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"Diviseur de tension réglable pour voltages élevés".
@ Demande de brevet français du 26 Février 1948 en sa faveur.
Dans de nombreux appareils actuellement en usage, il est nécessaire de disposer de plusieurs tensions continues très élevées, de l'ordre de dizaines de kilovolts, réglables séparé- ment. Il en est ainsi dans les convertisseurs électroniques transformant une image portée par des rayons, auxquels l'oeil est insensible, par exemple infra-rouges, ultra-violets ou X, en une image visible, dans le microscopes électroniques élec- trostatiques à grossissement variable, dans les oscillographes cathodiques et dans les appareils analogues.
En raison des tensions élevées utilisées dans de tels appareils, l'emploi de diviseurs de tension à résistances s'est montré peu satisfaisant. Il est nécessaire en effet d'u- tiliser des résistances extrêmement grandes, de l'ordre de dizaines ou de centaines de mégohms pour éviter une dissipation exagérée d'énergie. La fabrication de telles résistances est malaisée, elles évoluent souvent avec le temps et leur emploi est peu commode. Elles permettent difficilement une variation
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continue des tensions partielles obtenues et sont encombran- tes en raison des précautions nécessaires pour éviter les fuites.
La présente invention a pour objet un nouveau divi- seur do tension, applicable aux tensions élevées ou très éla- vées, réglable de façon continue, ayant un faible encombre- ment , peu coûteux, absorbant une puissance électrique très réduite et permettant des réglages de tension qu'il est im- possible de réaliser avec des résistances.
L'invention utilise les phénomènes dionisation qui se produisent dans un gaz au voisinage d'un conducteur forte courbure portée à un potentiel élevée particulièrement à un potentiel négatif, par rapport à un plateau situé en face d'elle. L'invention utilise notamment l'ionisation obtenue dans de semblables conditions lorsque le conducteur précité est une pointe.
Le diviseur conforme à l'invention comporte au moins un appareil à décharge autonome luminescente normale, dans lequel cette décharge s'établit entre un conducteur à forte courbure, de préférence une pointe, et un plateau, ce conduc- teur et ce plateau étant disposés en regard l'un de l'autre à l'intériue d'un tube étanche rempli d'un gaz do nature et sous une pression telles que la décharge luminescente puisse s'établir sous la différence de potentiel désirée, le divi- seur étant caractérisé en cc qu'il comporte des moyens poir faire varier la différence de potentiel sous laquelle s'éta- blit la-décharge luminescente, les dits moyens consistant en des moyens pour faire varier la distance entre le conducteur et le plateau et/ou la pression du gaz remplissant le tube.
Les ions négatifs créés sont attirés par le plateau ct un
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courant s'établit dès que la tension appliquée est suffisante pour produire l'ionisation.
L'expérience montre que la différence de potentiel entre la pointe et le plateau, pour les intensités de cue- rant habituelles (5 à 100 micoroamères environ), dépend cs- senti cils ment de la distance qui sépare la ointe du plateau, ainsi que de la pression et de la nature chimique du gaz remplissant le tube. Far contre, l'intensité du courant a peu. d'influence, alors qui la différence de potentiel aux bornes d'une résistance serait proportionnelle à l'intensité du courant la traversant.
Il est donc très facile de régler la tension de fa- çon continue si le courant reste dans les limites précédentes.
Il suffit de faire varier la distance: pointe-plateau ou la pression du gaz.
Le diviseur d tension, conforme à l'invention peut com- prendre un et., généralement, plusieurs ensembles : poîutc- platcau, reliés en série. Lorsqu'il s'agit de débits impor- tants, supérieurs à 200 microampères, par exemple, on peut grouper plusieurs ensembles pointe-plateau en parallèle.
On a représenté aux dessins annexés différents exme- ples de réalisation du diviseur conforme à l'invention.
Dans ces dessins : fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un diviseur de tension à deux pointes et deux plateaux ; fige 2 montre schématiquement l'application d'un di- viseur de tension, formé d'un ensemble pointe-plateau et d'un résistance, à l'alimentation d'un convertisseur électronique d'images.
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fig. 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 dans le cas où le diviseur do tension est formé do deux cn- -' semblés pointe-plateau montés en série, fig. 4 est une vue cn (Dupe longitudinale d'un mod de licatin du disur conforme à l'invention. tion du conforme, l'inberion
Le diviseur de tension représenté à la fig.
1 est formé par un tub, en matière isolante 1 dans lequel est pla- cé un premier plateau conducteur mobile 2 relié au pôle posi- tif 3 d'un générateur 4, une pièce centrale conductrice 5 formée d'un plateau 6 et d'une points 7, einfi une pointe con- ductrice mobile 8 reliée au pôle négatif 9 du générateur 4.
En faisant varier la position du plateau mobile 2 et/ou de la pointe mobile 8, on peut donner tout' valeur dsi- r .u prot, des différences de potentiel entre les organes- 2 et 5 d'une part, et 5 et 8 d'autre part, ainsi qu'à ces dif- férences de potentiel elles-mêmes.
Pour que le diviseur de tension fonctionne de façon satisfaisante, il convient que le passage du courant n'y en- traîne, 2 la longue, aucune modification ou altération nuisi- ble. Il est avantageux, dans cebut, de limiter, par des mo- yens connus en eux-mêmes et. pour cette raison, non représen- tés, le débit du générateur 4 à une valeur raisonnable par exempe à une valeur inférieure à 200 microampères, de fa- çon que la puissance dissipée dans le diviseur soit modérée.
Il faut également que le gaz remplissant le diviseur ne donne pas, sous l'action de l'effluve existant sur les pointes, des produits attaquant les isolants ou les conducteurs de l'appa- reil. Il convient d'éviter, pour cette raison, les gaz capables do libérer de lioxygènc, du fluor, du chlore ou des halogènes en général et d'utiliser un gaz comme, par exemple, l'azote ou l'hydrogène.
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Pour que le diviseur d tension soit stable et d'un encombrement réduit il faut que le débit du générateur soit
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supérieur à un ou deux mîcroampércs. La pression du gaz ne doit pas être trop faible afin d'éviter tout risque de dé- charge dioruptive; elle ne doit pas non plus être trop forte car les ions négatifs ne pourraient atteindre le plateau. Lors- que la tension est supérieure à 6 ou 7 kilovolts, on opère d., préférence à la pression atmosphétique; lorsque la tension est plus faible, il est avantageux d'opérer sous pression ré- duite.
L'encombrement d'un diviseur établi conformément à l'invention, est de l'ordre de un centimètre de longueur par 10 kilovolts. Si le courante qui le traverse, est constant à quelques centièmes près, ce qui est pratiquement très facile à réaliser, chaque tension partielle sera elle-même constante, à moins de 1% près.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit sc rapporte au cas où une tension globale est divisée on deux tensions partielles, mais il cst bien évident que l'on peut monter en série un grand nombre d'ensembles pointe-plateau; il suffit que les conditions de différence do potentiel, de nature et pression du gaz indiquées ci-dessus soient satis- faites pour chaque ensemble.
Le diviseur peut également être constitué par une combinaison d'éléments pointe-plateau et de résistances pla- cés cn série.
Tel qu'il est représenté à la fige 2 le diviseur comprend un plateau mobile 9, une pointe fixe 10 reliée à une extrémité d'une résistance fixe 11 dont l'autre extrémité est connectée au pôle négatif 12 d'un générateur 13. Ce géné-
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T conii(,ctéc p8lL négatif d'un c'n-'ratcur gélné-
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râleur peut être; par exemple, un., machine électrostatique auto-excitatrice donnant à ses bornes 12 et 14 deux tensions -de signes opposés par ra-oport au sol.
Comme on voit, la tension totale fournie par la machine sc repartit entre los borncs de la résistance d'une part, et la pointe 10 et le plateau 9 d'autre part. la ma- chine électrostatique est entrainée par un moteur électrique
15 alimenté par une batterie- 16 et dont la vitesse peut être réglée par un rhéostat 17 inséré dans le circuit d'alimenta- tion du moteur. La borne positive 14 de la machine clecrros- tatique est reliée à l'écran fluorescent 18 d'un convertisseur d'images, tandis que l'électrode médiane 10 de cc convertisseur est électriquement polié au sol.
La pjotocatocd 20 du conver- tisseur est reliée à la pointe fixe 10. uand la vitesse du moteur et la différence du poten- tiel aux bornes du convertisseur- cette dernière étant fonc- tion de la distance pointe-plateau., sont tcls que la pointe
10 soit négative par rapport au sol, la photocathode émet des électrons sous l'action de la lumière et l'écran fluorescent 18 s'illumine. En agissant sur la vitesse du moteur au moyen du rhéostat 17, on fait varier l'intensité du courant fourni par la machine 13 ce qui modifie la chute de tension dans la ré- sistance 11.
La chute de tension entre la pointe 10 et le plateau 9 cst au contraire peu influancée par la variation de cette intensité de courant. Le rapport entre les potentiels de l'écran fluorescent 18 et de la photocathode 20 par rapport au sol p ut être modifié à volonté par le réglage de 1- tcnsion appliquée aux bornes de l'ensemble résistance, convertisseur, divisour, c'est dire la tension aux bornes 12-14 de la ma- chine 13. Cc réglage pout être effectuée par exemple cn agissant @
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sur la vitesse du moteur 15 au moyen du rhéostat 17.
En parti- culîcr, on peut, si l'appareil est correctement calculé,. "mener les deux potentiels à être dans un rapport voulu pour focaliser sur l'écran fluorescent les électrons émis par la photoacatode.
En modifiant la distance pointe-plateau, par exemple en déplaçant axialement celui-ci, on agit. au contraire, sur la chute de tension entre la peinte 10 et le plateau 9. Si la machina 13 est telle que le courant fourni reste proportion- ne 1 à la différence de potentiel entre ses pôles le rapport cntrc les potentiels de l'écran 18 et de la photo cathode 10 n'est pas modifié par le déplacement du plateau, mais les va- leurs de ces potentiels sont augmentées ou diminuées; on peut donc agir sur la luminosité de l'imago visible sur l'écran sans en -altérer la focalisation.
On peut aussi alimenter le convertisseur d'images au moyçn d'un diviseur de tension constitué non plus par un nson- blc pointe-plateau et une résistance mais par ceux ensembles en série, comme cela est représenté à la fig 3, Aux fig 2 et 3 les marnes éléments ont été désignés par les mêmes numéros.. La résistance 11 a été remplacée par un élément formé d'un plateau conducteur 21 solidaire de la pointe 10 et d'une pointe 22, relié au pôle négatif 12 de la machiune 13.
Comme la chute de tension dans les deux parties du diviseur dépend peu du courante la focalisation des électrons et la luminosité de l'écran sont peu influencées par le débit de la machine, contrairement à cc qui sc passe'dans l'exemple précédent. La focalisation des élec- trons et la luminosité de l'écarn peuvent être réglés 'Il dépla- çant la pointe mobile 22 et/ou le plateau molils 9.
Si l'iso- lement du diviseur de tension et du convertisseur est correcte- ment réalisée on peut ne demander à la machine 13 qu'une très faible puissance et réduire à 1' extrême , en conséquence, l'en-
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c ombre ment; ic poids et la consommation d;
énergie de tout le dispositif d'alimentation du convertisseur
Le dispositif représenté à la fig. 4 comprend un tube 23 pouvant être relie à la masse et obturé à chacune de ses extrémités par des pièces 24 et 25 maintenues par des chapeaux 26 et 27 se vissant sur le tube 23 . Des joints d'étanchéité 46 sont interposés entre les pièces 24 et 25 d'une part et le tube 23 d'aure part.
A ]!intérieur de la pièce 24 se trouve un élément
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isolant 2G a3.D lequel passe un conducteur 2 pouvant être relié à la haute tt9:n, "#. espace existant entre la pièce 24 et l'élément 2J a:"':1sj,,(''..tc celui-ci existant entre le dit élément et le conducteur 29 est rempli par un compound 30.
Le CCr::LlCtG' :'' 29 est relié à une électrode SI munie d'une pointe 32 et supportée par un flasque isolant 33.
A la pièce 25 est fixé un palier 34 réuni par des
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entre toises 35 au flasque 3, Dans ':¯1 GTLj":"lT1cat annulaire de ce palier est fixé un manchon fileté 6 dans lequel est vis- sée une vis 37 solidaire c¯ .nc 1 :trodc: 38 en forme de plateau. L'extrémité de la pièce 25 comporte un presse-étoupe 39 à bain d'huile maintenu par un chapeau o et à l'intérieur
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duquel passe une tir>, de cc..Y:^.c 41 vendue solidaire de la vis 37 par une clavette 42.
Un ressert de rattrapage de jeu 43 est interposé entre 1:¯W , â U. i C, T(l., tl ï. 37a de la vis 3 7 et lo palier 34, Une valve de remplissage 44 rbturable par un bou- chon 45 est ménagée dans la pièjc 25,
Le dispositif est rempli, par exemple,, d'azote et l'on voit que l'en peut faire varier 23 distance entre le plateau 38 et la pointe 32 en imprimant un mouvement de rota- tion à la tige 41.