<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES A DECHARGES ELECTRONIQUES
La présate invention se rapporte à des tubes à décharge électronique à remplissage gazeux et à cathode froide du genre dans lequel la tension d'allumage d'un espace ou intervalle de décharge est réduite par la présence d'une décharge en un espace voisin de la même enveloppe.
Suivant un des aspects de l'invention, on a prévu un tube de ce genre comprenant au moins une paire d'espaces ou intervalles de décharge, et dans lequel, sous l'influence de tensions convena- bles d'allumage, des produits d'ionisation peuvent se déplacer du premier espace vers le second plus facilement que du second espace vers le premier, de manière que la tension d'allumage du deuxième espace peut !âtre réduite par la décharge du premier espace, tandis que la, tension d'allumage de ce premier espace est pratiquement in- dépendante de la tension de décharge ou de la tension d'anodedu second espace.
<Desc/Clms Page number 2>
Suivant un autre aspect, l'invention prévoit un tube du genre indiqué renfermant au moins une paire d'espaces de décharge, dans lequel la décharge au premier espace de la dite paire peut ré- duire la tension d'allumage du deuxième espacede la paire d'une valeur plus grande qu'une décharge de même amplitude au deuxième espace réduit la tension d'allumage au premier espace.
Par ce moyen, les décharges au deuxième espace peuvent être conditionnées par la présence ou l'absence de déchargesau premier espace,ces der- nières restant pratiquement indépendantes des décharges au deuxième espace .,
Bien que différentes applications possibles des tubes du genre envisagé peuvent avoir lieu, ceux-ci conviennent particu- lièrement dans le cas de deux ou plusieurs ensembles de décharges en série ou séquentielles pouvant être utilisés dans une seule en- velopp e', tout en présentant entre-eux un accouplement pratiquement unidirectionnel.
Des tubes à décharge séquentielle sont décrits dans notre brevet belge 478.032, et peuvent être définis pour les buts présents comme des tubes à cathode froide ayant un ensemble ou système d'espaces disposés de manière que quand un de ces es- paces est allumé, des produits d'ionisation se déplacent vers l'es- pace voisin et rédisentsa tension d'allumage. De cette manière, des impulsions successives appliquées en commun aux électrodes de l'en- semble peuvent provoquer l'allumage en série ou en séquence des es- paces à partir d'un espace de démarrage donné. Ces tubes peuvent servir par exemple dans les compteurs électriques des machines cal- culatrices ou dans les enregistreurs de messages dans les circuits téléphoniques automatiques.
Si on le désire, un potentiel de po- larisation stable peut être appliqué entre les anodes et les catho- des des espaces de décharge des ensembles séquentiels, de manière qu'un espace, une fois allumé, puisse/rester indéfiniment dans une condition de décharge.. Pour éteindre ces décharges, le potentiel de polarisation peut être supprimé ou réduit en dessous d'une valeur critique de la tension d'entretien, et cela pendant un temps suffi- sant pour que la déonisation soit effective. Ainsi si une grande
<Desc/Clms Page number 3>
vitesse de comptage est désirée, il peut être nécessaire d'utiliser alternativement une paire de tubes, l'un des tubes comptant tandis que l'autre est déionisé.
Dans notre brevet belge 483.045, deux ou plusieurs ensembles de décharges séquentielles peuvent être montés dans une même enveloppe, et arrangés de manière que le couplage par ionisation entre les ensembles puisse permettre qu'un deuxième en- semble compteur puisse succéder à un premier ensemble, tandis que les décharges au premier ensemble sont éteintes.
Appliquée à un tube à décharge séquentielle, l'invention prévoit un tube à cathode froide comprenant au moins deux ensembles d'espaces de décharge, chacun des dits ensembles renfermant une sé- rie de cathodes et une ou plusieurs anodes coopérantes, ce tube étant caractérisé en ce qu'une série de décharges peuvent fonction- ner le long d'un des dits ensembles (A) indépendamment des décharges dans l'autre ensemble (B), tandis que les séries de décharges dans l'ensemble (B) commencent en un de ses espaces déterminés par l'é- tat des déoharges de l'ensemble (A). Dans un tel tube, les ensem- bles de décharges sont établis pour qu'une proportion donnée quel- conque du nombre total d'espaces dans l'ensemble (A) puissent être amenés et maintenus en condition de décharge pour un temps indéfini,
pendant lequel la décharge séquentielle puisse avoir lieu le long de l'ensemble (B) pour prévoir une information quant au nombre d' espaces de l'ensemble (A) qui ont été allumés.
Dans les applications précédentes, aucune distinction n' était faite si l'accouplement entre les espaces de décharge était ionique ou électronique, tous les produits d'ionisation étant dé- signés sous le vooable "ions". Certaines caractéristiques de la présente invention se rapportent au traitement distinctif du dé- placement des ions positifs et des électrons entre les espaces de décharge. Ainsi dans une forme de réalisation de l'invention,par l'application ae potentiels de polarisation convenables, des ions d'un espace A sont déplacés vers un espace B, tandis que les ions de B ne peuvent se déplacer vers un espace A. Dans d'autres formes de réalisation, un accouplement électronique est utilisé ou: un accouplement ionique est négligeable.
<Desc/Clms Page number 4>
Plusieurs formes de réalisation de l'invention sont dé- crites ci-après en se basant sur les dessins ci-joints ; surceux-ci:
La figure 1 montre schéma tiquement un emploi particulier d'un tube conforme à l'invention.
La figure 2 montre schématiquement une vue d'extrémité du tube de la figure 1.
La figure 3 montre un arrangement d'une paire d'espaces ou d'intervalles de décharge ayant entre-eux un accouplement uni- direotionnel.
La figure 4 montre un autre arrangement des électrodes d'une paire d'espaces à décharge couplés unidirectionnellement.
La figure 5 montre une forme de réalisation pratique d' un tube à décharge conforme à l'invention.
Les figures 6 et 7 montrent un autre arrangement d'élec- trodes conforme à l'invention.
La figure 8 est un schéma explicatif d'autres formes de réa -lisation.
Les figures 9 et 10 montrent encore d'autres arrangements d'électrodes suivant l'invention.
Les figures 11 et 12 sont des circuits pour expliquer le fonctionnement de certaines formes de réalisation de l'invention.
Suivant la figure 1, le tube 1, à remplissage gazeux, com- prend deux ensembles d'espaces ou intervalles à décharge 2 et 3, lesquels sont montrés chacun comme ayant une anode commune, respec- tivement 4 et 4' , et quatre cathodes individuelles 5, 5', 6, 6', 7, 7', 8, 8', les chiffres pourvus d*un indice se rapportant à 1' ensemble 3, et les autres à l'ensemble 2. En plus, une cathode sé- parée 9 constitue une cathode d'amorçage et forme un intervalle de décharge avec l'anode 4', de manière que les cathodes 5, 5' peuvent être'les premiers espaces à s'allumer dans les ensembles respectifs.
L'anode 4' est connectée à une source 10 à voltage constant qui est montré sohématiquement comme se composant d'une batterie en série avec une résistance de déoouplage. L'anode 4' est aussi reliée à une borne 11 du circuit d'arrivée de signalisation. Les cathodes
<Desc/Clms Page number 5>
5', 6' et 7' sont représentées connectées à la terre, à travers des résistances individuelles 12 limitant le courant, tandis que la cathode 8' alimente un transformateur d'impulsions 13. Les ca- thodes 5, 6, 7, 8 sont connectées à travers des résistances indi- viduelles 14 à la borne négative d'une source stabilisée 15, dont le pôle positif est connecté à travers l'enroulement secondaire d'un transformateur d'impulsions 16 vers l'anode 4.
Une connexion à la terre est réalisée à travers un contact mobile 15 de la source pour polariser les cathodes 5, 6, 7, 8 positivement, si nécessaire par rapport aux cathodes 5', 6', 7', 8'. La cathode 9 est reliée à la terre à travers une résistance variable 17 et une batterie polarisante 18.. Toutes les aathodes peuvent être faites au moyen de tiges en nickel recouvertes d'aluminium ou autres substances à décharge, excepté à l'extrémité faisant face à l'anode coopérante.
En pratique, les deux ensembles de cathodes sont disposées parallè- lement l'une à l'autre sous les anodes, ainsi qu'il est montré très schématiquement dans la vue d'extrémité de la figure 2. La tension fournie par la source 10 est réglée de manière qu'elle n'est pas suffisante pour provoquer une décharge quelconque aux espaces de l'un ou l'autre ensemble, mais maintiendra une décharge une fois qu'elle est établie. La cathode 9 est arrangée pour une décharge continuelle.
Le circuit fonctionne comme suit : Un train d'impulsions positives, que l'on considérera comme étant des impulsions de mar- quage, est appliqué à la borne d'amorçage du transformateur 16. Ces impulsions doivent 'être limitées en amplitude et en durée de manière que lors de la première impulsion, une décharge se produit entre la cathode 5 et l'anode 4, l'espace de décharge étant en partie excité par la décharge d'amorçage de la cathode 9. Aucun autre espace à décharge ne doit s'allumer lors de cette première impulsion, par suite du voltage de la source 15, cette décharge peut maintenant être maintenue indéfiniment. Une deuxième jnrpulsion provoque l'al- lumage de l'intervalle correspondant à la cathode 6.
Une troisième impulsion provoque la décharge à la cathode 7, tandis qu'une
<Desc/Clms Page number 6>
quatrième impulsion provoque la décharge à la cathode 8. A la borne 11 sont appliqués des trains répétés d'impulsions de forme d'onde générale, ainsi qu'il est montré en 19. Cette forme d'onde comprend une série d'impulsions positives suivies d'une impulsion négative. Les impulsions positives créent des décharges aux espa- oes de l'ensemble 3, qui sera désigné sous le nom d'ensemble comp- teur, tandis que l'impulsion négative maintient l'anode 4' sous la tension d'entretien pour un temps suffisant pour amener l'extinc- tion de toutes les décharges de cet ensemble. Les impulsions po- sitives peuvent être chacune modulées en durée ou en largeur, et peuvent avoir une largeur moyenne d'un microseconde.
La vitesse de répétition pour les impulsions positives à la borne 11 peut être de l'ordre de 100 Kc/s, tandis que les impulsions de marquage peuvent être appliquées au transformateur 16 à la vitesse de 1 2 cy -clés par seconde. On suppose que chacune des impulsions positives appliquées à l'ensemble compteur est associée avec un chemin défini d'ondes vocales. On suppose maintenant que deux impulsions so,nt appliquées au transformateur 16. Ces impulsions doivent amener l'allumage des cathodes 5 et 6, et rester allumées. Maintenant quand le première impulsion du train 19 est appliquée à la borne 11, les deux espaces associés avec les cathodes 5' et 6' s'allument, si l'arrangement est tel que l'ionisation des espaces de marquage amorce les espaces de comptage immédiatement adjacents.
La deuxième impulsionprovoquera ainsi une décharge à la cathode 7', et la troi- sième impulsion allumera la cathode 8'. De la décharge en 8' appa- raîtra une impulsion correspondante aux bornes secondaires du trans- formateur,13. La quatrième impulsion et la dernière impulsion n'ont aucun effet, puisque toutes les cathodes de l'ensemble de comptage sont déjà allumées. L'impulsion négative éteint alors les décharges et la séquence est répétée. Ainsi dans chaque train successif d' impulsions, la troisième impulsion apparaît aux bornes de sortie du transformateur 13. De la même manière, quatre impulsions de marqua -ge sont par exemple appliquées à l'enroulement primaire du trans- formateur 16. La première impulsion du train 19 apparaîtra à la
<Desc/Clms Page number 7>
cathode de sortie 8' .
En général, si le tube a m espaces à décharge dans les ensembles compteur et de marquage, et si n impulsions de marquage sont appliquées, (n - m + 1) impulsions apparaîtront à la cathode de sortie. De plus, et cela est un des principaux objets du circuit décrit, si à travers une interférence, ou pour quelque autre cause, la séquence compteur est inversée sur un train quelconque, cela sera corrigé pour le train suivant à cause que les moyens sélecteurs (les impulsions de marquage) créent une condition de sélection permanente.
On doit comprendre que le circuit montré figure 1 a été seulement envisagé pour une explication générale, mais en principe d'autres arrangements de circuits peuvent être réalisés. Semblable- ment diverses modifications à l'arrangement des électrodes du tube 1 sont possibles, comme par exemple de prévoir une connexion inté- rieure commune pour les cathodes 5, 6, 7 et 8. ,
On peut considérer maintenant les difficultés pratiques que l'on peut rencontrer avec le tube à décharge avant qu'un circuit,tel que celui qui a été décrit, puisse fonctionner.
En premier lieu, il y a une grande différence entre les vitesses de fonctionnement requises pour les deux ensembles d'espaces à décharge dont un doit fonctionner à une vitesse de marquage (12 cycles par seconde) et l'autre à une vitesse de répétition d'impulsions de 100 Kc/sec.
Ainsi que cela a été expliqué dans notre brevet belge 478.032, les dimensions d'espaces et d'intervalles dans les tubes à décharge séquentielle sont largement déterminées par la vitesse de comptage requise. D'autre part, afin de prévoir l'accouplement entre les espaces de décharge dans les deux ensembles, l'espace de décharge doit être le même pour chacun. Afin d'éviter que l'allumage sé- quentiel , dû à l'étalage d'ionisation sans le potentiel addition- nel fourni à l'espace de décharge par les impulsions de signalisa -tion, et appelé allumage automatique, ne se produise, les espa- cements entre les cathodes dans l'ensemble de marquage doivent être ,rendus aussi grands que possible, et les courants de cathode aussi faibles que possible pour un mélange de gaz et un voltage d'impulsi -ons donnés.
Avant d'envisager les dimensions convenables à donner
<Desc/Clms Page number 8>
aux espaces de décharge, il convient de considérer les autres difficultés rencontrées.
Un suppose que l'on doive satisfaire au problème de pré- @ voir une paire d'ensembles de décharges ayant des espacements sem- blables entre cathodes, mais capables aussi de satisfaire un fonc- tionnement individuel à des vitesses de comptage largement diffé- rentes. On doit maintenant envisager la question des effets d' interréaction entre les deux ensembs à décharges quand ils fonc- tionnent simultanément. Le premier problème est celui de l'amor- cage des espaces de décharge de l'ensemble compteur par les décharge maintenues à l'ensemble de marquage, sans décharge à l'ensemble de comptage amorçant l'ensemble de marquage* et ainsi accroissant la tendance d'allumage automatique, ou une condition d'enregistre- -ment instable dans l'ensemble de marquage.
Ainsi on considère le cas quand une action de 2 a été créée dans l'ensemble de mar- quage. L'allumage doit être maintenu sur les cathodes 5 et 6 de l'ensemble 2. Comme pendant le train d'impulsions de comptage appliqué à l'ensemble 3, les cathodes 7' et 6'sont allumées, il y a danger que ces décharges puissent amorcer l'un ou l'autre ou les deux derniers intervalles de l'ensemble 2, de sorte que des décharges à cet ensemble tendent à se créer avec la séquence de décharge à l'ensemble 3. Un remède dans ce cas peut être obtenu en polarisant les cathodes de l'ensemble 2 de manière qu'elles sont toujours positives par rapport à celles de l'ensemble 3.
De cette manière des ions positifs auront une tendance à être attirés vers la cathode de potentiel plus faible, tandis que les électrons auront tendance à se maintenir vers le chemin de déchar- ge direct de la cathode à l'anode. Cependant, cela tend à aggra- ver une autre difficulté, celle d'un couplage transversal. Dès lors on doit empêcher que des décharges aient lieu entre par exem- ple la cathode 7 et l'anode 4', ou entre la cathode 7' et l'anode 4, autrement un allumage automatique peut se produire sur l'ensem- ble de comptage. Une considération soignée doit donc être faite à ces problèmes, et la présente invention permet de la solutionner en grande partie.
<Desc/Clms Page number 9>
On considère maintenant la figure 2 qui donne une vue d'extrémité du tube décrit en connexion avec la figure 1, et en particulier le système d'espace double. Dans ce but, les anodes 4, 4' et les cathodes 5, 5' peuvent représenter les électrodes d'une paire quelconque d'espaces à décharge ayant des propriétés d'accouplement unidirectionnel suivant la présente invention, mais leurs positions relatives, telles que. montrées, ne sont pas nécessairement celles observées dans un tube réel. Les systèmes montrés figure 2 présentent quatre chemins de décharge principaux, à savoir : leschemins directs 5-4, et 5'-4' , et les chemins trans -versaux 5-4' et 5'4. Représentons par V4 5 ,V4'5' et V4 5', V415 les tensions d'entretien pour'ces chemins.
D'une manière approximative on peut établir que la tension d'entretien Vm pour des espaces de décharge de différentes longueurs varie en concor- dance avec une équation de la forme
Vm=Vo+kd ou K et Vo sont des constantes et d est la longueur de l'espace de décharge. Puisqu'ilfaut que les espaces 4-5 et 4'-5 restent allumés une fois qu'une décharge s'est établie, des voltages de batterie extérieurs peuvent être prévus pour assurer les poten- tiels de polarisation de V4 5 et V4'5' à travers les intervalles 4-5 et 4'5'. Afin d'assurer qu'aucune décharge ne peut être nain- tenue dans l'entrefer 4'-5', on doit avoir
V4 5' > V4'5'+ P4 et V4'5 < V4 5 ou P4 est le voltage d'impulsion appliqué à l'anode 4. Une expres- sion semblable se rapporte à l'intervalle 4-5'.
Ainsi pour une va- leur donnée de P4, la distance minimum d4'5 est déterminée, ainsi que la valeur maximum de d4 5'.
Considérant le fait que l'on veut polariser la cathode de marquage positivement par rapport à la cathode de comptage afin de rendre l'accouplement d'ionisation de l'intervalle marquage-comptage plus grand qu'en direction inverse, les considérations précédentes conduisent en général à des longueurs d'intervalles différentes pour le comptage et le marquage. Une autre méthode pour obtenir
<Desc/Clms Page number 10>
les relations voulues entre les électrodes est de décaler les con- ducteurs d'anode de manière que les intervalles 4-4 et 4'-5' ne soient pas plus longtemps en parallèle l'un avec l'autre.
Dans la détermination de l'accouplement unidirectionnel, on se sert du fait que pendant la décharge une grande part de la chute de tension entre l'anode et la cathode a lieu dans l'espace sombre de la cathode qui s'étend, dans les tubes considérés, sur une très faible distance. Dans et autour de l'étincelle de la ca- thode, il y a une charge d'espace ionique, tandis que le courant de la cathode à cette région est largement électronique. Ainsi si la cathode de l'intervalle de comptage ne peut être atteinte par l'anode de l'intervalle de marquage, il y aura un minimum d'ac- couplement électronique dans la direction intervalle de comptage -intervalle de marquage, tandis qu'en faisant la cathode de mar- quage positive par rapport à la cathode de comptage, des ions ten- dent à se déplacer de l'intervalle de marquage à celui de comptage.
Un arrangement préféré pour les intervalles de comptage et de marquage est montré sur la figure 3 où les dimensions sont largement exagérées afin de mieux faire ressortir les caractéris- tiques principales. Toutes les électrodes sont en nickel, les ano -des étant formées de fils ronds s'étendant sur la longueur de chaque ensemble, et les cathodes étant formées de tiges d'un mm. de diamètre recouvertes d'aluminate, excepté pour les surfaces de décharge réelles 20,20'. La surface 20' de la cathode 5' est in- clinée de manière à tre protégés, parie bord supérieur, de l'ano- de 4. L'anode 4' est disposée pour être perpendiculaire à la surface 20', tandis que les deux intervalles sont décalés en position verti- cale l'un par rapport à l'autre.
Pour un mélange de gaz de 92% de néon, 7% d'hydrogène et 1% d'argon à une pression de 100 mm. de mercure, et pour des vitesses de marquage et de comptage de 12 cycles/seconde et 100 Kc/s respectivement, les cathodes sont placées aveo leurs centres à 2 mm, tandis que les intervalles 4-5 et 4'5' ont chacun 1 mm. de long. La séparation entre cathodes le long des deux ensembles peut être de 1 mm.
<Desc/Clms Page number 11>
Un autre arrangement est montré sur la figure 4, dans le -quel la cathode 5 protège effectivement l'anode 4 de la cathode 5', et par suite empêche l'accouplement électronique de l'intervalle 4'-5' de l'intervalle 4-5.
Une construction pratique pour un tube à décharge conforme à l'invention, est indiquée sur la figure 5. Dans cet arrangement, il y a deux ensembles de cathodes 21 et 22 comprenant chacun quatre tiges 23 en nickel d'un diamètre de 1 mm, soudées à des supports 24 dans une enveloppe 25 en verre. Les tiges-cathodes sont espacées et constituent des moyens de support pour une paire de disques 26 et 27 en mica. Ceux-ci supportent à leur tour des tiges 28 aux- quelles deux disques en mica 29 et 30 sont fixés. Les disques en mica supérieurs maintiennent les deux anodes 31 et 32 qui sont faites de tiges en nickel pliées suivant les trois côtés d'un rectangle, et logées dans les disques 29 et 30. Des conducteurs pour les deux anodes partent des chapeaux supérieurs 33 et 34.
L'arrangement général des électrodes est semblable à celui indi- qué sur la figure 4. Les tiges 23, dans chaque ensemble de cathodes, sont espacées de 3 mm de centrer centre, tandis que la longueur d'intervalle entre l'anode 31 et les cathodes de l'ensemble 21 est de 1 mm. La longueur d'intervalle pour l'ensemble 22 est de 1. 5 mm.
L'ensemble 21 est espacé de 4 mm. de l'ensemble 22. L'anode 32 est verticalement au-dessus de l'ensemble 22, tandis que l'anode 31 est légèrement déplacée. Les surfaces de décharge des tiges 23 sont plates et polies électrolytiquement, tandis que toutes les autres surfaces, et les conducteurs intérieurs, excepté les anodes 31 et 32 et leurs fils de connexion, sont recouverts d'aluminate afin d'em- pêcher des décharges indésirables. Après que le vide a été fait à travers la tubulure 35, le tube est rempli du mélange de néon, d'hydrogène et d'argon précédemment mentionné.
Dans cetube particulier, aucune anode d'amorçage séparée n'est prévue, puisque le tube est construit pour un fonctionnement sur trois chemins, et une cathode d'extrémité de l'ensemble 21 ou de l'ensemble 22 peut 'être utilisée dans ce but.
<Desc/Clms Page number 12>
Dans les arrangements jusqu'ici décrits, l'invention a été réalisée par des moyens de formes géométriques convenables pour les intervalles ou espaces de décharge. On doit observer que cela ne permet que des tolérances plutôt restreintes à la fois dans la construction du tube et dans les conditions de fonctionnement des circuits. Dans les arrangements maintenant décrits, des éléments nouveaux de construction sont envisagés, et il en résulte une sim- plification dans la construction et une tolérance plus grande.
Comme cela a été mentionné précédemment, une difficulté principale avec l'accouplement unidirectionnel entre les interval- les de décharge est le fait d'un allumage transversal entre une anode d'un intervalle et la cathode de l'autre. Cette difficulté d'allumage transversal peut être annulée comme dans les arrangements précédemment décrits par l'une ou l'autre des deux cathodes agissant comme écran. On a trouvé qu'une méthode plus directe consiste à in- terposer un écran isolant entre les deux intervalles, laissant un chemin direct entre les deux cathodes, de sorte que l'accouplement d'ionisation peut avoir lieu, cet accouplement étant rendu unidi- rectionnel en polarisant une cathoae par rapport à l'autre.
Un tel arrangement, qui donne satisfaction dans un tubetel. que celui mon- tré figure 1, est représenté sur la figure 6.dans laquelle les intervalles 36 et 37 sont de longuets égales, tandis qu'une feuil- le de mica 39 est interposée entre les anodes 40 et 41. Le mica ne doit pas s'étendre jusqu'au niveau des sammets des cathodes 42 et 43. Dans un tube satisfaisant, semblable à celui montré figure 5, la feuille de mica se prolonge de 2 mm en dessous du niveau des anodes et à 0.5 mm du niveau des surfaces de décharge des cathodes, les deux intervalles de décharge étant espacés de 2 mm centre à cen -tre, tandis que les tiges des cathodes des ensembles individuels de décharge sont monté'esà 3 mm centre à centre.
On a tm uvé que des résultats encore meilleurs sont obtenus avec de faibles effets sur l'accouplement d'ionisation, si la feuille du mica est prolon- gée entre les cathodes et si une ouverture est laissée justement suffisante pour une décharge entre cathodes. Cet arrangement est
<Desc/Clms Page number 13>
montré sur la figure 7 dans laquelle les électrodes sont indiquées par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 6, tandis qu'une feuille de mica a un trou circulaire 45 en ligne aveo les sommets des cathodes 42 et 43 et de même diamètre que les surfaces de décharge.
On petit obtenir une amélioration considérable dans l'ao- oouplement unidirectionnel en utilisant un accouplement électro- nique comme opposé à un accouplement ionique. Pour faciliter la compréhension de ce phénomène, on doit considérer l'effet du champ électrique dans la région d'une décharge incandescente, si une pla -que conductrice est placée parallèlement à l'intervalle de décharge et maintenue à un certain potentiel compris entre celui de l'anode et de la cathode de l'intervalle . La figure 8 montre approximati- vement la manière suivant laquelle les surfaces équipotentielles sont réparties sous des conditions de décharge statique.
L'anode 40 et la cathode 42 sont pol ari sée s de manière à maintenir une dé- charge entre elles, une plaque conductrice 46 étant parallèle à l'intervalle 40-42.et étant maintenue à un potentiel inférieur à celui nécessaire pour maintenir une décharge de la cathode 42.
Comme cela a été précédemment expliqué, plus la chute de potentiel anode-cathode est localisée,¯ plus une distance très courte de la surface cathode est nécessaire. Des courbes équipotentielles 47 sont montrées sur la figure 8, beaucoup plus éloignées de la sur- face de cathode qu'elles ne seraient en pratique, mais le diagram- me doit montrer comment elles sont déformées par le voisinage de la plaque 46. En particulier il y a un gradient de potentiel escarpé près de' la cathode sur la plaque adjacente latérale 46.
En conséquence le chemin de décharge lui-marne est considérable- ment déformé, ainsi qu'il est montré par les lignes pointillées 48. Quelques électrons de la surface de la décharge de la cathode tendent de se diriger vers la plaque 46. En particulier, si une ouverture 49 est percée à travers la plaque en opposition au gra- dient de potenti el le plus escarpé, et si un champ accélérateur
<Desc/Clms Page number 14>
est créé sur l'autre côté de la plaque, des électrons tenteront à passer à travers les trous et en direction du gradient du ohamp accélérateur.
Pour une épaisseur donnée de la plaque 46, et pour une distribution donnée du potentiel à gauche de la plaque, il y a une valeur critique du champ d'accélération, ou plutôt du gra- dient de ce champ, vers la droite de la plaque sous laquelle le nombre des électrons qui pénètrent par l'ouverture 49 est négli- geable, et au-dessus duquel un flux projeté est obtenu.
En appliquant ce phénomène au problème de l'accouplement unidirectionnel, on a trouvé qu'un haut degré d'accouplement est obtenu en utilisant un arrangement d'électrodes, tel que montré figure 9, dans lequel des anodes 40 et 41, correspondant aux anodes 42 et 43, forment une paire d'intervalles de décharge, comme dans les exemples précédents, mais la plaque 46 placée plus près de l'intervalle 40-42 que de l'intervalle 41-43 modifient ces inter- valles excepté pour l'accouplement à travers l'ouverture 49.
L'ar- rangement peut être tel que la décharge dans l'intervalle 40-42 est virtuellement indépendante des conditions de l'intervalle 41-43, mais que quand une tension d'impulsion suffisamment haute est ap- pliquée à l'anode 41, les électrons se déplaçant dans le chemin 50, ionisent l'intervalle 41-43.. D'autre part, l'arrangement peut aussi être fait de manière que des décharges aient lieu à l'intervalle de comptage 41-43 sans amorcer l'intervalle de marquage 40-42.
Un tube à décharge séquentielle, utilisant un arrangement d'électrodes tel que décrit en référence avec la figure 9, a été utilisé aveo succès, mais une description plus complète d'un arran- gement préféré sera donné plutôt qu'une discussion détaillée de 1' arrangement de la figure 9. Sur cette figure, la plaque 46 sert seulement comme électrode auxiliaire aux intervalles 4C-42 et 41-43. un a cependant trouvé qu'il est possible d'omettre l'anode 40 et de faire fonctionner la plaque 48 comme une anode de marquage. L'ar- rangement préféré est montré sur la figure 10, et un schéma des circuits est indiqué sur la figure 11. Sur la figure 10, une anode de comptage 41 est indiquée avec les cathodes de comptage 43 comme
<Desc/Clms Page number 15>
précédemment décrit.
Les cathodes 42 constituent les cathodes de l'ensemble de marquage, etont montées perpendiculairement à la plaque 46, tandis que les cathodes 43 sont parallèles à celle-ci.
Les cathodes individuelles correspondantes 42 et 43 sont montées de manière qu'un plan perpendiculaire au plan du dessin passe à travers une cathode 42, une ouverture 49, et la cathode corres- pondante 43 légèrement en dessous de la surface supérieure de cette dernière. Sur la face latérale des cathodes de marquage,-une pla- que 46 est placée derrière une feuille de mica 51 présentant des ouvertures 52 ayant approximativement deux fois le diamètre des ouvertures 49 et exposant une surface annulaire de la plaque 46 opposée à chaque cathode de marquage. Le but de la feuille de mica 51 sera expliqué plu& loin, son emploi n'étant pas essentiel à l'invention, mais elle est préférable quand des fréquences de répétition d'impulsions de marquage basses sont employées.
Dans le circuit de la figure 11, les électrodes sont dési- gnées par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 10 Chaque cathode de comptage 43 est reliée à la terre à travers une résistance 53, la cathode de sortie comprenant aussi un transfor- mateur d'impulsions non montré, ou un autre dispositif convenable pour faire passer l'impulsion de décharge vers un autre circuit.
L'anode de comptage 41, qui dessert tous les intervalles à déclarge de comptage et de marquage, est reliée directement à la cathode d'un dispositif 54 dont l'anode est reliée à une source convenable 55 de polarisation. La grille du dispositif 54 est alimentée par un voltage à impulsions de forme d'onde semblable à celle montrée en 56, qui cependant représentela forme d'onde de l'anode 41. La plaque d'anode 46 de marquage est maintenue à une tension positive stable V2 par rapport à la terre, au moyen de la batterie 57. La cathode 42 est reliée via une résistance 58 au conducteur 59 qui se connecte aux résistances de cathodes de marquage restantes. Du conducteur 59 une connexion a lieu à travers une source stabilisée 60 de courant continu, vers l'enroulement secondaire d'un trans- formateur 61 et l'anode 46.
La source 60 sert de batterie d'entretien
<Desc/Clms Page number 16>
pour * ensemble de marquage et prévoit une tension moyenne cons- tante V3 entre l'anode 46 et le conducteur 59. Des impulsions de marquage sont fournies à travers l'enroulement primaire du trans- formateur 61vers la borne 62. L'anode 41 est maintenue par le courant de cathode de 54 à un potentiel V1 à courant continu par rapport à la terre qui est accru à Vl + P pendant les impulsions de oomptage. Le train d'impulsions de comptage 56 contient une impulsion négative 63 d'extinction dans le but d'éteindre les décharges à l'ensemble de comptage après chaque cycle d'opérations.
Suivant un mode de fonctionnement, des intervalles de décharge d'amorçage individuels (non montrés), tels que ceux dé- crits en connexion avec la figure 1, sont prévus à la fois pour les ensembles de comptage et de marquage. L'amplitude P est alors a- justée de manière que l'ensemble de comptage fonctionne normalement sans que des décharges aient lieu à l'ensemble de marquage. Les po- tentiels Vl et V2 sont choisis de manière qu'en l'absence d'impul- sions de comptage, aucun courant ne passe des cathodes de marquage quand les intervalles correspondants sont déchargés. En d'autres termes, le gradient de potentiel entre 46 et 41 est insuffisant pour faire passer des électrons à travers les ouvertures 49.
Cela est aidé en ayant les cathodes 43 environ un millimètre au-dessus du niveau des ouvertures respectives 49, de manière qu'elles ten- dent à créer un ohamp retardateur. Cependant, pendant les impul- sions de comptage, le potentiel accru de l'anode 41 est disposé pour être suffisant pour amener du courant à travers quelques ou- vertures 49 opposées à une décharge de la cathode de marquage.
Le potentiel V1 + P- V2 doit alors être plus grand que la chute de tension de l'anode pour un intervalle de longueur d, et ayant l'arrangement géométrique montré figure 10, ou d est la distance entre 41 et l'ouverture correspondante 49. Un flux d'électrons passe alors entre la cathode 42 et l'anode 41, ionisant l'inter- valle 41-43, de sorte qu'une décharge a lieu, si l'intervalle est ionisé ou non, par suite de la décharge dans un intervalle de comptage voisin (ou en un intervalle d'amorçage). Ainsi à la...
<Desc/Clms Page number 17>
première impulsion du train 56, ces intervalles de comptage oppo- sés aux intervalles de marquage s'allumeront, les intervalles de comptage restants, s'il y en a, s'allumant en série normale aux impulsions successives du train de comptage.
A première vue les intervalles de marquage non influencés, peuvent être allumés par les potentiels d'impulsions appliqués à l'anode 1. Cela peut arriver si une tension stable V1 + P est ap- pliquée à l'anode 41. Cependant on doit se rappeler que pour une décharge dans un gaz, la différence de potatiel de l'intervalle doit être appliquée pendant une durée' définie (délais de formation) avant que l'énergie dans l'intervalle n'ait atteint une valeur suf- fisante pour provoquer la décharge. L'amplitude P est choisie de manière que le délai de formation pour l'intervalle 41-42 est plus long que la durée d'une impulsion de oomptage. Les intervalles de l'ensemble de marquage ne peuvent alors être allumés par les impul- sions de comptage.
D'autre part quand un intervalle de marquage se décharge, aucune autre énergie n'a besoin d'être fournie par le potentiel de l'anode 41, autre que celle requise pour faire passer suffisamment d'électrons à travers l'ouverture 49 afin d'ioniser l'intervalle 41-43. Il n'y a alors virtuellement aucun délai de formation compris dans le prolongement de la décharge de la plaque 46 à l'anode 41.
Par suite de la haute fréquence de répétition des impulsion de comptage, et du fait que les distances d'intervalles sont choisie- pour s'adapter à la vitesse de marquage plus lente, aucune difficulté n'a lieu dans l'ensemble de comptage due à l'allumage automatique.
Cette difficulté tend cependant à avoir lieu dans les ensembles de marquage pour les causes suivantes :
1 - Le courant passant vers l'anode 41 à travers l'ouver- ture 49 tend à accroître l'accouplement d'ionisation le long du côté de marquage du tube .
2 - En l'absence de feuille de mica 51 un accouplement d'ionisation a lieu entre les intervalles de l'ensemble de marquage, dès le fonctionnement de l'ensemble de comptage. Cela provoque, en
<Desc/Clms Page number 18>
une forme légèrement différente, un retour au problème original mentionné dans le cas des figures 1 à 5. Le fait que l'anode est une plaque au lieu d'être un fil complique le problème, car il y a un champ moins concentré à travers l'intervalle anode-cathode de l'ensemble, et dès lors une diffusion plus large des produits d'ionisati on.
L'effet produit par (l) est moins sérieux que celui pro- duit par (2), et peut être grandement éliminé par la forme géomé- trique des intervalles et par le champ électrique utilisé. Ce but est matériellement atteint par les dispositions prises en consi- dération des inconvénients mentionnés en (2),. L'accouplement d'i -onisation à long terme se manifeste comme une tendance à l'insta -bilité du nombre marqué enregistré après qu'un tube a été en fonc- tionnement deux ou trois minutes. La prévision de la feuille de mica 51, qui localise la décharge à une région définie de l'anode, constitue une amélioration satisfaisante.
La feuille 51 acquiert un changement statique considérable, particulièrement aux extrémi- tés de l'ouverture 52 entourant l'ouverture 49, et ce changement réduit l'accouplement d'ionisation entre la cathode de marquage, limitant ainsi l'effet mentionné ci-dessus.
Pour éliminer l'effet (l), on peut prévoir par exemple un arrangement de manière que la totalité du courant à l'intervalle de marquage soit transféré de l'anode de marquage à l'anode de comp- tage. Ainsi, avec un champ convenable sur l'autre face de la pla- que, tous les électrons passent à travers l'ouverture 49 plutôt que d'être recueillis par la plaque 46. Cela est indiqué dans le ta- bleau ci-après où les tensions d'électrodes et les courants sont compares.
Dans ce tableau :
IDC désigne le courant de cathode de marquage (électrode
42 figures 10-' et 11)' IDA désigne le courant de l'anode de marquage (électrode
46 figures 10 et 11
<Desc/Clms Page number 19>
ICA désigne le courant de l'anode de comptage (électrode
41 des figures 10 et 11) VCA désigne la tension de l'anode de comptage par rapport à la terre VDA désigne la tension de l'anode de marquage par rapport à la terre
EMI19.1
<tb>
<tb> IDC <SEP> DA <SEP> ICA <SEP> vCA <SEP> VDA
<tb>
<tb> t
<tb> 400 <SEP> <SEP> anp.' <SEP> 400 <SEP> <SEP> amp <SEP> .
<SEP> - <SEP> 160 <SEP> volts <SEP> 100 <SEP> volts
<tb>
<tb> 450 <SEP> " <SEP> " <SEP> - <SEP> 450/ <SEP> amp <SEP> , <SEP> 193 <SEP> " <SEP> 100 <SEP> "
<tb>
<tb>
EMI19.2
550 rt rr ¯6 ,cL " 610 / Il t 260 rt t 100 rr
On peut voir qu'il y a seulement un accroissement de 150 amp. dans le courant de la cathode de marquage pour une impulsion de 100 volts sur l'anode de comptage. Puisque les espacements d' intervalles, qui sont semblables à ceux donnés en connexion avec la figure 5, sont tels qu'il y a seulement une petite variation dans l'accouplement d'ionisation entre les intervalles avec un courant pour les décharges de l'ordre de 400 amp., la tendance d'un al- lumage automatique est largement éliminée.
Il a été mentionné précédemment que dans un mode de fonc- tionnement, les ensembles de marquage et de comptage peuvent être pourvus d'intervalles de décharge d'amorçage pour contrôler le ni- veau d'ionisation général dans les deux ensembles et assurer ainsi que les décharges séquentielles commencent au premier intervalle dans chaque ensemble. Les voltages du train d'impulsions 56 (fig.
Il) sont arrangés de manière que l'ensemble de comptage marche nor- malement en l'absence de décharges sur l'ensemble de marquage. Un tel mode de fonctionnement est satisfaisant quand seulement un pe- tit nombre d'intervalles, par exemple quatre, sont compris dais chaque ensemble. Avec des ensembles ayant un plus grand nombre d'intervalles de marquage et de comptage, on a rencontré certaines difficultés dans l'ensemble compteur par suite du fait que le
<Desc/Clms Page number 20>
niveau général d'ionisation diminue exponentiellement avec la distance de l'intervalle d'amorçage déchargeant d'une manière per- manente à l'extrémité de l'ensemble.
Par conséquent, par suite du phénomène de retard quand plusieurs intervalles de marquage fonc- tionnent, les intervalles compteurs correspondants ne s'allument pas tous exactement au même instant lors de la première impulsion du train 56. On a trouvé qu'il y a une tendance pour eux d'encore s'allumer en séquence, avec comme conséquence de modifier le temps exact auquel l'intervalle de comptage de sortie décharge par suite de la variation du retard.
Si cet effet est important, il est pré- férable d'utiliser un intervalle d'amorçage associé à l'ensemble de comptage. Il s'ensuit alors que le comptage a lieu seulement quand les décharges ont lieu sur l'ensemble de marquage, l'accouple- ment de l'intervalle de marquage à l'intervalle de comptage étant suffisant pour provoquer le procédé de comptage, et en même temps tous les intervalles de comptage opposés aux intervalles de marquage s'allument simultanément.
Quoique les tubes à décharge décrits en référence aux fi- gures 9, 10, 11 sont établis en vue de satisfaire aux conditions d'un tube à décharge séquentielle comme exposé en se basant sur la figure 1, le phénomène compris dans l'accouplement électronique entre les intervalles à travers l'ouverture 49 peut être utilisé avec avantage dans un tube autre qu'un tube à décharge séquentielle. Ainsi les figures 9 et 10 peuvent être prises pour représenter des arrangements d'électrodes pour des tubes ayant de simples paires d'intervalles disposés pour utiliser le phénomène d'accouplement électronique.
Par exemple l'arrangement peut être tel que si l'anode 41 est maintenue à un potentiel constant à courant continu, et si le potentiel de la plaque 46 s'accroît, le courant passant=vers l'anode 41 peut être réduit malgré le courant supplémentaire passant de la cathode 42 à l'électrode 46. Semblablement, si 1 électrode 46 est maintenue à un potentiel stable, et que celui de l'électrode 41 s'accroît, le.courant vers l'électrode 40 diminue. Il s'ensuit que le tube peut être établi pour agir comme une résistance négative.
Dans
<Desc/Clms Page number 21>
plusieurs cas, la cathode 43 peut être supprimée et le tube peut alors être considéré comme une triode ayant une conductance mutuelle négative, l'électrode 41 fonctionnant comme anode et l'électrode 46 comme grille de contrôle, ou vice-versa. Un tel arrangement ne dif- fère pas de celui précédemment décrit en connexion avec les tubes utilisant ce qui est appelé une cathode "Plasma", et dans lesquels un écran perforé restreint la section transversale de la décharge et permet @ aux ions positifs d'avoir lieu dans l'espace anodique, avec comme conséquence des propriétés de résistance négative entre la cathode "Plasma" et l'anode.
Cependant le fonctionnement de oes tubes est très différent de ceux envisagés, et utilise des courants de l'ordre de 50 amp. ou plus comparés avec les microampères et les milliampères qui peuvent être utilisés dans la présente invention.
Dans ce cas, suivant l'invention, on a prévu un tube à dé- charge électrique rempli de gaz, comprenant un intervalle à décharge à cathode froide entre des surfaces d'électrodes solides,et un écran métallique pourvu d'une ouverture et séparant la cathode du dit in- tervalle d'une autre anode ou électrode de contrôle, les électrodes étant arrangées de manière que les électrons de décharge de la dite cathode peuvent être amenés à travers la dite ouverture vers l'autre électrode sous l'influence du champ de polarisation existant entre le dit écran et la dite électrode.
Il est évident qu'un tel tube peut remplir plusieurs fonctions obtenues jusqu'ici avec les valves thermoioniques, et que d'autres électrodes additionnelles peuvent être insérées pour égaler les divers tubes à grilles multiples connus,
Un circuit utilisant un tube conforme à cet aspect de l'in- vention est représenté sur la figure 12. Dans ce circuit, une anode 41 est connectée à travers l'enroulement secondaire d'un transfor- mateur 63 à la borne positive d'une batterie 64, tandis qu'une plaque perforée 46.est connectée via l'enroulement primaire de 63 au pôle négatif de la batterie 64 et au pôle positif d'une batterie 65 dont le pôle négatif envoie du courant vers la cathode 42 à travers la
<Desc/Clms Page number 22>
résistance 58. Une connexion à la terre peut être faite au point indiqué, ou en quelqu'autres points convenablement choisis.
Le fonctionnement de l'arrangement de la figure 12 est le suivant :
Les potentiels des batteries 64 et 65 sont réglés pour main- tenir une décharge entre la cathode 42 et la plaque 46 avec une ex- tension de la décharge vers l'anode 41. Si momentanément le poten- tiel de l'anode 41 s'accroît, le courant de la plaque 46 passant à travers l'enroulement primaire du transformateur 63 décroît. L'ar- rangement est tel que les enroulements de 63 sont polarisés de/ianière que la diminution du courant primaire amène un accroissement dans ke voltage de l'anode 41.
Le potentiel à travers l'enroulement secon- daire accordé s'établit à une valeur limite déterminée par les constantes du circuit et la non-linéarité des caractéristiques cou- rant-voltage du tube, après quoi il diminue et inverse la direction de l'action régénérative entre les électrodes 41 et 46. Des oscil- lations sont ainsi créées à travers le circuit secondaire accordé du transformateur 63, et peuvent être obtenues par exemple d'un en- roulement aocordé 66 couplé aux enroulements primaire et secondaire.
Le transformateur 63 peut être remplacé par un type quelconque con- venable de réseau ou filtre à quatre bornes présentant les propriétés déterminatrices de fréquence nécessaires. On doit observer que pour le fonctionnement du circuit décrit en référence de la figure 12, un courant cathodique considérablement plus élevé est désirable au lieu des 400- 500 ampères mentionnés sur le tableau précédent.
Du courant accru, plusieurs fois plus grand, peut facilement être obtenu en aocroissant la surface effective de la cathode 42 sans produire un accroissement pratiquement correspondant dans les vol- tages VCA et VDA mentionnés au tableau. En vue de transfert com- plet du oouiant entre les électrodes 46 et 41 pour un changement comparativement faible du voltage entre les électrodes, on peut voir que plusieurs autres applications de dispositifs conformes à l'in- vention sont possibles, particulièrement comme limiteurs ou oscil- lateurs de relaxation.
Bien que les principes de l'invention aient étédécrits en connexion avec des exemples bien déterminés, il est évident que cette
<Desc/Clms Page number 23>
description n'est donnée qu'à titre d'exemple et ne limite nulle- ment la portée de l'invention.