Dispositif à décharge électrique. Dans les dispositifs à décharge électrique à cathode émettrice d'électrons, actuellement en usage, l'émission électronique de la ca thode dépend soit des propriétés caractéristi ques d'une matière unique constituant la partie active de la cathode, soit de la. pré sence de certaines substances activant l'émis sion., telles que l'oxyde thorique, incorporées, par exemple, d'ans le métal dont est constituée principalement la .cathode.
Des gaz pouvant se trouver dans des dispositifs de ce genre, quelques-uns ont été reconnus comme rédui sant l'émission d'électrons -de la cathode, tan dis que d'autres restent sans influence appré ciable sur cette émission. Dans beaucoup de cas, sans exception, par exemple, jusqu'à.
maintenant, pour des cathodes chauffées. en tungstène, lorsque l'on ,avait trouvé une aug mentation idu courant par suite de la, présence de gaz ou de vapeurs, cet effet avait été re connu comme étant dû soit à la diminution de la, charge d'espace par -des ions positifs pro duits -par le choc d'électrons sur des molé cules de gaz, soit à un bombardement de la cathode par des ions positifs, augmentant in directement -l'émission d'électrons par une élévation de la température de la. cathode ou produisant une émission d'électrons par le bombardement même.
Dans les dispositifs employés dans la pratique jusqu'à présent, on n'avait pas fait usage de substances à l'é tat gazeux, gaz ou vapeurs, en vue<B>de</B> pro duire un effet favorable direct sur la capacité d'émis:sion électronique de la cathode.
La présente invention se rapporte à un dispositif à décharge électrique, à .électrodes coopérantes, dont l'une émettant des électrons et elle présente la particularité que le dis positif renferme des moyens pour fournir à Vespa,ce compris entre les électrodes des va peurs d'un métal alcalin à poids atomique supérieure àcelui du potassium (rubidium, caesium) en l'absence de .quantités sensibles d'autres gaz.
En effet, des vapeurs, de caesium par exemple sont susceptibles d'augmenter considérablement l'émission d'électrons -d'une cathode chauffée, par exemple en tungstène. De plus, en dehors de cette fonction impor- tante, elles peuvent améliorer les caractéris tiques de fonctionnement du dispositif en y établissant un milieu gazeux capable de con duire des courants sensibles avec une chute de voltage extraordinairement faible.
Un dispositif à décharge électrique établi suivant l'invention peut servir, par exemple, pour le redressement de courants alternatifs.
Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple, les fia. 1 et 2 représentent deux formes d'exécution de l'objet de l'invention, destinées au redressement de courant alterna tif; la fig. 3 montre un tube auxiliaire pou vant être employé _ pour y produire par ré duction le métal alcalin; la fia,. 4 représente une forme d'exécution de l'objet de l'inven tion avec cathode chauffée par radiation, et la fi-,. 5 montre une forme d'exécution du dispositif comprenant un enroulement destiné à créer un champ magnétique à l'intérieur du récipient à vide.
Le dispositif à décharge électrique repré sentA en fig. 1 comporte un tube clos 1, en verre, quartz, etc., contenant une cathode en forme de filament 2 et une anode en forme de cylindre creux 3. La cathode 2 est suppor tée par des conducteurs d'entrée 4, 5 qui sont scellés clans les extrémités du tube 1, un fai ble ressort de tungstène 6 étant prévu pour maintenir le filament tendu. La cathode peut être faite de tungstène, molybdène, nickel ou autre matière réfractaire appropriée. L'a node 3 peut aussi être faite de tungstène, molybdène, nickel ou autre matière conduc trice appropriée. Elle est supportée par un fil de tungstène rigide 7 scellé dans le tube et servant aussi de fil adducteur de courant.
Le tube 1 renferme encore une quantité de caesium indiquée en 8, mais il ne contient pas de quantité sensible d'autres gaz. A la place de caesium, il pourrait aussi renfermer une quantité de rubidium qui, comme le cae- sium, est un métal alcalin à poids atomique plus élevé que celui du potassium.
Cette quantité de caesium peut être intro- cluite dans le tube, par exemple de la ma nière suivante: Le tube 1 est d'abord raccordé par fusion à un tube auxiliaire tel que montré en fia,. 3, disposé pour y introduire le caesium par ré duction d'un composé de caesium, comme par exemple le chlorure de caesium. L'ensemble des tubes est ensuite cuit à une température aussi élevée que le verre le permet, disons par exemple 450 C, pendant que les gaz et les vapeurs sont évacués par une pompe à vide (non représentée).
On aura soin surtout d'é carter toute trace de vapeur d'eau. La. cham bre 10 du tube auxiliaire est alors ouverte et un mélange de chlorure de caesium et d'un agent réducteur, tel que du calcium, y est in troduit. La chambre 10 est ensuite de nou veau scellée et, après extraction de l'air ren tré lors de l'ouverture de la chambre 10, l'en semble est de nouveau chauffé à une tem pérature d'à peu près 450 C, avec la pompe à vide en fonctionnement, jusqu'à ce que la charge et l'ensemble des tubes soient libres de toute humidité.
Après cela, une chaleur suffisante est appliquée à la chambre 10, respectivement aux chambres 11 et 12, pour occasionner la réduction du composé de eae- sium et la distillation de caesium métallique de la chambre 10 successivement dans les chambres 11 et 12 et de là dans le tube prin cipal. On prendra soin d'introduire une charge suffisante de caesium pour obtenir un excès de eaesium non vaporisé dans le tube 1 à la température de fonctionnement. Le tube de réduction du composé de caesium est fi nalement détaché par fusion du tube princi pal 1, comme on le voit en 9 (fig. 1).
Quand la température de fonctionnement -doit être maintenue au-dessus de la tempéra ture ambiante, le tube ou récipient 1 est en touré d'une chemise de conservation de la chaleur ou d'une enveloppe de chauffage in diquée en pointillé en 18.
Dans la fia,. 1, la cathode et l'anode sont reliées par des conducteurs 13 et 14 au se condaire d'un transformateur 15, ce secon daire étant en série avec le dispositif devant être alimenté par le courant rectifié, formé par une batterie d'accumulateurs 16. La. ca thode 2 est chauffée par un courant pris en dérivation sur une section du secondaire pré cité au moyen d'une prise de courant ajusta- ble 17 reliée par l'intermédiaire d'un inter rupteur 19 à une borne de la cathode, dont l'autre borne se relie au conducteur 13.
Dans ces conditions, on obtient une émission d'élec trons déterminée avec une cathode .de tungs tène ordinaire fonctionnant à une température sensiblement plus basse qu'il ne serait néces saire pour produire la même émission d'élec trons en l'absence de caesium.
Pour le redressement de courants alterna tifs importants, pour des buts industriels, comme par exemple pour la charge de batte ries d'accumulateurs, on préfère faire fonc tionner le dispositif à une température suffi samment élevée pour faire monter la pression des vapeurs de caesium à un degré auquel une ionisation par choc d'électrons se mani feste.
Par exemple, si le tube est maintenu à une température d'environ 150 C, les va peurs -de caesium auront une pression d'envi ron 0,02 mande colonne de mercure et seront ionisées par la passage de courant à travers elles. Dans .quelques cas, il est préférable de faire fonctionner d'abord le dispositif à une température plus élevée, de par exemple 200 C et de réduire graduellement la tem pérature à 150 C dès que le dispositif est en fonction.
Les ions positifs produits dans ces condi tions bombardent la cathode et provoquent par là une émission d'électrons suffisante de sorte que des moyens de chauffage extérieurs pour la cathode ne sont pas nécessaires.
L'in terrupteur 19 dans le circuit de chauffage peut alors être ouvert. Dans ces conditions, la. cathode peut être amenée à fonctionner à des températures com prises entre 1125 C environ et 1425 C en viron, la. cathode étant par exemple formée par un filament de tungstène et l'anode étant formée d'un cylindre métallique creux en nickel ou autre métal approprié.
La décharge serai accompagnée d'une incandescence indi quant l'ionisation de gaz. Mais, la cathode peut aussi être maintenue à une température plus élevée, de par exemple 2000<B>1</B> C, pour per- mettre d'obtenir un courant supérieur à ce lui du cas précédent.
Un dispositif tel que celui de la fig. 1 ne laissera passer que les demi-ondes de courant d'un signe donné. Si on le désire, plusieurs anodes peuvent être prévues comme dans l'exemple de la fig. 2, afin de réaliser un re- dressemnent complet. Dans ce but, le disposi- tif représenté par la fig. 2 comporte deux anodes cylindriques 28, 29 destinées à être reliées aux bornes d'une source de courant alternatif.
La fig. 4 représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention dans laquelle la ca thode 20 est constituée par un petit cylindre creux de molybdène, tungstène ou nickel, re lié à un fil d'entrée de courant 21 scellé dans le tube et chauffé à la température de fonctionnement, par radiation, par une résis tance de chauffage 22 alimentée de courant par les conducteurs 23, 24. L'anode 25 con siste en un cylindre creux de tungstène, mo- lybdène, nickel ou autre et est portée par un conducteur 26 scellé dans la paroi du tube.
Le tube 27 est évacué et chargé d'une quan tité de eaesium. ou de rubidium.
Dans certains cas, un dispositif comme celui représenté en fig. 1 peut être pourvu avec avantage d'une cathode contenant une substance capable ide porter l'émission 6lec- tronique à dés valeurs élevées quand elle est maintenue à l'état .de réduction, par exemple unecathode de tungstène renfermant environ 1 .à 111 'A d'oxyde thorique. Le caesium, em ployé dans le dispositif remplit alors la fonc tion additionnelIe de maintenir à l'état réduit et par là actif,
au point de vue de l'émission, le thorium se trouvant à la surface .de la ca thode. Dans les dispositifs à cathode chauffée suivant l'invention, on préfère d'ailleurs, en général, de se servir d'un filament de tungs tène sensiblement pur.
On a trouvé qu'un champ magnétique ap pliqué au dispositif de manière à augmenter la. longueur du parcours des électrons donne la possibilité d'obtenir un courant donné, toutes autres conditions étant égales, à une pression sensiblement plus basse des vapeurs de caesium du rubidium. Dans le dispositif représenté à la fig. 5, le tube de décharge 30 est entouré d'un enroulement magnétique 31 qui est capable d'engendrer un champ magné tique sensiblement parallèle à la cathode 32. Les électrons passant à l'anode 33 sont déviés suivant des chemins en spirale autour de la cathode.
On a obtenu dans un dispositif de ce genre, avec le champ magnétique, en main tenant le tube à la température de 80 C, un courant égal au courant obtenu sans champ magnétique en maintenant le tube à la tem pérature de 150 C.
L'invention s'applique à des dispositifs à décharge de tous genres à cathode émettrice d'électrons, par exemple aussi à des disposi tifs photoélectriques, c'est-à-dire comportant une cathode émettant des électrons sous l'ac tion de la lumière.