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DISPOSITIF A DECHARGE ELECTRONIQUE A CATHODE FROIDE DU TYPE
A DECHARGE SEQUENTIELLE.
La présente invention est relative à des appareils à décharge électronique à cathode froide du type à décharge séquen- tielle et, plus particulièrement, à des dispositifs d'électrodes facilitant l'étouffement d'une série de décharges. La significa- tion des expressions "décharge séquentielle" et "séie" apparattra clairement à la lecture de la description qui suit.
Il est caractéristique des tubes à décharge électronique à atmosphère gazeuse et à cathode froide que la tension nécessaire pour déclencher une décharge entre deux électrodes, dépend de la nature et de la pression du gaz et de son état d'ionisation, de la forme et de la matière des électrodes de décharge et de la distance qui les sépare (la distance explosive), pour de faibles tensions entre électrodes, un courant négligeable passe si le gaz est désio-
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nisé à l'origine.
Lorsque la tension augmente, les molécules du gaz s'ionisent jusqu'à ce que, finalement, une décharge s'établisse avec une rapide augmentation du passage du courant qui peut, par exemple, passer de quelques microampères à quelques milliampères, à une tension critique qui est la tension "dtéclatement" ou "dtalluma- ge" de l'intervalle de décharge, La décharge est caractérisée par une luminescence qui apparaît tout d'abord de la cathode et peut s'étendre jusqu'à l'anode et au-delà du voisinage immédiat de l'in- tervalle suivant le degré d'ionisation, cette décharge étant associée à la migration des ions et des électrons.
Lorsqu'une décharge a été établie, la tension interélectrodes tend à diminuer et à devenir, dans une large mesure, indépendante du oourant de déchargea Cette tension approximativement constante est désignée par l'expression "tension d'entretien" ; ainsi, dans les tubes au néon bien connus, utilisés comme régulateurs de tension ou analogues, le potentiel d' éclatement peut être de l'ordre de 100 volts ou davantage mais la tension d'entretien tend à être constante aux environs de 80 volts.
Comme indiqué ci-dessus, les ions et les électrons tendent à quitter le voisinage immédiat de la décharge ; ce phénomène a été largement utilisé pour abaisser le potentiel d'éclatement d'un autre intervalle de décharge dans la même enveloppe de tube, Dans un dis- positif connu, il est prévu un intervalle de décharge principal entre une anode principale et une cathode et un intervalle de déclenche- ment entre une anode auxiliaire et ladite cathode.
L'anode auxili- aire est beaucoup plus près de la cathode que l'anode principale, de sorte que la tension d'éclatement initiale de l'intervalle de déclenchement est considérablement inférieure à celle de l'inter- valle principale L'intervalle de déclenchement est utilisé pour abaisser la tension d'éclatement, c'est-à-dire pour "amorcer" l'in- tervalle principal, grâce à un couplage par ionisation.
Il est également bien connu que lorsqu'une tension d'écla- tement est appliquée à un intervalle, l'ionisation a lieu en un temps très court qui s'exprime en microsecondes. Si la tension entre
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les bords d'un intervalle de décharge est éliminée, la désionisation n'est complète qu'après une période de temps notable qui peut par- fois s'élever à plusieurs millisecondes.
Le phénomène du couplage par ionisation a été utilisé, d'autre part, pour établir un tube à décharge électronique à cathode froide comportant une série d'intervalles ordonnés dans lesquels un intervalle de "démarrage" est conçu de telle façon que sa tension d'éclatement soit plus faible que celle des autres, de sorte qu'une tension récurrente appliquée successivement à chaque intervalle ou à tous les intervalles simultanément allume d'abord l'intervalle de démarrage puis les autres dans leur ordre. En raison du temps de désionisation fini, il n'est pas nécessaire qu'un intervalle d'amor- çage soit le siège d'une décharge simultanément à l'application de la tension récurrente à un intervalle adjacent.
De cette manière, un tel tube à "décharge séquentielle", suivant l'expression par la- quelle on peut le désigner , peut être actionné par un train d'im- pulsions appliqué entre une anode commune sous forme de plaque ou de fil et une série de cathodes, chacune d'elles étant montée indé- pendamment ou formant les saillies d'une plaque ondulée en face de l'anode ou encore sous la forme de tiges montées sur une plaque ou sur un fil commun à la manière des dents d'un peigne, La distance explosive d'un intervalle donné (en général le premier) est plus courte que les autres, Dans ces conditions, le premier intervalle ou intervalle de démarrage peut être allumé par la premier impulsion, cependant que la seconde impulsion allume à nouveau l'intervalle de démarrage et, simultanément, l'intervalle immédiatement adjacent.
La troisième impulsion allume les trois premiers intervalles et ainsi de suite. D'autre part, si une batterie d'entretien est reliée aux bords des intervalles après allumage, chaque intervalle entretien indéfiniment sa décharge; de cette manière un tel tube à décharge séquentielle peut être utilisé avec des circuits convenables pour extraire des renseignements ou pour rétablir les conditions initiales en ce qui concerne l'ionisation comme dispositif de comptage ou de
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renseignement.
On a constaté qu'avec un couplage par ionisation serré la tension d'éclatement d'un intervalle peut être réduite à la tension d'entretien de cet intervalle ou même à une valeur inférieure à cette dernière tension et que l'étalement de l'ionisation à partir d'une décharge s'effectue à une vitesse déterminée qui dépend des condition: régnant dans le tube à décharge. Ces phénomènes ont été utilisés pour établir des tubes à décharge séquentielle dans lesquels, après l'établissement de la décharge de l'intervalle de démarrage, les autres intervalles d'une série peuvent s'allumer automatiquement à des intervalles de temps déterminés, ce qui constitue un moyen de génération de train d'impulsions.
Dans les deux types de tubes à décharge séquentielle indi- qués ci-dessus, après l'allumage de tous les intervalles d'un ensem- ble, il est nécessaire de prévoir des dispositifs d'extinction des décharges. En conséquence, la présente invention prévoit un tube qui, dans des conditions convenables, est à auto-extinction. Un tube conforme à certaines caractéristiques de l'invention comporte un ou plusieurs intervalles de décharge, chacun d'eux étant formé par une paire d'électrodes dont l'une présente une surface de décharge rela- tivement réduite par rapport à l'autre et un autre intervalle de décharge formé par une paire d'électrodes dont l'une présente à 1' autre une surface de décharge importante par rapport à la surface correspondante d'une autre paire d'électrodes quelconque.
Sous un aspect différent, l'invention envisage un tube à décharge électronique à atmosphère gazeuse et à cathode froide du type à décharge séquentielle comportant une série de cathodes et une ou plusieurs anodes associées et une autre cathode présentant à une anode associée une surface de décharge importante par rapport à la surface correspondante des cathodes de ladite série.
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
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de ladite invention.
La figure 1 est un schéma utile à l'explication du phéno- mène utilisé dans l'invention.
La figure 2 est une représentation schématique d'un dispo- sitif et d'un montage conformes à certaines caractéristiques de 1' invention.
La nature de l'effet de relaxation, bien que son utilisa- tion soit bien connue, demande peut Être une brève explication. On considérera donc l'exemple représenté sur la figure 1 où un tube à décharge 1, une anode 8 et une cathode 3 sont montés en série avec une batterie 4 et la combinaison en parallèle d'une résistance 5 et d'un condensateur 6. On supposera, d'autre part, que la tension de la batterie peut Être élevée de façon continue à partir d'un certain niveau situé nettement au-dessous du potentiel d'entretien du tube particulier considéré. A l'origine, pour de faibles tensions, un courant négligeable passe entre les électrodes, Le courant infime qui passe est uniquement du aux électrons libres qui sont normalement présents.
Une ionisation négligeable a lieu, A mesure que la ten- sion s'élève et suivant la distance explosive, la pression et la na- ture du gaz et la matière de l'électrode, le courant reste encore infime jusqu'à ce que le potentiel d'éclatement de cet intervalle soit atteint. L'ionisation s'établit alors et une décharge a lieu.
Si la résistance 5 est grande par rapport au potentiel de la source 4, dès que la décharge a lieu, cette résistance limite le courant de décharge à une valeur inférieure à celle nécessaire à l'obtention d' une ionisation suffisante pour maintenir la décharge et le tube s' éteint.
Le condensateur 6 retarde l'élévation du courant du tube et, par conséquent, augmente la durée d'extinction mais la valeur de la capacité de ce condensateur n'est pas un facteur impératif.
Sur la figure 2, le dispositif 1 comporte comme anode une plaque ou tige 2 et comme cathode une plaque à profil en forme de dents de scie 3 formant une série d'intervalles de décharge et compor-
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tant à l'une de ses extrémités un intervalle de décharge plus étroit 7 et, à son autre extrémité, un prolongement uni 8 tel que la pro- jection de la surface de ce prolongement uni sur l'anode soit beau- coup plus importante que la projection de la surface de tous les autres intervalles normaux, Une batterie 4 en série avec un réseau résistance-capacité en parallèle, est appliquée entre la cathode et l'anode.
Les valeurs de la résistance 5 et de la capacité 6 sont choisies de telle façon qu'il soit possible d'entretenir toutes les décharges à l'exception de celle qui a lieu à travers le prolongement 8 qu'on désignera par l'expression "dispositif de relaxation" sans qu'aucune relaxation n'ait lieu ou sans réduction du potentiel appli- qué au-dessous de la valeur nécessaire à l'entretien des décharges.
Le condensateur d'arrêt 9 et la résistance 10 constituent des organes d'application à l'anode d'une impulsion de démarrage provenant de la borne 11. Un transformateur d'impulsions 12 est inséré dans le cir- cuit de cathodes. Dans ces conditions, en réponse aux impulsions de démarrage, une décharge s'établit entre les bords de chacun des in- tervalles successivement, en partant de l'intervalle 7@ Finalement, tous les intervalles, à l'exception de celui formé par 8 et 2 sont le siège d'une décharge.
Après un nouvel intervalle de temps, le dis- positif de relaxation commence à être le siège d'une décharge, Etant donné que sa surface est beaucoup plus grande que la projection de la surface des autres intervalles de décharge, le courant s'élève brus- quement, de sorte que la résistance 5 provoque un effet de relaxation.
En conséquence, toutes les décharges sont éteintes, et le tube reste inactif jusqu'au moment où la charge du condensateur 6 s'est dissipée.
Le train d'impulsions produit par le dispositif 1 est appliqué à un autre circuit à partir des bornes de l'enroulements secondaire du transformateur 12.
Différentes combinaisons et utilisations possibles d'un dispositif de ce genre apparaîtront clairement à l'homme de l'art.
La forme de dispositif de relaxation décrit ci-dessus con- vient à un grand nombre d'usages. D'autres formes dans lesquelles
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le dispositif de relaxation constitue une structure disti@cte peu- vent également être utilisées.
D'autre part, 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 ladite invention.