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L'invention se rapporte aux dispositifs de commutation électronique et de comptage et plus particulièrement aux tubes à décharge à cathode froide à intervalles multiples pour l'emploi dans ces dispositifs qui sont susceptibles d'accomplir efficacement les opérations de comptage et de déclenchement.
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Dans les tubes à intervalles multiples employés Jusqu'ici dans les dispositifs de commutation et de comptage, une anode et plu- sieurs cathodes sont prévues pour former un nombre d'intervalles cath' de-anode. En employant ces tubes, il est désiré que les intervalles déchargent dans un ordre donné. Il est aussi désirable que la déchar- ge se transfère d'une manière assurée d'un intervalle à l'autre dans une séquence présente définie d'une certaine façon. Un tel tube à intervalles multiples a été préparé et décrit dans le brevet améri- cain N 2.642.548. Quand ces tubes sont mis en cascade dans le bùt d'un comptage échelonné ou d'une division de fréquence, il est néces- saire d'utiliser l'impulsion de sortie d'un tube pour déclencher le tube suivant.
Un tube pour un tel déclenchement a été décrit par
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G.H. HOUGH etD.S. RID?ER-,dans "MDLTICATHODE GAS TUBE COUNTERS" paru dans "ELECTRICÂL COMMUNICATION" septembre 1950.
Cependant aucun de ces dispositifs connus, somme. décrit dans le brevet susdit et la publication ne peuvent être utilisés dans le but de comptage et de déclenchement par eux-mêmes. A présent afin d'obtenir la division de fréquence ou le comptage échelonné,il est nécessaire d'alimenter l'impulsion de sortie venant d'un tube à décharge à intervalles multiples, comme décrit par exemple dans le brevet américain N 2.642.548, à un tube de déclenchement à cathode simple ou multiple, comme décrit dans la publication citée ci-dessus.
-Le tube de déclenchement est requis afin d'amplifier la sortie venant du tube de comptage. La sortie venant du tube de comptage, après avoir été amplifiée par le tube de déclenchement, est alors alimentée à un autre tube de comptage, de là à un autre tube de déclenchement, de là en succession aux tubes de comptage et aux tubes de déclenche- ment, et finallement, à un enregistreur mécanique ou autre dispositif selon l'application désirée. Donc, là, où une série étendue de divi- sion de fréquence ou comptage échelonnée est employée, denombreux tubes peuvent être requis dans le but d'effectuer les opérations de breux comptage et de déclenchement.
Fréquemment, cette exigence de nom-
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suies, entraîne des difficultés en ce qui concerne l'encombrement complique les circuits et introduit un câblage élaboré et aes proere mes de production. Les termes "comptage", "commutation" et "avance- ment pas-à-pas" sont employés ici essentiellement comme des synonymes "Déclenchement" est restreint ici à l'utilisation de l'impulsion de sortie d'un tube de comptage pour opérer un second tube ou autre dis- positif.
Un des objets de la présente invention est de prévoir un tube à cathode froide à allumage gazeux de comptage et de commutation susceptible de procurer unimpulsion déclenchante de sortie d'une puissance beaucoup plus élevée que celle obtenue des tubes à gaz de comptage et de commutation connus.
Un autre objet est de prévoir un tube effe- nt les opé- rations de comptage et de déclenchement dans lequel les exigences du circuit de sortie des combinaisons antérieurement connues de tubes de comptage et de déclenchement sont éliminées.
Un but additionnel est de prévoir un nouveau type de catho.- de directionnelle dans le but d'effectuer les opérations précédentes de comptage et de déclenchement,
Une des caractéristiques de cette invention est que l'opé- ration de comptage effectuée précédemment par un tube et l'opération de déclenchement effectuée précédemment par un ou plusieurs tubes distincts ont des relations coopérantes et coactives de façon que les deux opérations sont effectuées dans l'enveloppe d'un seul tube à décharge gazeuse.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le'fait qu'en éliminant l'effet de charge du circuit de sortie des combinai- sons connues antérieurement de tube de comptage et de déclenchement, l'opération de comptage peut être effectuée plus rapidement et dans des conditions de circuit moins critiques et la sortie venant du tube de comptage est rendue suffisante pour opérer un tube de comptage suc- cessif sans amplification antérieure par un tube de déclenchement.
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Ure autre caractéristique de ce tube réside dans le fais qu'une nouvelle électrode est prévue comprenant une simple boucle de fil et une spirale à boucles multiples avec son extrémité libre disp sée pour être amorcée par une décharge se produisant dans un interve le anode-cathode adjacent. La partie en spirale attachée sert à maintenir la cathode à lueur.
Les buts et caractéristiques de l'invention décrits ci-des- sus ainsi que d'autres et la manière de les obtenir deviendront plus clairs et l'invention elle même sera mieux comprise, en se référant à la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention pris en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels ;
La Fig. 1 est une vue en élévation en section d'un tube à intervalles multiples selon la présente invention.
La Fig. 2 est une vue en plan 'partiellement t .'ection du tube représenté dans la Fig. 1.
Les Figs. 2A et 2B sont des vues en section le' long des lignes 2A-2A et 2B-2B respectivement,de la Fig. 1.
Les Fig. 3 et 3A représentent des vues en perspective de deux exemples d'un nouveau type'd'électrode directionnelle et la
Fig. 4 est une vue schématique du circuit de base du tube de cette invention.
En se référant aux Fig. 1, 2, 2A et 2B, le tube comprend une enveloppe 1, de préférence de verre ou quartz, montée dans une base 2 qui est pourvue de bornes 5 pour la réception dans un support, Les bornes 3 sont reliées par des conducteurs 4 à travers l'enveloppe 1 aux électrodes correspondantes du tube. La base et l'enveloppe sont fixées par du ciment 5. Il y a un groupe de cathodes à lueur 6 d'avancement pas-à-pas équidistantes-dans,un cercle ou autre arran- gement rentrant et faisant façe aux chemins de passage communicants 7 présents dans la base de la première anode 8 en forme de coupe. Ainsi dans un -tube à 5 positions de comptage, comme représenté dens ces figures, il y aurait dix de ces cathodes 6.
Chaque cathode 6 est
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pourvue de préférence d'un mécanisme directionnel, de préférence telle qu'une extrémité de fil 9 dans le but de diriger la décharge.
Une plaque de contrôle ou écran n'a pas été représenté, bien qu'on peut le prévoir, puisqu'il n'est pas considéré essentiel pour l'opé- ration de ce tube. Ces cathodes 6 sont reliées électriquement et mécaniquement en deux groupes à leurs bases de support isolantes 10, faites en une matière comme le mica, de façon que les cathodes adja- centes ne sont pas reliées dans le même groupe, mais dans un arrange- ment alternatif. Ces connexions sont représentées par des bandes 11 et 12 qui agissent aussi comme arrêts pour la position verticale des cathodes. Chaque groupe de ces cathodes est relié à travers un con- ducteur 13 à la base du tube 2. Cette partie de ce tube comme décrit peut être opérée comme un dispositif de comptage de face- similaire à celle décrite dans le brevet américain N 2.642.548.
Pour obtenir la sortie désirée pour le déclenchement subséquent des tubes de compta. ge similaires ou d'autres dispositifs suivant en séquence, un groupe additionnel d'intervalles 14 est prévu. Ces intervalles sont formés par des cathodes de sortie 15 et une seconde anode commune 16. Un oeillet 17 ou dispositif mécanique similaire est utilisé pour atta- cher l'anode 16 en forme de disque au support central conducteur 18 et pour assurer le contact électrique de l'anode 16 avec celui-ci.
Une douille isolante 19 autour du support conducteur 18 est utilisée pour éviter des décharges entre ce support et les autres parties con- ductrices dans l'enveloppe du tube. Les cathodes 15 sont supportées sur une base en mica 20 et reliées aux bornes du tube au moyen de parties conductrices 21 et de conducteurs 4. Bien que pour certaines applications, les anodes communes 6 et 16 peuvent être combinées en une anode, il est généralement préféré d'employer deux anodes commu- nes séparées. Pour le tube de commutation à 5 positions représenté, on a montré cinq de ces cathodes de sortie 15. Ces cathodes sont si- tuées de telle, façon que leurs bouts sont adjacents aux ou superpo- sent les chemins de passage communicants 7 dansl'anode 8.
Pour un
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tel tube à cinq positions, cinq de ces chemins de passage 7 peuvent être prévus : un au-dessus de chaque cathode d'un groupe de cathodes à lueur 6 d'avancement pas-à-pas connectées électriquement. Ce grou- pe de cathodes peut servir ou bien comme le groupe de transfert, auquel des impulsions d'entrée sont appliquées ou bien comme groupe d'emmagasinage selon la connexion extérieure du tube.
Dans le tube représenté, les cathodes à lueur d'avancement pas-à-pas sont représentées comme pourvues d'un mécanisme direction- nel de préférence, et sont divisées en deux groupes de cathodes d'em- magasinage et de transfert. four chaque cathode d'un groupe de ces cethodes à lueur d'avancement pas-à-pas, une cathode de sortie sus- ceptible de délivrer une impulsion de déclenchement a été pourvue.
Il sera clair à l'homme de l'art que pour un comptage simple, par exemple un comptage décimal, il se peut que plus d'une càtho e sortie par tube de comptage n'est pas requise. Au cas où les catho- des à lueur d'avancement pas-à-pas ne sont pas pourvues d'un mécanis- me directionnel de préférence, l'opération séquentielle d'avancement pas-à-pas peut être obtenue au moyen de circuits extérieurs. Pour une telle construction de tubes, le nombre de cathodes de sortie peut varier jusqu'au nombre total de cathodes à lueur d'avancement pas-à- pas.
Au cas où les cathodes à lueur d'avancement pas-à-pas sont di- rectionnelles et divisées en deux groupes comme représentées dans les figures, le nombre maximum des cathodes de sortie n'excédera or- dinairement pas le nombre total des cathodes d'avancement pas-à-pas qui sont présentes dans un groupe seulement.
A la Fig. 3, on a représenté une vue perspective agrandie d'un nouveau type d'électrode cathodique 6a particulièrement adaptée comme électrode directionnelle. Cette électrode comprend une boucle simple 22 de fil avec l'extrémité extérieure 23 de la cathode dispo- sée pour diriger la décharge survenant dans une cathode adjacente vers sa propre partie attachée. Elle sert par conséquent à être amor- cée par cette décharge adjacente. La disposition de l'électrode est
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telle que la partie plus petite 24 de la spirale servira à maintenir la lueur cathodique et servira aussi à amorcer l'extrémité extérieure 23 de la cathode voisine.
Lans la Fig. #A on a représenté une vue en perspective agrandie d'une cathode à boucles multiples 6b. Les diverses boucles 22a formant la structure cathodique sont en forme de spirale et substantiellement dans le même plan. La spirale est formée de préférence sous une forme fermée sans espace entre les en- roulements adjacentes. Un tel arrangement en spirale est plus advan- tageux qu'une cathode en forme de ressort hélicoïdal parce que les temps de désionisation sont accélérés. Par conséquent, un taux de commutation d'impulsions d'entrée aussi élevé que 20-50 kilocycles par seconde peut être atteint. Les cathodes plus conventionnelles ne peuvent atteindre des taux de commutation d'impulsion. d'entrée de 2-5 kilocycles par seconde.
La possibilité de commuter à des taux plus élévés élargit le champ d'utilisation de ces dispositifs, comme, par exemple, le domaine de la télévision en couleur.
A la Fig. 4 on a montré de façon schématique le tube dans un circuit. On remarquera que pour l'opération même'du tube, les tensions apparaissant sur les éléments du tube doivent être dans la relation suivante
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'Ao) 'A' Ko7 Kb> xa Ao- Ko< V NB pour les intervalles AoKo t.0 - x 0>.N m tt tt n à où Ka se réfère à une cathode dans le groupe A de la cathode 6, Kb se réfère à une cathode dans le groupe B de la cathode 6, A est anode 8, Ko est la cathode de sortie 15 et Ao est l'anode de sortie 16.
L'opération de ce tube est comme suit : on supposera que Ka représente les électrodes de.transfert, c.à.d., ces électrodes dont la décharge est activée par une entrée d'impulsion, et Kb représente les électrodes d'emmagasinage, ces électrodes dont la décharge a lieu en l'absence d'une impulsion. A la Fig. 4 les chemins de passage communicants ont été représentés comme situés dans les électrodes
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de transfert. Quand une cathode de transfert particulière 6 est sen- ductive, l'intervalle correspondant défini par la cathode 13 et l'anode 16 est amorcé. La tension sur les intervalles de soritie 14 est plus petite que la tension d'allumage normale et plus grande que la tension d'allumage d'amorçage de façon que ces intervalles seront allumés quand ils sont amorcés.
Il en résulte une augmentation de tension dans la résistance de la cathode de sortie 25. L'intervalle reste conducteur jusqu'à ce que l'intervalle de sortie suivant soit allumé. Au cas où il est désiré d'obtenir une courte impulsion de sortie, c.à.d. une qui est plus petite que la période d'impulsion d'entrée, la résistance de cathode 25 peut être rendue suffisamment grande pour éteindre l'intervalle. Alternativement, l'impulsion d'entrée peut être appliquée à l'anode 16 ainsi qu'au groupe d'entrée de la cathode 6 et la tension d'alimentation peut être - mite de tellerfaçon que l'intervalle de sortie s'allumera seulement pendant l'impulsion d'entrée. Il est aussi possible de prévoir le tube de façon que le comptage peut être lu en regardant la position de la lueur et d'obtenir encore une courte impulsion de sortie.
Ceci peut être accompli en modifiant les circuits extérieurs ou en rendant visi- bles les intervalles de comptage.
Plusieurs arrangements d'assemblage possible cathode-anode ont été montrés aux Figs. 1 et 2, mais il sera clair que plusieurs autres arrangements utilisant la simple relation cathode-anode et les caractéristiques d'assemblage de la présente invention sont possibles.
Les cathodes 6, par exemple, peuvent être disposées dans n'importe quel type d'arrangement rentrant désiré, régulier ou irrégulier, aussi longtemps que l'anode 8 est espacée à distance égale de chacune des cathodes 6 et un groupe de celles-ci est disposé convenablement en relation avec les chemins de passage communicants 7. Aussi, les cathc des 6 utilisées peuvent être formées en plusieurs formes. Pour l'ob- tention de taux élevés de commutation, ainsi que pour la simplicité de construction, les exemples de cathodes 6a et 6b représentés aux
Figs. 3 et 3A. respectivement sont préférés.
Ces cathodes peu- vent être fabriquées convenablement à partir de fil de tungstène aussi mince que 0,08 mm de diamitre ou à partir de fil en nickel ou molybd-
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ne d'approximativement 0,15 mm de diamètre. -Au cas où l'alluage séquentiel dirigé n'est pas requis ; est procuré par des circuits extérieurs, les extrémités 9 des cathodes 6 peuvent être omises. De plus, toutes les cathodes 6 fonctionnent comme des cathodes d'emma- gasinage et la moitié de leur nombre peut être éliminée laissant une quantité égale de cathodes d'emmagasinage 6 et de cathodes de sortie
15.
Quand une plus grande directivité est désirée les cathodes 6 peuvent être fabriquées en forme de coupe, la décharge à lueur étant alors limitée essentiellement à la partie creuse de la cathode. Un tel arrangement structural ne procurera pas un temps de désionisation aussi rapide que celui obtenu avec les cathodes 6a et 6b. Aussi il est considéré possible par des modifications convenables dans les circuits extériéurs et dans l'arrangement structural du tube, de prévoir des intervalles cathode-anode en employant ure cathode com- mune simple et des anodes multiples.
L'atmosphère gazeuse préférée pour le tube est;un mélange de néon, argon et hydrogène, les pourcentages de ceux-ci peuvent varier largement selon la pression gazeuse, la tension des électrodes la géométrie des électrodes du tube, et le point de tension d'amorça- ge désiré. Au cas où du gaz d'hydrogène est employé en petits pour- centages, l'hydrogène accélère la désionisation et pour cela est dé- sirable d'autant plus que les limitations de la vitesse de comptage dans un dispositif à décharge gazeuse sont fixées en grande partie par les propriétés de désionisation du remplissage gazeux. Pareille- ment, la géométrie du tube affecte le degré d'accouplement d'ionisa- tion, c.à.d. la différence dans le potentiel d'amorçage d'un inter- valle mesurée dans les conditions amorcées et non amorcées.
Généra- lement, le montant d'hydrogène préféré est entre 5 et 10%. jargon est utilisé principalement pour réduire le point de tension d'amorça. ge et le montant qui est présent n'est pas critique. Le pourcentage d'argon est de préférence environ entre 1 et 3%. La composante rési- duelle du mélange gazeux est le néon. Bien que la cession gazeuse d'ensemble ne soit pas critique, des pressions relativement élevées
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dans le voisinage de 125 millimètre de mercure sont prérérées. les pressions plus élevées favorisent en général une désionisation plt rapide et'donnent aussi un plus grand étalement entre les tensions d'allumage et de maintien normales.
Bien que les principes de l'invention aient été décrits ci-dessus en se référant à des exemples particuliers, il est bien entendu que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne constitue aucunement une limitation de la portée de l'invention REVENDICATIONS.
1. Un dispositif à décharge comprenant une enveloppe conte nant une atmosphère gazeuse, une première anode, un arrangement de cathodes à lueur d'avancement pas-à-pas espacées de ladite anode pour procurer une série dtintervalles cathode-anode, un seconde anode une ou plusieurs cathodes de sortie espacées de laidte seconde anode pour produire au moins un intervalle de sortie cathode-anode, ledit intervalle de sortie cathode-anode étant dans une relation coactive vis-à-vis d'un intervalle selectiorné de ladite série d'intervalles cathode-anode et susceptible d'être déchargé quand une décharge se produit dans ledit intervalle sélectionné.
2. Un dispositif à décharge comme revendiqué dans la re- vendication 1, et comprenant des moyens pour relier électriquement lesdites cathodes à lueur d'avancement pas-à-pas en deux groupes avec les cathodes des deux groupes en relation alternative.