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Tube à décharge ionique, pour haute tension, à cathode liquide et à électrode d'amorçage
L'invention concerne un tube à décharge ionique pour haute tension, à cathode liquide, muni d'une électrode qui est à même de provoquer l'amorçage à un moment quelconque.
Les tubes à cathode liquide supportent particulièrement bien des courants d.e forte intensité pendant un tempstrès co urt.
Cependant, en haute tension, ils présentent un inconvénient: 1 forçage intempestif. Cet inconvénient est particulièrement marqué lorsque le tube renferme outre le liquida constituant la cathode, une aimosphéregazeuse à faible pression (quelques cen- tiées de mm.). Cette atmosphère gazeuse est parfois utilisée pour assurer un rapide développement de la décharge, par exemple, dans les tubes destinés à équiper un oscillographe pour l'étude de phénomènes extrêmement rapides.
En général, ces amorçages spontanés sont provoqués par des étincelles qui émanent do la surface du mercure lorsque le tube ne renferme pas un gaz additionnel ou par des effluves sur la cathode lorsque le tube renferme du ga.z à une pression de 0,01 mm ou plus. Jusque présent, le mécamisme de cet amorçage n'a pas été entièrement expliqué. Il est probable que le champ '.électrique très élevéde la cathode y joue'un grand rôle. Par suite des amorçages spontanés, le moment de l'amorcage n'est plus déterminé ce qui suscite des difficultés dans le$redresseurs, et particulierement dans les tubes à décharge utilises comme interrup teurs.
L'invention permet d'obvier à cet inconvénient: le dispositif est équipé d'un tube à décharge ionique à cathode liquide muni d'une électrode d'amorçage qui est à m'orne de pro- voquer l'amorçage du tube à un moment quelconque et, sauf au voisinage di rect de l'anode ce tube est reco uvert, au moins sur la chambre cathodique, d'une couche conductrice qui fait contact avec la cathode. Grâce à cette couche conductrice, le champ créé par l'anode à la surface cathodique est très faible, de sorte qu'il ne peut se produire d'amorcage spontané ou, du moins, ces amorçages ne peuvent se produire qu'a une tension très élevée.
Cet accroissement de la tension nécessaire pour provoquer l'amor- çage spontané est particulièrement important dans les tubes atmosphère gazeuse. La connexion entre la couche conductrice et la cathode peut 'être réalisée au mieux au tube lui-m'orne. Cette
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connexion peut aussi 'être réalisée par l'intermédiaire d'une résistance de valeur élevée.
Des impuretés dans le tube peuvent annihiler l'effet de la couche conductrice,, à savoir l'augmentation de la tension nécessaire pour produire l'amorçage spontané ; la tension d'amor- çage peut alors devenir plus basse que dans un tube "propre". ne comportant pas de couche conductrice, Aussi est-il avantageux de munir le tube d'une électrode d'amorçage dite capacitive qui consiste en un conducteur entouré de matière isolante, du quartz par exemple, et d'utiliser pour les deux électrodes du mercure pur. De cette manière, ni l'électrode d'amorçage, ni les autres électrodes ne peuvent provoquer d'encrassement.
Dans los tubes utilisés comme redresseurs, il y a lieu de veiller à ce que la couche oonductrive ne vienne pas trop près de, l'anode liquide, car sinon elle pourrait, dans la phase négative, faire office d'électrode d'amorçage pour l'anode.
De même, dans les tubes à anode non liquide, une trop faible distance entre la couche conductrice et l'anode peut susciter des difficultés car il peut en résulter, au début de la phase négative, une intensification du bombardement ionique sur l'anode, ce qui peut provoquer des amorçages par retour, Dans les tubes à anode liquide, non appelés à servir de redresseurs, rien ne s'oppose à prolonger la couche conductrice jusqu'à proximité de l'entrée de l'anode tout en veillant cependant à ce que la distance soit compatible avec les conditions d'isolement et de disruption.
Dans les tubes à anode non liquide, composée par exemple de graphite ou de fer carbonisé, il est particuliérement avantageux d'entourer l'anode d'un écran conducteur, de préférence en gaze métallique, qui ne laisse libre que la face avant active de l'anode et qui est fixé à l'anode tout en étant isolé de c ell e-ci.
Dans lestubes comportant deux électrodes liquides il est particulièrement avantageux de limiter l'espace entourant les deux électrodes par une couche conductrice reliée à l'élec- trode correspondante. Le champ électrique obtenu à la surface de chacune des électrodes est alors très faible, ce qui empêche les amorçages spontanés dans la phase positive et les amorçages de retour dans la phase négative. Bien n'empêche de munir les deux électrodes d'une électrode d'amorçage, de manière que le tube permette le passage du courant dans les deux directions.
Pour,éviter les effluves et la disruption hors du tube, il est avantageux de séparer les deux couches conductrices par une plaque en matière isolante. Le tube peut aussi être plongé dans l'huile.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut tre réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre une coupe verticale d'un tube conforme à l'invention à deux électrodes liquides, dont l'une comporte une électrode d'amorçage capacitive.
La fig.2 est une coupe verticale d'un tube qui ne comporte qu'une seule électrode liquide.
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La fig.3 représente un tube à deux électrodes liquides, dont chacune est entourée d'une couche conductrice appliquée sur la paroi du tube.
Sur la fig.l, la paroi en verre du tube est indiquée par 1, le mercure de la cathod.e par 2 et celui de l'anode par 3.
Les bouchons en ferrochrome 4 et 5 scellés dans le tube, servent à l'alimentation et sont, cet effet, munis de bornes.
L'électrode d'amorçage consiste en un tube de quartz 6, partiellement rempli de mercure et plongé dans la cathode. A l'aide des bagues intermédiaires 7, le tube en quartz 6 est scellé dans un tube en verre 8, dans lequel passe le fil d'alimentation 9 connecté à la borne 10. Dans le tube 8, on a pratiqué le vide.
Le tube est entouré d'une couche conductrice 11, qui consi ste en un composé de graphite connu dans le commerce sous le nom de *aquadag". Cette couche fait contact avec l'entrée 4 de la cathode et s'étend jusqu'à proximité de la surface de mercure de l'anode. Grâce à cette couche conductrice, dans un tube ne contenant pas de gaz la tension anodique à laquelle le tube amorce automatiquement a. été portée de 20 kV jusqu'à plus de 30 kV. Dans le cas d'un tube rempli d'argon à une pression de 0.01 mm environ, la couche conductrice a porté la tension ano- dique à laquelle se produit l'amorçage spontané, de 7 kV jusqu'à plus de 25 kV. Pour les tubes contenant de l'argon à 0.02 mm de pression, ces valeurs sont respectivement de 4 kV et de 20 kV.
La couche conductrice ne vient pas trop près de l'entrée de l'anode, pour permettre de porter le tube à une faible tension Modique négative sans qu'il en résulte de retour. Lorsque le tube doit servir de redresseur,il est recommandable d'appliquer la forme de construction montrée sur la fig.3.
Strles figs. 1 et 2, les parties correspondantes sont indiquées par les mêmes chiffres. La couche conductrice 11 y est reliée à l'entrée de la càtmde par l'intermédiaire d'une.borne 12, insérée dans le verre et d'une résitance 13 de 0.5 M#. L'entrée de l'anode est entourée d'un petit tube 14 en quarte sur lequel est pincé un étrier qui porte l'écran anodique. Celui-ci est constitué par la partie plane 16 et par la partie cylindrique 17 en gaze métallique. La couche conductrice 11 est prolongée jusqu'à proximité de l'entrée de l'anode. L'écran qui entoure l'anode empêche dans la phase négative un bombardement anodique trop violent par les ions mus par le champ entre la couche conductrice et l'anode.
Le tube convient donc parfaitement comme redresseur.
Sur la fig,3, les parties correspondantes à celles de la fig.l sont indiquées par les marnes chiffres. Chacune des électrodes liquides 2 et 3 comporte une électrode d'amorçage capacitive 6, tandis que l'électrode et l'espace correspondant sont entourés d'une couche conductrice appliquée sur la paroi en verre. Pour éviter des effluves entre les couches de graphite 11, on a prévu, autour du tube, dans la partie centrale, un écran 18 en pertinax. L'accroissement de la tension anodique pour laquelle se produit l'amorçage spontané, peut encore être plus grand que dans le tube représenté sur la fig.l.