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Tube à décilarge par effluve et procède fixe fabrication de ce tube
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L'invention concerne un tube à aêcnarge par effluve à utiliser cornue élément actif dans un montage électr ique, en particulier pour la mesure ou la stabilisation, ainsi qu'un procédé de fabrication de ce tube. Ces tubes à décharge par effluve différent des lampes par le fait qu'on ne tire aucun parti de la lumière qu'ils rayonnent, mais bien des particu- larités de leur caractéristique. L'invention fournit un tube, dans lequel la tension reste pratiquement constante pendant la durée de vie et est reproductible à quelques volts près.
Les tubes connus du genre mentionné comportent une cathode en fer ou en nickel, éventuellement recouverte d'un métal alcalino-terreux. Ils renferment bien souvent un "getter"
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de caryum ou de magnésium pour épurer les gaz occlus.
La Demanderesse a constaté qu'il est possible d'amé- liorer notablement lepropriétés de ces tuces et de simplifier leur procédé de fabrication. Suivant l'invention, la cathode d'un tube à décharge par effluve consiste, au moins superficiel-
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lement, e-i un métal à point de iasion supérieur à 1400 C. et la paroi du tube, du moins la paroi qui entoure la trajectoire de décharge, est presqu'entièrement recouverte d'une couche vi- sible de l'un de ces métaux. Suivant l'invention, la cathode et la coucne appliquée sur la paroi sont, de préférence, en un
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même métct.1. La. cathode peut être entièrement an un des métaux mentionnés; il suffit cependant que la couche superficielle seule soit en ce métal. La Demanderesse a ootenu d,:; L:s bons lé- sultats avec une cathode en molybdène.
Outre la catnode, la paroi intérieure du tube doit être recouverte d'une couche d'un métal à point de fusion supérieur à 1400 . Il ne suffit pas que la paroi intérieure soit recouverte d'une couche métallique invisible de quelques atomes d'épaisseur' Il faut que la couche
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soit nettement visible et quelle recouvre presqu'entierement au moins la paroi qui entoure la trajectoire de décharge. Lorsque, à l'intérieur de l'enveloppe en verre du tube à décharge, la tra- jectoire de décharge est entourée d'un écran, celui-ci servira de paroi pour la trajectoire de décharge et devra être recouvert de l'un des métaux mentionnés ci-dessus.
Par couche métallique
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visible, il y a lieu d'entendre une couche qui, appliquée sur
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une paroi en verre, absorbe 20 5S environ de la lumière qui traverse la paroi. fin gênerai, les résultats seront d'autant meilleurs que la partie recouverte de la paroi est plus grande;
aussi réalisera-t-on l'enveloppe du tube à décnarge de manière qu'il ne comporte pas d'espaces morts, des coudes par exemple, et qu'en. tous ses points, la paroi du tube soit preaqu'équidistante de la surface cathodique La D8lal1aSl'GSSe a constata qu'un tuoe à décharge par effluve, dans lequel, suivait l'invention, la surface cathodique et, de préférence, la aaroi sont recouvertes de molybdène, présente d'excellentes propriétés en ce qui concerne l'invariabilité de la tension de fonctionnement t la rujjroducticilité.
Les tubes à déchct-rge .J!al effluve décrits ci-dessus peuvent se fabriquer de manière que la catilJde soit épurée dans le tube même par volatilisation ou pal vaporisation et en réd-lisant le revêtement de la paroi aussi par volatilisation ou par valorisation. Pour épurer la cathode, on peut la cnauffer en haute fréquence, pendant un certain temps, à une te:iipératiàre élevée; il est cependant préférable de volatiliser la catnO(L8 à l'aide d'une décharge par effluve d'une intensité égale à plusieurs fois l'intensité normale. On peut avantageusement épurer la cathode - pour raccourcir la durée de ce procédé - sous 'une intensité de courant telle que la cathode devienne incandescente.
L'épuration d@it être insérée dans la fabrication de manière que, l'épuration effectuée, des impuretés ne puissent pénétrer dans
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le tube. C'est ainsi qu'an général, il sera nécessaire de vapo- riser la cathode ou de la volatiliser après que le tube est enlevé de la pompe, car la température élevée requise pour cette séparation peut engendrer des Impuretés provenant du verrez La
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De:;Larzâars. e a, constaté qu'âpres un tel traitement, il ne se produit plus d'impuretés nuisibles pendant le fonctionnement du tube.
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On peut effectuer le J.3vGt.-;
.ü3nt uu tube à décharge jjar effluve en chauffant un des métaux mentionnés ci-dessus, utilisés sous forme de fil ou de plaque, ou en volatilisant le métal
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par une décharge par effluve ae manière qu'il recouvre j}resqu'e11tièrement d'une couche métallique visiole la .Jar oi entourant la trajectoire de décharge.
Le procédé conforme à l'invention peut être considérablement simplifié en utilisant pour le revêtement de la paroi le même métal que pour celui ae la catnoae; l'épuration de la ca-
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tüoû.e et celle du revêtement peuvent alors être effectuées simultanément par volatilisation de la cathode. Cette épuration <1,oi être prolongée pendant le temps requis pour obtenir une précipitation suffisante su.. la paroi.
La Demanderesse a constaté que la tension de fonctionnement de tubes à décharge par effluve conformes à l'invention reste constante, entre de très larges limites et que pendant une durée de fonctionnement normale de mille heures par exemple, cette tension va.rie de moins de 0.5 volt.
Le point de fusion des métaux utilisés, conformément à l'invention, comme matièrepour la surface cathodique et pour le revêtement de la paroi, dépasse 1400 c. Dans les cas où le prix de la matière affecterait trop celui du tuoe à décharge,
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corome dans le cas de Ti ou Hf par exemple, on utilisera en ôéné-
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ral un des métaux zr, Ta, Cr, Mo, W, Fe et :Ni.
Le molybdène est particulièrement intéressant: sa chute cathodique (100 volts environ dans l'argon ou le néon) est très faible, il permet de préparer très facilement la cathode de manière que l'effluve recou- vre celle-ci d'une manière homogène, et, de plus, comme on le sait, ce métal se travaille facilement et peut supporter une char- ge très élevée. Par suite de la faible chute cathodique, la décharge n'atteint pas les pôles, souvent en nickel, de sorte qu'il ntest pas nécessaire de les protéger.
La description du dessin annexé, donné a titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée, les paxticulaxités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les figures 1 - 5 montrent quelques exemples d'exé- cution de tubes à décharge par effluve dont l'enveloppe et la catnode affectent diverses formes.
Sur la Fig. l, une cathode 1 et une anode 2 en forme de tige sont logées dans une enveloppe 3, qui comporte des bossages 4 et 5. La Fig. 2 donne un développement de la catho- de 1. La face intérieure de l'enveloppe est recouverte d'un dé- pôt métallique noir qui, tout comme la cathode, est constitué par l'un des métaux précités, et, de préférence, par le même métal que la cathode. La face intérieure des bossages 4 et 5 n'est pratiquement pas recouverte de dépôt métallique, car la partie vaporisée ou volatilisée du métal n'a pu atteindre l'in- térieur de ces bossages. Dans l'exemple d'exécution montré sur la Fig. 3, on a obvié à cet inconvénient car l'enveloppe n'y comporte pas de bossage: tous ses points sont presqu'équidie- tants de la surface cathodique.
La face intérieure de ce tube peut donc être recouverte uniformément de dépôt métallique.
La Fige 4 représente un tube à cathode cylindrique, dont l'enveloppe est, tout comme celle du tube représenté sur la Fige 3, partout presqu'équidistante de la surface cathodique.
La Fige 5 montre un tube à décharge par effluve, dans lequel l'espace de la trajectoire de décharge est entouré d'une paroi cylindrique 6 en quartz. Cette paroi est recouverte inté- rieurement d'une couche visible de métal, qui ne recouvre pas la paroi protégée par le cylindre.
Pour la fabrication d'un tube à décharge par effluve, conforme à l'invention, on peut partir du tube représenté sur l'une des figures. Le procédé sera décrit pour le cas où tant la cathode que le revêtement de la paroi sont en molybdène et où l'épuration de la cathode et l'application du revêtement sur la face intérieure sont toutes deux effectuées par volatilisation.
Les parties en verre sont d'abord dégazées de manière connue par chauffage dans un four porté a. une température de 400 environ ; les parties en métal sont dégazées aussi bien que possible, par exemple par un chauffage à haute fréquence, à une température élevée. Le tube est ensuite rempli de gaz. On peut provoquer une décharge par effluve sous faible intensité entre la cathode et l'anode. En augmentant lentement l'intensité de ce courant, on voit que la lumière de l'effluve sur la cathode se concentre sur une petite plage et que la tension de fonctionnement tombe. Après cela, l'effluve se répand de nouveau lentement sur la surface de la cathode.
Enfin on porte l'intensité du courant à quelques cen- @
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taines de mllliamperes par cA2, ce qui assure le chauffage à. blanc de la cathode. On peut alors évacuer le gaz à l'aide d'une pompe et remplir le tube d'une nouvelle quantité de gaz pur. Apres l'enlèvement du tube on répète le procédé ae volatilisation de sorte que finalement la cathode et le remplissage gazeux sont purifiés au point de ne plus comporter de traces d'impuretés. En général, l'épuration de la cathode est effectuée avant que le dépôt de métal sur la paroi intérieure ait acquis une certaine épaisseur.
Aussi faudra-t-il prolonger la volatilisation jusqu'à ce que la paroi intérieure du tube soit
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presqu'entièrement recouverte d'une couche visible de molyodène.
On peut, dans le caare de l'invention, modifier de diverses inanieres le procédé décrit. C'est ainsi que la molybdène peut être remplacé par l'un des autres métaux mentionnés tant pour la cathode que pour le revêtement (le la paroi. Lorsqu'on réalise la catnode en zirconium et lu revêtement de la paroi en nickel par exemple, on pourra monter dans le tube, a proximité de la cathode, un fil ou une plaque en nickel qui, par volatilisation, précipite du nickel sur la paroi intérieure.
On peut aussi revèti cette paroi en portant le fil en nickel, à l'aide d'un courant électrique, à une température suffisamment élevée pour que la vaporisation du fil provoque un dépôt de nickel sur la paroi intérieure. On peut réaliser la cathode en un fil qu'on purifie de la manière requise en le portant, à l'aide d'un courant électrique, à une température élevée. L'épuration de la cathode ne requiert pas une volatilisation telle que la cathode soit chauffée à une température extrêmement élevée (pour le molybdène 1700o par exemple). Il suffit de prolonger la volatilisation pour effectuer l'épuration sous une charge plus faible et partant à une température moins élevée.
La pression du gaz dans les tubes a décharge par effluve conformes à l'invention est, en général, de l'ordre
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de 1 cm. La pression du gaz peut être de 20 - .0 rnrn de néon ou de 5 - 20 mm d'argon. La tension de fonctionnement des tubes à décharge par effluve conformes à l'invention est tres constante. Lorsqu'on prolonge suffisamment la volatilisation ou la vaporisation de la cathode,et qu'une couche visible de métal s'est précipitée sur la face intérieure de la paroi du tube, la tension de fonctionnement varie de moins de 0.5 volt, voire de 0,1 volt, pendant une durée de fonctionnement normale de 1000 heures environ. La mise horscircuit provisoire du
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tube ne modifie pratiquement pas la tension de fonctiowlement..
RES Ü au 1; ------------ 1 - '1 uDe a décharge i)ar effluve à utiliser comme élé;:lena,ctif dans un montage électrique, en particulier pour la mesure ou la. stabilisation, caractérisé par' le fait que la cathode consiste, au moins sUJl;;Jrficiell,!!1011t, en un métal a
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