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TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE A GAZ ET A CATHODE FROIDE.
La présente invention est relative à des tubes à gaz et à décharge électronique à cathode froide dans lesquels l'amorçage d'une décharge entre une paire d'électrodes est conditionnée par un couplage par ionisation à partir d'une autre paire d'électrodes.
En particulier, l'invention envisage la construction de tubes utili- sant plusieurs espaces de décharges.
L'une des caractéristiques des tubes à décharge électro- nique à remplissage de gaz et à cathode froide réside en ce que la tension nécessaire pour provoquer une décharge entre deux électrodes dépend de la nature et de la pression du gaz de remplissage, de son état d'ionisation, de la forme et de la matière des électrons de décharge et de la distance qui les sépare (la distance explosive ).
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Pour de faibles tensions entre électr 1 àr,t4i , . courut négligeable 03l, $,. -"-., '<-'.
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passe si le gaz est à l'origine désionisé. A mesure que la tension s'élève lentement, les molécules du gaz s'ionisent jusqu'à ce que, finalement, une décharge soit établie avec une rapide augmentation du courant qui peut s'élever de quelques micro-ampères à quelques milliampères pour une tension critique qui est la, tension statique d'éclatement ou d'allumage de la distance explosive ou espace de décharge. La décharge est caractérisée par une luminescence qui ap- parait sur la cathode et peut s'étendre vers l'anode et au-delà du voisinage immédiat de l'espace de décha,rge suiva,nt le degré d'ioni- sation.
Ladite luminescence est associée avec la migration d'ions ( terme considéré dans son acceptation la plus la,rge englobant tous les produits de l'ionisation ) lorsqu'une décharge a été établie; une tension beaucoup plus faible est, en général, suffisante pour l'entretenir. La tension critique au-dessous de laquelle la décharge cesse, en négligeant une légère élévation qui précède immédiatement l'extinction, est désignée par l'expression " tension d'entretien ".
Si le courant de décharge est limité, de telle façon que toute la surface de la cathode ne soit pas couverte par la. décharge lumines- cente, la tension interélectrodes tend à. rester constante et indépen- dante du courant de décharge à une valeur approximativement égale à la tension d'entretien. Lorsque le courant de décharge augmente au- delà de la valeur pour laquelle toute la, surface de la cathode est luminescente, la tension inter-électrodes augmente à nouveau. Dans les tubes au néon utilisés couramment comme régulateurs de tension et analogues, le potentiel d'allumage peut être de l'ordre de 100 volts ou davantage, tandis que la tension d'entretien n'est que de l'ordre de 80 volts.
Comme mentionné précédemment, les ions tendent à se diffu- ser à partir du voisinage immédiat de la décharge. Ce phénomène a été utilisé sur une grande échelle pour abaisser le potentiel d'al- lumage statique d'un autre espa,ce de décharge dans la même enveloppe de tube. Dans un appareil connu, une distance explosive principale
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est prévue entre une anode principale et la cathode et une distance explosive d'amorçage ou de déclenchement est également prévue entre une anode auxiliaire et ladite cathode. L'anode auxiliaire est beau- coup plus près de la cathode que l'anode principale, de sorte que la tension d'allumage initiale de la distance explosive d'amorçage est considérablement inférieure à celle de la distance explosive principale.
L'espace de décharge de déclenchement est utilisé pour abaisser la tension d'allumage, c'est-à-dire pour "amorcer" l'espace de décharge principal par couplage par ionisation.
Ces tubes à déclenchement trouvent une application de plus en plus étendue dans les circuits compteurs de quantités électriques, pour la commutation électronique, et analogues et, dans certaines de ces applications, des batteries de tubes à déclenchement sont utili- sées en cascade. Dans un grand nombre d'applications, il est commode, au lieu de prévoir des espaces de décharge dans des enveloppes de tubes distinctes, de disposer un ensemble de tels espaces dans une enveloppe unique, de telle manière qu'ils puissent être allumés en séquence, le couplage par ionisation entre les distances explosives assurant la fonction d'amorçage des espaces de décharge de déclen- chement des tubes à déclenchement ordinaire.
L'un des objets de la présente invention est d'établir un tube de ce type qu'on propose de désigner par l'expression tube à décharges en séquence ".
Sous son aspect le plus général, l'invention consiste en un tube à décharges en séquence à cathode froide, comportant un ensemble de trois ou plus de trois espaces de décharges disposés de telle ma- nière que lorsqu'une décharge est provoquée dans l'un desdits espa- ces, l'ionisation à partir de ladite décharge peut abaisser le po- tentiel d'allumage de l'espace de décharge adjacent, de sorte que tous lesdits espaces peuvent être allumés en séquence.
Bien que d'autres modes de fonctionnement et d'utilisation soient évidemment possibles, les tubes à décharges en séquence sont, bien entendu, particulièrement adaptés à l'utilisation avec des
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systèmes actionnés par impulsions et, dans la présente description, des réalisations de l'invention seront décrites à propos d'un tel fonctionnement par impulsions.
Sous cet aspect, l'invention prévoit un tube à décharges en séquence à, cathode froide, comportant un ensemble de trois ou plus de trois distances explosives disposées de telle manière que la première impulsion d'un train d'impulsions de tensions appliquées audit tube puisse provoquer une décharge dans unedistance explosive donnée et que les impulsions suivantes puissent provoquer des déchar- ges dans les distances explosives successives suivant une séquence convenable.
L'invention sera mieux comprise à la, lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui repré- sentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de ladite invention.
La figure 1 est une représentation schématique d'un tube à décharge électronique conforme à certaines caractéristiques de l'in- vention et pouvant être utilisé dans un circuit discriminateur d'im- pulsions.
La figure 2 représente des courbes mettant en évidance la variation du couplage par ionisation suivant l'espacement à partir d'une distance explosive. à 5
Les figures 3 représentent des courbes montrant la variation du potentiel d'ionisation par rapport au temps,en raison du fonctionne- ment par impulsions d'une distance explosive voisine.
La figure 6 est une représentation schématique d'un circuit enregistreur d'impulsions utilisant deux tubes conformes à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 7 montre une réalisation pratique d'un tube compteur à, huit positions.
La figure 8 est une représenta,tion schématique du tube à décharge de la figure 7 avec un montage montrant son mode de
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fonctionnement.
On peut mentionner, d'une manière générale, que l'établis- sement d'un tube à décharges en séquence, en ce qui concerne les dimensions de ses distances explosives, dépend dans une très large mesure des caractéristiques de fonctionnement dynamiques nécessaires; ainsi, pour le même mélange de gaz et pour les mêmes matières d'élec- trodes, les espacements inter-électrodes nécessaires pour un fonc- tionnement convenable sont plus réduits pour des fréquences de ré- currence des impulsions élevées que pour un fonctionnement lent. Ces facteurs et d'autres encore seront mieux appréciés en considérant quelques exemples relatifs à des applications pratiques.
Sur la figure 1, un tube à décharges en séquence est dis- posé de telle manière qu'il dérive des impulsions positives d'un train d'impulsions appliquées à la borne 1 vers des circuits indi- viduels reliés aux bornes 2 . Le tube à décharges en séquence 3, tel qu'il est représenté, comporte un certain nombre de conducteurs ou tiges d'anode 4 et un nombre égal de tiges de cathode 5 . Les tiges de cathode sont reliées à travers des résistances limitatrices de courant 6 et des transformateurs d'impulsions 7 à la terre.
Seules la première et la dernière desdites résistances et le premier et le derniers desdits transformateurs ont été représentés sur la figure. L'une des extrémités des enroulements secondaires des trans- formateurs 7 est mise à la terre et leur autre extrémité est connec- tée séparément à l'une des bornes de sortie 2 . Toutes les distances explosives du tube 3 sont supposées être égales à l'exception de la première, 8, qui est légèrement plus courte que les autres. De cette manière, en l'absence d'ionisation, toutes les distances explosives sauf 8 nécessitent la même tension d'allumage statique Vs pour l'a- morçage d'une décharge. Comme établi ci-dessus, ladite tension d'al- lumage statique est fonction de la nature et de la pression des gaz, de la distance explosive et de la matière dont sont formées les élec- trodes.
Comme il est bien connu, en appliquant des revêtements de
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cathode pour réduire la fonction de travail, on peut faire varier considérablement la tension d'allumage. Toutefois, actuellement, pour assurer un long usage et un fonctionnement constant, on pré- fère utiliser des cathodes de matière homogène et, en général, on emploie du nickel pur tant pour la cathode que pour l'anode. Le choix d'un mélange gazeux affecte non seulement les tensions d'allu- mage, mais encore la tension d'entretien et, facteur très important, le temps de désionisation. Actuellement,pour la plupart des appli- cations, on utilise un mélange de 92 % de néon, de 7 % d'hydrogène et de 1 % d'argon à une pression totale de 100 millimètres de mer- cure.
Avec ces gaz et avec cette pression, le potentiel d'entretien Vm est d'environ 185 volts et pour des distances explosives de 2 m/m avec électrodes de nickel, le potentiel d'allumage statique Vs est d'environ 340 volts. Ainsi, en supposant un état de désioni- sation à l'intérieur du tube 3, une impulsion d'une amplitude supé- rieure ou égale à, 300 volts, par rapport à la terre, allume toutes distances explosives du système ( en supposant également les dimen- sions et les gaz indiqués ci-dessus ) à condition qu'elle soit d'une durée suffisante, comme indiqué ci-dessous.Bien entendu, il est presque impossible d'assurer une uniformité telle que tous les po- tentiels d'allumage statique soient exactement les mêmes, de sorte que même si la distance explosive 8 n'était pas plus courte que les autres,
les distances explosives ne s'allumeraient pas toutes simul- tanément.
Pour apprécier les conditions dynamiques de décharge en séquence à l'intérieur du tube, on supposera pour l'instant que les électrodes de la distance explosive 8 sont isolées des autres et qu'une décharge constante est maintenue sur cette distance explosive.
Dans ces conditions, les particules chargées, qu'on désignera d'une manière générale sous le nom d'ions, sont projetées en gerbes à par- tir de la distance explosive 8 et sont susceptibles de réduire le potentiel d'allumage des autres distances'explosives du tube.
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Lorsqu'on considère les aspects quantitatifs du couplage par ionisa- tion, il est avantageux de parler de niveau d'énergie exprimé en volts en différents points du tube. Ainsi, par exemple, dans des conditions statiques, le niveau d'énergie, pour une distance explo- sive quelconque, doit être de Vsvolts avant qu'une décharge puisse avoir lieu ; due à une décharge sur la distance explo- sive 8 apporte une contribution d'énergie de par exemple Vl. Il y a également une contribution due aux champs électriques associés avec des électrodes; cette contribution correspond à un niveau d'é- nergie par exemple de VE .
Ainsi, en négligeant toute autre con- tribution et en supposant toujours qu'on se trouve dans des condi- tions statiques, la tension nécessaire pour provoquer une décharge sur une distance explosive est devenue Vs - (Vl + VE). Vl dépend du nombre d'ions produit par la décharge en 8, c'est-à-dire du cou- rant de décharge. On peut mentionner ici que pour commander les conditions de décharge, il est nécessaire de s'assurer que la lumi- nescence de la cathode est limitée à une zone définie sur chaque cathode par revêtement partiel des tiges de cathode ( et également de toutes les autres connexions d'électrodes dont on désire qu'elles n'agissent pas comme des cathodes ) au moyen d'une substance anti- décharge telle que l'alumine qui peut être déposée par peinture ou par pulvérisation ou encore appliquée par un procédé de calorisation.
Avant de considérer les conditions dynamiques dans le tube, il est nécessaire de tenir compte d'une variation apparente de la tension d'allumage qu'on rencontre lorsque le tube est actionné par des impulsions. Pour un niveau d'ionisation donné quelconque dans une distance explosive, pour déclencher une décharge luminescente, on a observé qu'une certaine quantité de travail doit être effectuée pour élever ladite énergie à un niveau critique qu'on désigne par l'expression " point d'allumage ". D'après cette considération, on peut voir que si le travail effectué pour déclencher une décharge luminescente doit être réalisé dans un temps limité, le taux de
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travail doit être plus grand que lorsqu'un temps plus long est dis- ponible.
En conséquence, pour des impulsions courtes d'une durée de 2 microsecondes l'amplitude nécessaire pour provoquer une lumines- cence est beaucoup plus grande que celle nécessaire avec une impul- sion de 10 microsecondes.
La discussion précédente implique que lors de l'application d'une tension donnée entre les électrodes d'une distance explosive, il existe un retard nécessaire avant le déclenchement de la lumi- nescence. Ces deux effets sont représentés sur les figures 2 et 3 pour un tube à décharges en séquence type. La. figure 2 représente, pour un niveau d'ionisation donné, la variation d'amplitude des im- pulsions ( volts, VA , anode-cathode ) en fonction de la varia,tion de largeur des impulsions ( W, micro-secondes ) pour que le point d'allumage puisse être atteint.
Pour les mêmes conditions et en uti- lisant une largeur d'impulsion de 10 sec., la variation de retard t en micro-secondes est portée sur la figure 3, en fonction de l'am- plitude des impulsions V, superposée à un potentiel constant de 185 volts ( entre anode et cathode ) .
D'après ce qui a. été dit ci-dessus, il est évident que la tension nécessaire pour provoquer une décharge, sur une distance explosive donnée, d'un tube à décharge électronique actionné dans des conditions dynamiques peut différer considérablement de la ten- sion d'allumage statique définie précédemment. Sauf spécification contraire, dans la description qui suit, on supposera que lorsqu'on utilise l'expression " tension d'allumage " on a tenu compte des autres facteurs en question, la tension des impulsions nécessaires pour une distance explosive fixe peut donc s'écrire encore : Vs- (Vl + VE).
Bien entendu, Vl tend à varier avec la, distance d à partir de la source d'ionisation, en particulier dans des conditions dyna- miques; la réduction de la tension d'allumage V volts ou la diffé- rence de distance à partir d'un espace de décharge d'amorçage est
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représentée sur la figure 4 pour différentes valeurs du courant d'amorçage.
Lorsque la décharge de la distance explosive 8 cesse, la désionisation se produit; en outre, un certain temps doit s'écouler avant que l'ionisation atteigne un point donné dans le tube lorsque c'est l'espace de décharge 8 qui est allumé le premier. Il en ré- sulte que Vl est fonction du temps. Le temps de diffusion d'ionisa- tion est, en général, faible par rapport au temps de désionisation.
La variation du couplage d'ionisation Vl due à une impulsion rectan- gulaire de 50 sec. dans la distance explosive 8, en fonction du temps t qui s'écoule à partir du flanc avant de ladite impulsion, peut être représentée par des courbes ayant la forme générale de la figure 5 sur laquelle la courbe A donne la variation de Vl pour la distance explosive 9, cependant que la courbe B indique la variation de temps correspondant à la distance explosive 10 . Dans le cas du tube à décharges en séquence 3 de la figure 1, toutes les anodes sont au même potentiel et, à condition que la chute de potentiel à travers les résistances soit faible, les cathodes sont également approxima- tivement au même potentiel,
de sorte que le terme de champ VE dans le niveau d'énergie peut être rendu négligeable par rapport à Vl.
On supposera alors qu'un train d'impulsions est appliqué à la borne 1 de la figure 1, chacune desdites impulsions ayant une amplitude Vp comprise entre Vs et Vs - Vl. La première distance explosive 8, étant la plus courte, comporte une tension d'allumage Vs qu'on suppose inférieure à Vp . De cette manière, la distance explosive 8 est la seule à s'allumer lors de l'application de la première impulsion; le courant de décharge à travers le transforma- teur associé 7 transmet une impulsion à partir de la borne corres- pondante 2 .
La distance explosive suivante 9 est excitée par l'ionisation provenant de 8 à raison d'une quantité VI qui varie avec le temps, comme représenté par la courbe A de la figure 5 Dans la distance explosive 8, l'ionisation résiduelle après le
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passage de la première impulsion fournit une énergie VR qui diminue a,vec le temps d'une manière analogue aux parties décroissantes des courbes A et B de la figure 5, mais en partant d'un niveau plus élevé.
L'espacement entre les distances explosives doit être choisi par rapport à la fréquence de récurrence des impulsions de manière que, lorsque l'impulsion suivante est appliquée, la distance explo- sive 9 présente encore un niveau d'énergie supérieur à V - Vp, tandis que la distance explosive 10 dont la variation de niveau d'éner- gie correspond à la courbe B de la figure 5 ne s'allume pas. La dis- tance explosive 8 s'allume à nouveau lors de la seconde impulsion en raison, d'une part, de son potentiel d'allumage initial plus faible et, d'autre part, se son énergie d'ionisation résiduelle VR. Lorsque la troisième impulsion arrive, la distance explosive 10 est suscep- tible de s'allumer, étant donné que son énergie est alors augmentée par l'ionisation provenant des deux distances explosives précédentes.
De cette manière), les distances explosives 8 et 9 sont allumées. Ain- si, pour chaque impulsion successive, une distance explosive de plus s'allume jusqu'à ce que, finalement, toutes les distances explosives soient allumées. On peut s'arranger aisément à l'aide d'organes bien connus dans la technique pour que les circuits reliée aux bornes individuelles 2 ne laissent passer exclusivement que la première impulsion reçue à la borne intéressée pendant une période égale à la période de récurrence du train d'impulsions. De cette manière, les impulsions individuelles d'un train d'impulsions appliquées à la borne 1 qui peuvent être modulées en largeur ou en temps sont ef- fectivement appliquées aux divers circuits.
Lorsque toutes les distances explosives du système du tube 3 ont été allumées, le niveau d'énergie tend à être le même pour toutes les distances explosives, de sorte que, avant l'application d'un autre train d'impulsion quelconque, il est nécessaire de lais- ser un temps suffisant pour l'établissement de la désionisation. Des dispositifs utilisant deux tubes peuvent être construits d'une
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manière analogue à celui qui est décrit ci-dessous, au moyen des- quels, au cours d'un train d'impulsions alternées, l'un des tubes reste inerte cependant que l'autre fonctionne, de manière à laisser le ternes de la désionisation.
Il est évident que, dans le tube 3 de la figure 1, les connexions entre les anodes 4 pourraient être internes et, en pra- tique, on constate qu'il est commode de remplacer les anodes dis- tinctes par un fil, une plaque ou un ruban unique.
Dans le montage de la figure 1, la décharge sur chaque dis- tance explosive du tube 3 cesse entre les impulsions successives.
Pour un grand nombre d'applications, il est préférable qu'une bat- terie d'entretien soit comprise dans le circuit, de telle façon que chaque distance explosive, après avoir.été allumée, .continue à être traversée par une décharge jusqu'à ce que la tension de la batterie soit supprimée. En général, la conception du tube est simplifiée et la tolérance peut être élargie, dans ce cas, étant donné qu'il ne s'agit plus des parties décroissantes des courbes Vl de la figure 5; les apports d'énergie provenant de chacune des distances explosives tendent à rester constants et il est alors possible de baser davan- tage l'établissement du dispositif sur les courbes de la figure 4 en tenant compte, uniquement, des parties initiales des courbes de la figure 5 .
Cependant, en pratique, on a constaté qu'il était préfé- rable, si possible, de stabiliser le niveau minimum d'ionisation dans les tubes à décharge en séquence en prévoyant une distance explosive auxiliaire dite " d'amorçage " qui peut être distincte du système principal, ce qui évite les perturbations dues aux sources d'ionisa- tion extérieures intempestives, tels que par exemple les rayons cosmiques, la lumière solaire et analogues ...
Si on le désire, les espacements des distances explosives du système peuvent être réglés de manière à compenser l'affaissement de la courbe couplage par ionisation/distance ou bien, de préférence, les distances explosives doivent être disposées symétriquement.
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En pratique, toutefois, on peut utiliser une distance explosive d'amorçage pour obtenir une distribution d'ionisation asymétrique, de sorte que la distance explosive la, plus proche du système peut fonctionner comme distance d'amorçage.
Sur la figure 1, le dispositif 3 a été représenté avec une distance explosive d'amorçage 8 plus courte que les autres. Indépen- damment de sa proximité d'une distance explosive d'amorçage, il exis- te d'autres possibilités telles que le revêtement de la cathode de l'espace de décharge qui doit s'allumer le premier au moyen d'une matière de fonction de travail plus faible que pour les autres es- paces de décharge du système; ladite cathode peut encore être for- mée entièrement de cette matière. Suivant une variante, une faible polarisation continue peut être appliquée audit espace de décharge qui s'allume le premier désigné ci-après par l'expression " première distance explosive "
La figure 6 représente un montage qui met en évidence d'autres aspects de la présente invention dans un circuit enregis- treur d'impulsions.
Le tube à décharges en séquence 10 est repré- senté comme comportant une anode 11 sous la forme d'un fil, d'un ruban ou d'une plaque et un système de cathode 12 comportant des cathodes individuelles sous forme de tiges montées sur une barre omnibus commune 13, de manière à former un peigne. Toutes les dis- tances explosives du système sont égales et une distance explosive d'amorçage 14 distincte est incorporée dans le tube en vue de la stabilisation et de manière à former une première distance explo- sive 15 à l'extrémité de gauche du système. Une cathode distincte 16 est prévue à l'autre extrémité avec un espacement analogue aux autres distances explosives du système tant en ce qui concerne la distance explosive proprement dite que la séparation avec la dis- tance explosive adjacente.
Le remplissage de gaz peut être le mé- lange de néon, d'argon et d'hydrogène précédemment mentionné. Les dimensions des distances explosives dépendent alors des conditions
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de fonctionnement nécessaires comme on le verra plus loin. Le tube 17 a une fonction analogue au tube 10 mais des dispositifs d'élec- trodes assez différents sont représentés. L'anode 18 est encore un fil, un ruban ou une plaque, mais le système de cathode 19 est for- mé d'une bande métallique en dents de scie revêtue d'alumine ou d'une substance analogue, sauf aux pointes des dents de scie formées.
A l'une des extrémités, la première dent de scie de 19 coopère avec une anode distincte pour former une distance explosive d'amorçage 20 et une première distance explosive de 21 . A l'une des extrémités une cathode distincte 22 est prévue, analogue à la cathode 16 du tube 10 . Les systèmes de cathode 12 et 19 sont représentés mis à la terre et les anodes 11 et 18 sont reliées par l'intermédiaire de connexions distinctes 23 et 24 aux contacts latéraux respectifs du banc al du relais polarisé A qui comporte des enroulements opposés et qui est ajusté de manière à être stable. Les connexions 23 et 24 sont également connectées par l'intermédiaire de bobines d'impédance de blocage d'impulsions individuelles 25 et 25' aux contacts latéraux du banc a2 du relais A et à travers des résistances de fuite 26 et 26' à la terre.
Les armatures de al et de a2 étant dans la position représentée, l'anode 11 est reliée par l'intermédiaire du condensa- teur 27 à la borne d'entrée des impulsions 28 et par l'intermédiaire de la bobine d'impédance 25' aux pôles positifs de la batterie 29 dont le pôle négatif est mis à la terre. L'anode 18 est en circuit ouvert, sauf en ce qui concerne sa connexion à la terre. Les distances explosives d'amorçage 14 et 20 sont reliées par l'intermédiaire des résistances variables 30 et 31 respectivement aux bornes des batte- ries 32 et 33 . Les cathodes de sortie 16 et 22 sont reliées par l'intermédiaire des enroulements opposés du relais A à un enregis- treur de messages 34 .
Il y a lieu de souligner que le relais A et l'enregistreur de messages 34 ne sont que des matérialisations con- venables de montage ayant des fonctions analogues qui doivent être; en pratique, d'une nature électronique ou consister en des circuits
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utilisant d'autres tubes à décharges en séquence, ou autres tubes à cathode froide. De même, la batterie 29 doit être considérée comme la représentation symbolique de toute source de tension à régulation convenable devant comporter des organes limiteurs de coura.nt de dé- charge.
Le fonctionnement du montage est le suivant. La batterie 29 applique une tension constante suffisante pour maintenir les décha,rges sur les distances explosives des tubes 10 et 17 sans que, toutefois, aucune desdites distances explosives ne s'allume ( à l'exception de la première distance explosive), même lorsque les impulsions provenant de la borne 28 sont appliquées aux anodes res- pectives. Les résistances 30 et 31 peuvent être ajustées pour comman- der les courants d'amorçage des distances explosives 14 et 20 . On supposera, dans ces conditions, que des impulsions positives sont appliquées à la borne 28, les contacts de relais en al et a2 étant dans la position indiquée sur la figure.
La première impulsion allume la distance explosive 15 dont la décharge se poursuit sous l'influen- ce de la tension d'entretien provenant de la batterie 29 après le passage de ladite impulsion. A l'instant où la seconde impulsion arrive, le niveau d'énergie de la distance explosive suivante est celui dû à la somme des potentiels d'ionisation provenant de la dé- charge d'amorçage en 14, de la décharge récemment déclenchée dans la distance explosive 15 et de la tension provenant de la batterie 29 ; les espacements entre les distances explosives doivent être tels que l'ionisation provenant de la distance explosive 15 n'ait pas eu le temps d'être complètement effective pour la troisième distance explosive et pour les suivantes.
Lesdites distances explosives sont suffisamment éloignées pour que le couplage d'ionisation, à partir de la distance explosive 15, soit trop fa,ible pour les amorcer; cette propriété sera discutée à nouveau plus loin. Les intervalles entre les distances explosives étant ainsi convenablement choisis, la seconde impulsion allume la distance explosive adjacente à 15, la
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troisième impulsion, la distance explosive suivante et ainsi de suite, jusqu'à ce que la décharge se produise sur la cathode 16 .
Le courant de décharge traversant la cathode 16 excite le relais A et également l'enregistreur de messages 34, de sorte qu'il enregistre l'achèvement de la première séquence de décharges. En raison du fonctionnement du relais A, l'anode 11 est déconnectée de la borne 28 et de la batterie 29 . Les décharges cessent, en conséquence, pour toutes les distances explosives du tube 10, à l'exception de la distance explosive d'amorçage 14, mais un certain temps doit s'écouler avant que les niveaux d'ionisation soient revenus à leur valeur initiale antérieure à la séquence de décharges.
Pour permettre la désionisation dans le tube 10 sans interruption du processus d'enregistrement des impulsions, le tube 17 le remplace jusqu'à ce que la décharge atteigne la cathode 22, instant où le relais A fonc- tionne pour isoler le tube 17 et pour connecter à nouveau le tube 10 ; en même temps, l'enregistreur de messages 34 est avancé d'une unité.
Comme exposé ci-dessus, les espacements entre les inter- valles doivent être disposés de manière correspondant à la cadence de récurrence des impulsions. Pour une cadence de comptage rapide, si les distances explosives sont trop écartées entre elles, l'ioni- sation de l'une des décharges n'a pas le temps d'atteindre la dis- tance explosive adjacente avant l'arrivée de l'impulsion suivante.
D'autre part, si les espacements sont trop faibles, il est possible que l'énergie totale des distances explosives s'établisse jusqu'à une valeur telle que la tension de la batterie soit suffisante pour allumer les distances explosives sans aucune tension d'impulsion additionnelle. D'une manière générale, on peut dire que pour un mé- lange gazeux, une pression, un espacement des distances explosives données et pour des impulsions rectangulaires d'une largeur déter- minée, on peut faire fonctionner de façon satisfaisante un tube pour toutes les cadences de comptage jusqu'à un certain maximum,
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mais que si l'intervalle entre impulsions n'excède jamais une du- rée donnée, la cadence de comptage peut alors être augmentée jus- qu'à une valeur maximum plus élevée qui dépend de ladite durée donnée.
En utilisant des électrodes de nickel et le mélange gazeux et la pression mentionnés ci-dessus, on constate que les données d'établissement indiquées ci-dessous permettent d'obtenir un tube de fonctionnement optimum et des tolérances de montage maxima
Espacement anode-cathode 2 m/m
Tension d'allumage Vs = 300 volts
Tension d'entretien Vm = 185 volts
Fréquence de récurrence maximum des impulsions 100-60 et 40 kilo- périodes par seconde.
Espacement cathode-cathode (y compris la cathode d'amorçage) 2 m/m-3 m/m-5 m/m .
Lesdites cadences de comptage ont été obtenues en utilisant une tension de batterie d'entretien stabilisée de 195 volts (anode - cathode ), des impulsions rectangulaires d'une durée de 1 sec. et d'une amplitude de 40 à 50 volts et des courants de décharge d'un milliampère par cathode ( y compris la cathode d'amorçage ) .
Il est évident que différentes variantes de dispositions des électrodes indépendamment de celles mentionnées jusqu'ici sont possibles dans les tubes à décharges en séquence. En outre, bien que les tubes représentés sur les figures 1 et 4 comportent 10 dis- tances explosives de comptage, un nombre beaucoup plus grand de dis- tances explosives peut être prévu. On envisage l'utilisation de tubes comportant 100 distances explosives ou même davantage en un seul système éventuellement avec des espacements plus faibles entre les distances explosives et avec des pressions gazeuses plus éle- vées pour permettre l'adaptation des électrodes dans des enveloppes de dimensions comparables à celles des tubes ordinaires de
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radiorécepteurs.
La figure 7 représente une réalisation pratique d'un tube compteur à huit positions avec cathode distincte. Le tube 35 compor- te une enveloppe de verre normale 36 scellée à un culot classique de verre à huit broches 37 et remplie du mélange de néon, d'argon et d'hydrogène précédemment mentionné. Les électrodes sont portées par un élément isolant 38 de lavite, ou autre matière convenable.
L'élément 38 comporte une tige cylindrique centrale 39 réunissant des disques circulaires parallèles 40 et 41 en leur centre. Les électrodes consistent en un jeu de huit fils de nickel formant des cathodes 42 fixé perpendiculairement à travers le disque 41 suivant un cercle voisin de la circonférence du disque. A l'exception d'un intervalle légèrement plus large ( séparant la première et la der- nière cathode du système), les cathodes sont toutes pratiquement également disposées. Le disque 40 porte un ensemble analogue de con- ducteurs d'anode 43 . Les conducteurs d'anode et de cathode corres- pondants sont alignés entre eux et forment un ensemble de distances explosives d'égale longueur.
Les conducteurs de cathode 42 sont fixés à la partie inférieure du disque 41 à des conducteurs de sup- port 44 qui les relient à des broches respectives 45 scellées dans le culot de verre 37 du tube et qui servent à supporter l'ensemble de la structure des électrodes et l'élément 38 . Les conducteurs d'anode 45 sont réunis entre eux du côté supérieur du disque 40 et sont connectés par le conducteur 46 au dôme 47 du tube. Pour limiter les décharges aux extrémités des conducteurs 42, lesdits conducteurs sont revêtus d'alumine à l'exception de leurs extrémités.
Un mode de fonctionnement du tube 35 est représenté sur la figure 8 où les cathodes individuelles 42 de la figure 7 sont figuras par les cercles 50, 51, 57, les anodes correspondantes étant figu- rées par les cercles 43' tracés par simplification dans le même plan. Les anodes 43' sont reliées à une source de tension stabilisée représentée par la batterie et par la bobine d'impédance 58 et
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également par l'intermédiaire d'une résistance 59 et d'un condensa- teur d'arrêt 60 à la borne d'entrée des impulsions 61 , La cathode 50 est reliée comme cathode d'amorçage à, travers la résistance variable 62 à, une source de potentiel représentée par la batterie 63 .
Les espacements cathode-cathode 50-51-52 ... 57 sont tous sen- siblement égaux mais l'espacement 57-50 est légèrement plus grand que l'espacement 50-51 Les cathodes 51 à 56 sont toutes mises à la terre directement, alors que la cathode 57 est mise à la terre à travers le transformateur d'impulsions 64, dont l'enroulement se- conda.ire applique les impulsions de sortie à la borne 65 .
On supposera que le courant d'amorçage traversant la catho- de 50 a été convenablement ajusté, de telle manière que le niveau d'énergie en 51 soit supérieur à celui de toutes les autres distan- ces explosives. La première impulsion d'un train est telle qu'elle établit une décharge en 51, décharge qui est entretenue par la bat- terie 58 .
On peut supposer que les espacements 50-57 et 50-51 sont presque égaux, de sorte que l'effet des décharges statiques prove- nant de 50-51 produit sensiblement la même ionisation en 52 et 57; toutefois, dans des conditions dynamiques 52 étant plus près de 51 que 57, atteint un niveau d'énergie plus élevé que 57 dans l'inter- valle entre impulsions, de sorte que 52 est amorcé et s'allume lors de la seconde impulsion avant 57 .
On s'arrange pour que la chute de tension dans la résistance 59, lorsqu'une décharge a été provo- quée en combinaison, le cas échéant, avec un retard de l'effet sta- bilisateur de tension du circuit de la batterie 58, soit suffisant pour empêcher l'allumage de plus d'une distance explosive à la fois par une impulsion quelconque; ainsi, dans le cas de la première im- pulsion, 57 ne s'allume pas, même si son niveau d'énergie en raison du potentiel d'ionisation provenant de 50 n'est que légèrement plus faible que 51, tandis que lors de la seconde impulsion 52 s'allume, mais non 57 .
Pour éviter toute confusion, il doit être spécifié que, même si l'on applique des impulsions rectangulaires de flanc
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avant à pente infinie, il existe un court retard, comme souligné précédemment, avant l'alluma.ge d'une distance explosive amorcée.
Ce retard est suffisant pour 'assurer qu'une distance explosive, à un niveau d'énergie légèrement plus élevé qu'une autre s'allume la première. De la même manière, 53 s'allume lors de la troisième im- pulsion et les décharges se poursuivent en séquence jusqu'à ce que 57 soit allumé. Le courant de décharge à travers 57 produit une im- pulsion de sortie sur la borne 65 et ladite impulsion peut être appliquée à d'autres circuits qui comportent des organes pour l'ex- tinction des décharges des cathodes 51 à 57, de manière à laisser le tube libre pour un autre train d'impulsions.
D'âpres ce qui a été dit précédemment, on peut voir que le tube 35 fonctionne de la même manière si tous les espacements entre cathodes sont exactement identiques, mais si l' intervalle anode-catho- de associé à la cathode 51 est légèrement plus court que les autres distances explosives. En pratique, il est impossible de rendre tou- tes les distances explosives exactement égales en ce qui concerne leur longueur ou leur espacement. Par suite, dans un tube tel que 35 avec des espacements et des longueurs nominalement égaux, une cathode quelconque peut être choisie comme cathode d'amorçage et la décharge se poursuit tout autour du système dans un sens plutôt que dans l'autre.
Du point de vue pratique du câblage, il est, bien entendu, préférable d'introduire une asymétrie intentionnelle de telle manière que dans tous les tubes du même type on puisse obtenir la première décharge de la même cathode et le même sens de succes- sion des décharges.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et sans s'écarter du domaine de l'invention.