au même potentiels on réalise virtuellement, dans le tube suivant l'invention, les conditions existant dans les tubes à concentration par le gaz, du type standard actuel, en ce sens qu'il n'y a pas d'accélération appréciable d'électrons en aval des moyens déviatoires.
Bien qu'il soit préf érable , comme indiqué ci-dessus, de faire usage d'une déviation électromagnétique, l'invention n'est pas limitée à cette méthode de déviation, vu qu'on peut également appliquer la déviation électrostatique. Toutefois.. l'emploi de la déviation électrostatique implique une certaine tendance à la distorsion., due à la réaction entre les plaques déviatoires et la deuxième anode Pour éviter cette distorsion, il est préférable, lorsqu'il est fait usage de la déviation électrostatique, de prévoir une (quatrième) électrode supplémentaire consistant en un disque percé, d'un diamètre similaire à celui de la troisième électrode, cette électroo.e supplémentaire étant située à une distance de 10 mm.
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environ en avant de la dite troisième élactrode. L'orifice de cette quatrième électrode peut présenter un diamètre de 1 à 2 mm environ et doit être aligné avec les orifices des autres électrodes. Une carcasse cylindrique d'un diamètre sensiblement égal à celui des diamètres des troisième, et quatrième élec trodes, peut être disposée avantageusement autour de ces der- nièresde façon que ces électrodes, ensemble avec la dite carcasse, constituent un cylindre fermé présentant des orifices inégaux sur ses deux faces en bout. Les plaques déviatoires peuvent être disposées à l'extérieur du dit cylindre, du côté écran de celui-ci, de manière que le rayon passe entre ces plaques après avoir quitté la quatrième électrode.
Un système complet comme celui qui vient d'être décrit, mais sans plaques déviatoires, peut être utilisé avec une déviation électromagnétique.
La Fig. 2 du dessin annexé montre un tube comportant des paires 10, 11 de plaques déviatoires, perpendiculaires entre elles. La différence principale entre le système éjec- teur d'électrons du tube montré dans la Fig. 2 et celui du tube représenté dans la Fig. 1, réside dans le fait que., dans le premier,l'électrode 7 présente une projection cylindrique 7h qui se termine par un disque 7c pourvu d'un orifice 7d. Les disques percés 7 et 7c et la projection 7h peuvent être établis sous forme d'une pièce unique. 12 est une pièce d'espacement en mica prévue entre la première anode 6 et le deuxième disque- anode 7. Le système 7, 7b, 7c réduit au minimum la distorsion de la tache lumineuse, due aux champs des plaques déviatoires.
L'ampoule 1 de la Fig. 2 est du type élancé habituel et l'écran 8 est, dans ce mode de réalisation, disposé d'une manière quel- que peu différente de celle de la Fig. 1.
Dans la Fig. 2, la distance entre le disque 7c et le
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plan des bords de la plaque déviatoire la plus proche peut être d'environ 5 à 10 mm; l'orifice 6a peut présenter un diamètre d'environ 0,6 mm; l'orifice 7a peut présenter un diamètre d'en- viron 5 mm.; l'orifice 7d peut présenter un diamètre d'environ 1,5 mm.; la distance de 3a à 6a peut être d'environ 1,0 à 1,5 mm.; la distance de 6a à 7a peut être de 05 mm. ou moins ; la distance de 7a à 7d peut être de 12,5 mm. environ ; et les diamètres des éléments 5,6,7 et 7c peuvent être de 15 à 20 mm. environ.
Il va de soi qu'un système éjecteur d'électrons comme celui montré dans la Fig. 2 pourrait être utilisé dans un tube comme celui représenté dans la Fig. 1, et vice-versa, et qu'un écran de forme appropriée quelconque pourrait être utilisé dans chacun de ces tubes, cet écran étant par exemple un écran fluorescent, métallisé et semi-transparent, appliqué sur un support en mica, ou (si les tensions appliquées à la deuxième anode sont supérieures à 250 volts environ). un écran fluores- cent ordinaire non métallisé.
Dans la Fig. 2 les conducteurs d'alimentation (non représentés) pour les plaques déviatoires, peuvent passer par le bossage de traversée pour aboutir à des broches prévues sur un culot à broches multiples approprié (non représenté'),dans lequel cas ces conducteurs sont de pré- férence pourvus de manchons protecteurs en verre qui les empê- chent de capter des électrons parasites. De -préférence, une gaine métallique cylindrique (non représentée) entoure le sys- tème de plaques déviatoires.
Dans les deux tubes représentés au dessin, la. plupart des dimensions ne sont aucunement critiques; toutefois, pour obtenir les meilleurs résultats, la distance axiale (pour un tube présentant les dimensions générales indiquées) entre 3a et 6a, ne doit pas être sensiblement inférieure à 1 mm. ni
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supérieure à 1,75 mm.; le diamètre de l'orifice 6a ne doit pas dépasser 0,75 mm.; et le diamètre de l'orifice 7a ne doit pas être sensiblement inférieur 'à 4 mm. Les dimensions de l'ori- fice 7d dans le mode de réalisation suivant la Fig. 2 ne sont pas critiques et dépendent en partie de la longueur de 7b.
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Pour une longueur de 7h de 12x5 rn. l'orifice 7d peut présAn- ter un diamètre d'environ 1,5 mm. et pour des longueurs de 7b supérieures ou inférieures à 12,5 mm.,peut augmenter ou diminuer d'une manière approximativement proportionnelle.
Dans les deux Figures, on a représenté des cathodes à chauffage indirect, mais on peut toutefois utiliser des cathodes-filaments. L'extrémité émettrice (3a dans les Figs.
1 et 2) de la cathode doit présenter approximativement la forme d'un disque et avoir un diamètre de 0,5 mm. environ.
REVENDICATIONS.
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1 Un tube à rayons cathodiques à remplissage gazeux, pourvu d'un système éjecteur d'électrons comportant : une cathode dont le point ou le foyer d'émission est situé dans le, ou à proximité du plan d'une électrode transversale percée qui entoure le dit point ou foyer d'émission ; une deuxième électrode transversale percée située à une faible distance en avant de la cathode et pourvue d'un petit orifice aligné avec la cathode suivant l'axe du système éjecteur ; etune troisième électrode transversale -percée, disposée dans leou à proximité du plan de la deuxième électrode transversale,, et présentant un orifice relativement large.
2 - Un tube comme revendiqué sous 1, dans lequel chacu- ne des trois électrodes percées présente la forme d'un disque disposé perpendiculairement à l'axe du système éjecteur.
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