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Dispositif comportant un tube à décharges à vapeur de mercure à haute pression, refroidi artificiellement.
Récemment on a établi des tubes lumineux à déchar- ges dans la vapeur de mercure, refroidie artificiellement, présentant en fonctionnement une pression très élevée de la vapeur de mercure et une grande charge spécifique (charge par unité de longueur du trajet de décharge). Outre un haut rende- ment et une bonne composition du spectre de la lumière émise (un fond continu et une proportion relativement grande de radiations rouges), ces tubes possèdent la propriété d'un très grand éclat intrinsèque de la décharge.
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Dans le but de caractériser un tube à décharges de ce genre, on peut mentionner, par exemple, les dimensions et les valeurs caractéristiques suivantes.
Si l'on fait fonctionner à un courant de 1,4 amp. un tube à décharges formé par un petit tube en quartz de diamètres intérieur et extérieur respectifs de 2 et de 6 mm. et comportant deux électrodes à incandescence chauffées par la décharge et écartées l'une de l'autre de 10 mm. et si on le refroidit par de l'eau circulant sur le tube en quartz, la charge du tube étant de 600 watts et la tension de la décharge de 500 volts, la pression de fonctionnement de la vapeur de mercure sera d'environ 135 atm. et l'éclat intrinsèque de la décharge sera d'environ 40. 000 bougies internationales/cm2.
Grâce à la haute pression de la vapeur de mercure et au faible diamètre intérieur du tube à décharges, la déchar- ge, qui est rétrécie et ne remplit qu'une partie de la section transversale du tube à décharges, est de très petites dimen- sions dans la direction radiale, de sorte que la source de lumière est pratiquement filiforme. C'est très avantageux pour certaines fins, mais il existe d'autres applications de tubes à décharges de ce genre pour lesquelles il serait préfé- rable que la décharge soit de diamètre supérieur, de manière à augmenter la largeur de sa surface apparente.
La présente invention a pour objet un dispositif comportant un tube à décharges dans la vapeur de mercure à haute pression, refroidi artificiellement et alimenté par une source de courant à travers une impédance intercalaire et permettant d'obtenir un trajet de décharge plus large en con- servant un grand éclat intrinsèque de la décharge, un bon spectre et un bon rendement.
Suivant l'invention, par un choix judicieux de la tension de la source de courant, de l'impédance intercalaire,
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des dimensions du tube à décharges et du degré de refroidisse- ment, on amène la charge spécifique du tube à décharges (char- ge par unité de longueur du trajet de décharge) à être supérieure à 400 W/cm, l'intensité du courant à être supérieure à 2 A, la perte de tension spécifique (chute de potentiel par unité de longueur du trajet de décharge) à être inférieure à 300 V/cm et la pression de fonctionnement de la vapeur de mer- cure à être supérieure à 10 atm.
Tandis que dans le cas des tubes à décharges dans la vapeur de mercure à très haute pression, refroidis arti- ficiellement, connus jusqu'ici, on a obtenu la grande charge spécifique au moyen d'une perte de tension relativement grande et d'une intensité relativement faible du courant (cf l'exem- ple donné ci-dessus dans lequel pour une charge spécifique de 600 W/cm la perte de tension spécifique est de 500 V/cm et l'intensité du courant est de 1,4 A), l'invention permet d'obtenir cette charge spécifique par une perte de tension spécifique relativement plus faible et par une intensité re- lativement plus grande du courant. En raison de la plus faible perte de tension spécifique, qui détermine la pression de la vapeur de mercure, le diamètre du trajet de décharge est plus grand pour un diamètre de tube donné.
De plus, la pression plus faible de la vapeur de mercure qui résulte de la perte moindre de tension spécifique permet d'augmenter le diamètre intérieur du tube à décharges, ce qui a pour effet d'élargir la décharge. Dans le but d'éviter que la déperdition de rende- ment et la réduction de la composition favorable de la lumière ne soient excessives, on amène la pression de la vapeur de mercure en fonctionnement à être relativement grande (supé- rieure à 10 atm.).
Fait inattendu, on a trouvé en outre que le spectre
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de la lumière émise convient mieux pour de nombreuses fins que si le tube présente une faible intensité du courant et une grande perte de tension spécifique, la lumière étant plus jaune et se rapprochant plus étroitement de la lumière de l'arc à charbons telle qu'elle est utilisée souvent pour la projection.
On peut modifier le spectre de la lumière par le choix de l'intensité du courant. Il y a avantage à amener l'intensité du courant (en A) à être comprise entre 0,5 et 2 fois G.d , G désignant la perte de tension spécifique sur le
175 trajet de décharge en V/cm et d désignant le diamètre inté- rieur du tube en mm.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Sur la figure unique du dessin, le tube à décharges 1 comporte un petit tube en quartz de diamètres intérieur et extérieur de 5 et de 7,5 mm. respectivement, dont les extré- mités étranglées sont traversées par des fils de tungstène 2 et 3 avec interposition d'un verre de liaison dont le coefficient de dilatation est compris entre les coefficients du quartz et du tungstène. Les extrémités en regard de ces fils de tungstène sont écartées l'une de l'autre de 1 cm et constituent les électrodes du tube. Les deux extrémités du tube contiennent du mercure, hors duquel les électrodes ne dépassent que légèrement. L'appendice 4 au moyen duquel le tube à décharges a été relié à la trompe à vide dans la fabrication peut être utilisé d'une manière connue pour régler la longueur dont les électrodes dépassent hors du mercure.
Outre le mercure, le tube contient une atmosphère de gaz rare constituée, par exemple, par de l'argon sous une pression
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(à la température ambiante) de 40 mm de mercure.
Le tube à décharges 1 est entouré d'un récipient cylindrique en verre 5 à travers lequel est conduit un liqui- de réfrigérant, par exemple de l'eau. Ce récipient réfrigérant est muni de tubes latéraux 6 et 7 destinés à l'admission et à la sortie de l'agent réfrigérant et est fermé aux extrémités par deux bouchons 8 et 9, traversés par des fils d'alimenta- tion 12 et 13 entourés de tubulures isolantes 10 et 11 et connectés au réseau 15 à courant alternatif de 220 volts et 50 périodes avec interposition d'une bobine de réactance 14.
Il va de soi que le tube peut aussi être alimenté à travers un transformateur et que dans ce cas, la bobine de réactance intercalaire peut faire corps avec le transformateur, c'est- à-dire qu'on utilise un transformateur à fuite. Au lieu d'une bobine de réactance, on peut utiliser une autre impédance intercalaire, par exemple une résistance ohmique.
Dans une expérience, l'intensité du courant d'un tube à décharges du genre décrit fut réglée pour 7 A et la dissipation thermique et la forme du tube étaient telles que pour cette somme de courant la tension entre les électro- des était de 140 V et l'énergie consommée par la décharge était de 840 W. Pour ladite tension de fonctionnement la pression de la vapeur de mercure est d'environ 25 atm. La lumière émise présentait un autre spectre que celle des tubes à décharges connus à pressions très élevées de la vapeur de mercure; elle était plus jaune. En outre, la largeur apparen- te du trajet de décharge était plus grande.
Un tube à décharges de diamètres intérieur et exté- rieur de 4,5 et de 8 mm respectivement permettait d'attein- dre des résultats satisfaisants au moyen d'une intensité du courant de 4 A et d'une perte de tension spécifique de 200 V/cm, la charge étant de 690 W/cm.
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Un autre tube à décharges de diamètres intérieur et extérieur de 2 et de 4 mm fonctionnait avec un courant de 2,25 A, une perte de tension spécifique de 290 V/cm et une charge de 580 W/cm.
Les électrodes doivent être assez grandes pour qu'elles puissent supporter d'une manière satisfaisante la grande intensité du courant. Pour permettre une bonne dissi- pation thermique des électrodes, il convient que la quantité de mercure contenue dans les extrémités du tube ainsi que l'épaisseur de la paroi en ce point soient faibles.