Procédé et dispositif pour la commande d'une décharge d'électrons. La présente invention se rapporte à un procédé pour la commande d'une décharge d'électrons et à un dispositif pour la réali sation de ce procédé.
Suivant ce procédé on engendre dans le chemin de la décharge d'électrons qui sont émis par une cathode linéaire un champ magnétique dont les lignes de force entourent la cathode et on fait varier l'intensité dudit champ de manière à dépasser une valeur cri tique à partir de laquelle ce champ fait di- minur,r rapidement le courant de décharge.
Le dispositif pour la réalisation de ce procédé présente la particularité que, dans l'appareil à décharge d'électrons dans lequel le procédé est mis en oeuvre, et qui comporte une cathode linéaire et une anode disposée autour de cette cathode, ladite cathode est établie tant pour émettre des électrons que pour conduire un courant devant produire le champ magnétique qui sert à la commande du courant d'électrons entre lesdites électrodes.
Il existe déjà des appareils à décharge d'électrons, appelés "magnétrons", dans les quels le courant d'électrons entre la cathode émettrice d'électrons et l'anode peut être amené à varier ou à cesser par l'application d'un champ magnétique : nous emploierons le terme "magnétronIl pour tout appareil de ce genre.
On observera d'ailleurs que dans les magnétrons connus, pouvant être employés par exemple comme radio-détecteurs, le champ magnétique de commande est parallèle à la cathode et est engendré par un enrou lement électrique entourant le tube du magné- tron. En supposant que, dans un magnétron, le voltage de plaque, c'est-à-dire le vol tage appliqué entre la cathode et l'anode soit donné et que la valeur du champ magnéti que soit progressivement augmentée depuis zéro, le courant d'espace ou courant d'élec trons dans le tube ne sera d'abord pas sen siblement affecté, pour une série de valeurs du champ magnétique ;
puis, quand le champ magnétique dépasse une valeur critique, dé pendant des caractéristiques du dispositif et du voltage appliqué, le courant d'électrons diminue rapidement et finalement, pour une valeur de champ suffisamment élevée, le cou rant d'électrons devient zéro. Dans les appareils connus, à cathode en forme de filament de diamètre relativement petit, le champ magnétique du courant de chauffage peut être négligé.
Par exemple, dans un radio-détecteur "magnétr-oii" du type connu, la cathode en tungstène ayant un diamètre d'environ 0,125 min, le courant de chauffage est insuffisant pour réduire le courant d'électrons, quelque faibles que puis sent être les voltages appliqués, eri effet, les vitesses initiales d'émission des électrons, même quand aucun voltage n'est appliqué, surmonteront la force de déviation du cou rant normalement employé pour rendre le filament incandescent.
Le voltage de pla que ayant à peu près à la valeur d'un volt, le courant normal de chauffage dans un fila ment d'un diamètre de 0,175 mm suffit pour produire une diminution appréciable du cou rant d'électrons, ce qu'on pourra appeler l'effet magnéto-restrictif. D'une manière gé nérale, le voltage nécessaire pour surmonter l'f,ffet magnéto-restrictif du courant requis pour rendre incandescent un filament d'une substance donnée; toutes autres conditions étant égales, est sensiblement proportionnel au cube du diamètre de la cathode.
Dans le dessin annexé, donné à titre d'exemple La fig. 1 est une vue en perspective d'une extrémité d'un appareil à décharge d'élec trons disposé suivant l'invention ; La fig. 2 est un diagramme montrant la relation existant entre le courant traversant la cathode et le courant d'espace entre les électrodes; La fig. 3 montre un dispositif pouvant servir comme amplificateur ou comme dou- bleur de fréquence; La fig. 4 représente une installation à deux circuits munis chacun d'un appareil à décharge d'électrons disposé suivant l'inven tion ;
La fig. 5 est un diagramme se rapportant au fonctionnement d'un des appareils de la fig. 4 ; La fig. 6 montre le schéma d'une station d'émission pour radio-signalisation avec un appareil à décharge d'électrons établi suivant l'invention ; La fig. 7 est un diagramme des varia tions du champ magnétique et du courant d'électrons, dans des magnétrons employés par exemple suivant les fig.3 et 6.
Pour que dans un appareil à décharge d'électrons fonctionnant avec les voltages de plaque courants le courant de chauffage ait une action considérable sur le courant d'es pace, il faut employer une cathode en tung stène ayant un diamètre plusieurs fois plus grand que 0,175 nim. Par exemple, pour (in voltage de plaque d'environ 60 à 80 volts, on obtient ledit effet si l'on emploie comme cathode un fil en tungstène d'environ 1 mm de diamètre. Lorsque les voltages appliqués sont d'environ 1000 volts, le diamètre du fil cathodique devra être d'environ 2,5 mm et quand les voltages appliqués sont d'envi ron 10,000 volts, un fil cathodique en tung stène de 5 mm de diamètre sera requis.
Lorsqu'on emploie urne matière pour la ca thode qui possède une conductivité sensible ment plus grande ou plus petite que le tungstène, toutes autres conditions étant égales, le diamètre requis du fil cathodique variera cri sens inverse.
Pour porter les courants puissants dont il s'agit, des connexions devront être dispo sées de manière à obvier à un craquement du scellement aux bornes de la cathode, quand celle-ci se dilate ou se contracte. La fig. 1 montre une partie terminale d'un tube à decharge d'électrons disposé suivant l'in vention, dans lequel la cathode 8 est reliée à ni) conducteur 9 scellé dans l'enveloppe 10. L'extrémité de la cathode, qui est de pr6fé- rence formée de tungstène, est fixée dans une douille de molybdène, laquelle est vissée dans une boîte taraudée 11, de préférence en cuivre.
Un ressort en tungstène relie la boîte 11 à une boîte similaire 12 à l'extré mité voisine du conducteur 9. Eu outre, des conducteurs flexibles en cuivre 13 servent à interconnecter les boîtes 11 et 12 pour con duire la plus grande partie du courant de chauffage à la cathode 8. Une anode cylin-
EMI0003.0001
drique <SEP> 14, <SEP> en <SEP> molybdéne, <SEP> cuivre, <SEP> tungstène <SEP> au <SEP> courant <SEP> fourni <SEP> par <SEP> ladite <SEP> batterie. <SEP> La
<tb> ou <SEP> autre <SEP> métal <SEP> approprié <SEP> entoure <SEP> uniformé- <SEP> relation <SEP> entre <SEP> le <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> et <SEP> le
<tb> :
vent <SEP> la <SEP> cathode <SEP> 8. <SEP> Cette <SEP> anode <SEP> est <SEP> main- <SEP> courant <SEP> d'électrons <SEP> sera <SEP> mieux <SEP> comprise <SEP> à
<tb> t-,nue <SEP> par <SEP> friction <SEP> à <SEP> l'intérieur <SEP> de <SEP> l'enveloppe <SEP> l'examen <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 7. <SEP> Le <SEP> champ <SEP> magnétique
<tb> 10 <SEP> par <SEP> l'intermédiaire <SEP> d'un <SEP> fil <SEP> enroulé <SEP> en <SEP> autour <SEP> de <SEP> la <SEP> cathode <SEP> 8, <SEP> engendré <SEP> par <SEP> la
<tb> hélice <SEP> 15.
<SEP> A <SEP> l'extrémité <SEP> opposée, <SEP> le <SEP> tube <SEP> pré- <SEP> source <SEP> de <SEP> courant <SEP> continu <SEP> 18 <SEP> est <SEP> représenté
<tb> sente <SEP> les <SEP> mêmes <SEP> particularités <SEP> de <SEP> construc- <SEP> dans <SEP> cette <SEP> figure <SEP> par <SEP> une <SEP> ligne <SEP> pointillée <SEP> <I>Ho,</I>
<tb> Lion <SEP> et <SEP> il <SEP> n'est <SEP> donc. <SEP> pas <SEP> nécessaire <SEP> de <SEP> répéter <SEP> les <SEP> ordonnées <SEP> représentant <SEP> les <SEP> valeurs <SEP> ins la <SEP> description <SEP> pour <SEP> cette <SEP> partie <SEP> du <SEP> tube. <SEP> tantanées <SEP> du <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> et <SEP> les <SEP> ab Dans <SEP> le <SEP> diagramme <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 2, <SEP> les <SEP> va- <SEP> scisses <SEP> le <SEP> temps.
<SEP> Le <SEP> courant <SEP> alternatif <SEP> qui <SEP> se
<tb> leurs <SEP> des <SEP> courants <SEP> d'électrons, <SEP> pour <SEP> un <SEP> vol- <SEP> superpose <SEP> au <SEP> courant <SEP> continu <SEP> est <SEP> représenté
<tb> tage <SEP> de <SEP> plaque <SEP> constant, <SEP> sont <SEP> représentées <SEP> par <SEP> la <SEP> ligne <SEP> pointillée <SEP> Hi. <SEP> Il <SEP> se <SEP> produit <SEP> donc
<tb> par <SEP> les <SEP> ordonnées <SEP> et <SEP> les <SEP> courants <SEP> de <SEP> chauf- <SEP> un <SEP> champ <SEP> résultant <SEP> variable <SEP> représenté <SEP> par
<tb> fage <SEP> par <SEP> les <SEP> abscisses. <SEP> Jusqu'à <SEP> un <SEP> courant <SEP> la <SEP> ligne <SEP> en <SEP> tràit <SEP> plein <SEP> H.
<SEP> Quand <SEP> le <SEP> champ
<tb> de <SEP> chauffage <SEP> ayant <SEP> une <SEP> valeur <SEP> ri, <SEP> en <SEP> partant <SEP> magnétique <SEP> tombe <SEP> au-dessous <SEP> de <SEP> la <SEP> valeur
<tb> de <SEP> la <SEP> ligne <SEP> de <SEP> symétrie <SEP> verticale, <SEP> le <SEP> courant <SEP> à <SEP> laquelle <SEP> le <SEP> courant <SEP> d'électrons <SEP> est <SEP> inter d'électrons <SEP> entre <SEP> les <SEP> électrode> <SEP> 8 <SEP> et <SEP> 14 <SEP> n'est <SEP> cepté, <SEP> Lui <SEP> courait <SEP> cou@inence <SEP> à <SEP> passer <SEP> dans
<tb> sensiblement <SEP> pas <SEP> affecté <SEP> par <SEP> le <SEP> champ <SEP> rnagué- <SEP> le <SEP> circuit <SEP> ?0. <SEP> '1, <SEP> cotntne <SEP> représenté <SEP> par <SEP> la
<tb> tique.
<SEP> Une <SEP> augmentation <SEP> du <SEP> courant <SEP> de <SEP> courbe <SEP> en <SEP> traits <SEP> mixtes <SEP> C <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 7. <SEP> On
<tb> rh,@@üfac <SEP> au-delà <SEP> de <SEP> c1 <SEP> produit <SEP> une <SEP> dimiuu- <SEP> remarquera <SEP> que <SEP> le <SEP> courant <SEP> augmente <SEP> rapide du <SEP> courant <SEP> d'électrons <SEP> ci) <SEP> faisant <SEP> ment <SEP> à <SEP> un <SEP> maximum <SEP> quand <SEP> le <SEP> champ <SEP> magné dévier <SEP> les <SEP> électrons <SEP> suivant <SEP> des <SEP> chemins <SEP> tique <SEP> diminue, <SEP> puis <SEP> reste <SEP> sensiblement <SEP> cons cuurbuse <SEP> trouvant <SEP> dans <SEP> des <SEP> plans <SEP> passant <SEP> tant, <SEP> et <SEP> quand <SEP> le <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> augmente,
<tb> par <SEP> l'axc <SEP> (le <SEP> la <SEP> cathode.
<SEP> A <SEP> une <SEP> valeur <SEP> c=, <SEP> le <SEP> le <SEP> courant <SEP> tombe <SEP> de <SEP> nouveau <SEP> à <SEP> zéro. <SEP> Pendant
<tb> courant <SEP> à'électrons <SEP> sera <SEP> tonib@ <SEP> à <SEP> zéro. <SEP> l'intervalle <SEP> où <SEP> le <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> est <SEP> un
<tb> t,liiand <SEP> le <SEP> c@@uraut <SEP> de <SEP> chaud'age <SEP> de <SEP> la <SEP> ca- <SEP> maximum, <SEP> aucun <SEP> courant <SEP> ne <SEP> passera <SEP> dans <SEP> le
<tb> tl,,d,_@ <SEP> vario <SEP> entre <SEP> les <SEP> valeur. <SEP> <B>ci</B> <SEP> et <SEP> c<B>:,</B>, <SEP> le <SEP> circuit <SEP> 20, <SEP> ?1. <SEP> Si <SEP> la <SEP> source <SEP> de <SEP> courant <SEP> con .--@:
@t <SEP> Ï'@leetr.a@@ <SEP> @aricra <SEP> , <SEP> iitr-e <SEP> une <SEP> valeur <SEP> trou <SEP> 18 <SEP> est. <SEP> supprimée, <SEP> le <SEP> courant <SEP> dans <SEP> le
<tb> ,it@pr@l < < ,nt <SEP> glu <SEP> r<B>11</B>aximiun <SEP> et <SEP> rLro. <SEP> Comme <SEP> circuit <SEP> de <SEP> sortie <SEP> 20, <SEP> 21 <SEP> aura <SEP> une <SEP> fréquence
<tb> urorrtr@ <SEP> erg <SEP> tig, <SEP> 3, <SEP> cette <SEP> propriété <SEP> peut <SEP> être <SEP> double <SEP> de <SEP> celle <SEP> du <SEP> courant <SEP> dans <SEP> le <SEP> cir utilisée <SEP> pour <SEP> amplifier <SEP> un <SEP> courant <SEP> variable.
<SEP> cuit <SEP> 16, <SEP> 17, <SEP> un <SEP> courant <SEP> suffisant <SEP> devant
<tb> Le <SEP> circuit <SEP> d'arrivée, <SEP> <B>16,</B> <SEP> 17, <SEP> qui <SEP> est <SEP> relié <SEP> être <SEP> fourni <SEP> par <SEP> le <SEP> transformateur <SEP> 19 <SEP> pour
<tb> aux <SEP> bornes <SEP> de <SEP> la <SEP> cathode <SEP> 8, <SEP> renferme <SEP> une <SEP> chauffer <SEP> le <SEP> filament <SEP> à <SEP> l'incandescence <SEP> et <SEP> en source <SEP> de <SEP> courant <SEP> continu <SEP> 18, <SEP> une <SEP> batterie <SEP> gendrer <SEP> le <SEP> champ <SEP> magnétique <SEP> de <SEP> commande.
<tb> par <SEP> exemple, <SEP> et <SEP> aussi <SEP> une <SEP> source <SEP> de <SEP> courant <SEP> La <SEP> fig. <SEP> 4 <SEP> montre <SEP> une <SEP> installation <SEP> pouvant
<tb> a1t@@r :
,tit. <SEP> f@,rtll@@u <SEP> par <SEP> exemple <SEP> par <SEP> (in <SEP> trans- <SEP> être <SEP> employée <SEP> pour <SEP> produire <SEP> du <SEP> courant <SEP> alter t07'ürctlriir <SEP> lP. <SEP> Le <SEP> cir-cliit <SEP> de <SEP> '!1, <SEP> '1. <SEP> qui <SEP> natif <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'une <SEP> source <SEP> de <SEP> courant <SEP> cou ##at <SEP> l'fv:,e <SEP> a111 <SEP> @i@C@@U@e@ <SEP> 1 <SEP> vL <SEP> l@, <SEP> ffilÎ!'l'1118 <SEP> tllllt, <SEP> veut <SEP> llrit;
@nétrons <SEP> 25, <SEP> 26 <SEP> sont <SEP> alimentés
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<tb> I électrons pendant une période de temps ap préciable après que le courant a été inter rompu. Au même moment, la cathode du magnétron 26 est alimentée du courant qui produit un champ magnétique suffisant au tour de la cathode pour intercepter le flux d'électrons.
L'interruption du courant dans les circuits de cathode est produite au moyen d'un interrupteur rotatif 30 actionné par un moteur électrique 31, et comportant un tambour pourvu d'un segment isolant et d'un segment conducteur convenablement proportionnés. Lors que l'interrupteur 30 tourne, le courant dans le circuit de chauffage de la cathode du magnétron 26 est coupé et le circuit correspondant de l'autre magnétron est établi, ce cycle d'opérations se répétant sans cesse. Il en résulte que du courant passe alternativement par le primaire du transformateur 27 dans des directions opposées et que du courant alternatif est fourni au secondaire du transformateur.
La même installation peut être employée pour redresser du courant alternatif. Dans ce cas, 29, qui est le siège d'une force électro motrice continue, reçoit de l'énergie alterna tivement des deux moitiés du secondaire du transformateur 27. Le dispositif 30, dont le moteur 31 doit alors marcher en synchronis me avec le courant alternatif d'alimentation, interrompt les courants de chauffage des magnétrons 25 et 26 aux moments où ceux-ci, qui fonctionnent maintenant comme valves, doivent laisser passer du courant, pour éviter que ce passage de courant ne soit entravé par le champ magnétique du courant de chauffage. Les cathodes restent entre temps à une température suffisamment élevée pour fournir les électrons servant à conduire le courant à travers le tube vers la charge.
Lorsque l'installation est employée de cette faon, le courant de chauffage pourra être aussi du courant alternatif ; la relation entre le courant traversant la cathode et le courant d'électrons sera alors telle que montré en fig. 5. Pendant la pé riode de passage du courant traversant la cathode (indiqué par les lignes pleines a), aucun courant ne passe entre les électrodes du magnétron, puisque le voltage de plaque indiqué par la ligne pointillée c est négatif par rapport à la cathode ; mais pendant l'al ternance suivante, le courant traversant la cathode étant zéro et le voltage de plaque étant positif, un courant d'espace passera par le magnétron, comme indiqué par la courbe en trait plein b.
La fig. 6 représente une installation dis posée pour fournir un courant oscillant pour des buts de radio-émission et comportant un magnétron établi suivant l'invention. La ca thode 8 est alimentée de courant d'une source de courant continu, représentée par une batterie 45, une bobine-tampon 46 étant comprise dans le circuit 47 pour empêcher le passage de courants de hautes fréquences par ce circuit. Le circuit 48 renferme un générateur de courant continu 50 shunté par un condensateur 51. Le circuit de charge 52, qui renferme une inductance réglable 53, reçoit l'énergie du circuit 48 par un trans formateur 54 ; il se termine par une antenne 55. Le primaire de ce transformateur 54 est shunté par un condensateur réglable 56.
Le circuit de charge 52 est relié par la cathode à un conducteur 57 mis à la terre. A me sure que le courant de charge s'établit, le champ magnétique autour de la cathode augmente jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur suffisante pour interrompre le courant dans le circuit 48. Par suite de cette condition instable, il s'établira un fonctionnement pé riodique, la fréquence des oscillations qui en résultent dépendant de la capacité et de l'inductance du circuit d'antenne.