Appareil à décharge électrique. Cette invention concerne un appareil à décharge électrique, pouvant par exemple servir à transformer des variations d'intensité de courant ou de potentiel électrique en va riations de lumière, comme dans la transmis sion électrique d'images fixes ou mouvantes, par fil ou sans fil, dans l'enregistrement pho tographique de sons etc. Les avantages que des appareils suivant l'invention peuvent of frir pour les buts susdits résultent des con sidérations suivantes.
La transmission électrique d'images se fait dans presque tous les systèmes connus actuellement en transformant successivement l'intensité de la lumière de petites aires de l'image à transmettre en variations de cou rant électrique, d'une faon directe ou indi recte, et par la transmission, par fil ou sans fil, de ces variations de courant électrique, à des stations réceptrices où des appareils ré cepteurs fonctionnent en synchronisme avec l'appareil de transmission, et où les varia tions de courant électrique sont retransfor- mées en variations d'intensité de la lumière projetée successivement sur les différentes parties d'une toile ou d'une surface sensibi lisée, telle qu'un film ou une plaque photo graphique, pour reproduire les images.
Les variations de courant à transmettre peuvent être produites de différentes manières. Elles peuvent être obtenues par exemple par le passage d'une aiguille sur une image mé tallique préparée- par un procédé photogra phique sur une surface cylindrique, ou elles peuvent être produites par l'intermédiaire d'une paire de prismes rotatifs dirigeant successivement la lumière de petites aires d'un objet naturel ou d'une image sur une cellule photosensible. Celle-ci traduit les va riations d'intensité de lumière des différentes parties de l'image en variations d'intensité de courant, lesquelles sont transmises, par fil ou sans fil, à une station réceptrice.
Dans tous ces systèmes il est désirable que l'appareil pour retransformer ces variations électriques en modulations de lumière emploie une source de lumière concentrée de couleur invariable, dont l'intensité puisse être variée immédiatement et exactement en dépendance des variations des impulsions reçues. En effet, il est désirable que la source de lumière soit concentrée afin que la lumière puisse être projetée à tout instant sur une aire relative ment petite de la surface sensibilisée; elle devra être d'une couleur constante, attendu que le milieu photographique est affecté dif féremment par de la lumière de différentes couleurs ou longueurs d'onde.
Elle devra être libre d'inertie pour permettre une transmis sion rapide de l'image et pour empêcher sa déformation ; elle devra être susceptible d'être réglée exactement en dépendance des varia tions des impulsions transmises pour provo quer les graduations de nuances appropriées dans l'image reproduite et elle devra être intense ou brillante pour réduire le temps d'exposition nécessaire.
L'appareil à décharge électrique qui fait l'objet de cette invention est capable de rem plir, au moins en partie, ces différentes con ditions. Il comporte une enveloppe renfermant un gaz devant être le siège d'une décharge à colonne positive lumineuse, une électrode devant jouer le rôle de cathode pour ladite décharge et deux autres électrodes, dont lune au moins doit jouer le rôle d'anode pour la même décharge et entre lesquelles doit se produire une décharge auxiliaire devant fournir des ions pour la décharge à colonne positive lumineuse, la surface de l'une au moins de ces deux électrodes étant choisie telle que la chute cathodique dans cette décharge auxi liaire dépasse la valeur dite normale,
tandis que la susdite cathode est d'aire relativement grande en vue de réaliser une décharge prin cipale dans laquelle la valeur de la chute de potentiel cathodique reste relativement basse.
Le gaz contenu dans l'enveloppe sera de préférence formé par un gaz rare, tel que du néon ou de l'hélium, introduit à pression basse dans l'enveloppe ; mais on pourra aussi em ployer un mélange de plusieurs gaz rares avec ou sans autres substances chimiques, gazeuses ou en formes de vapeurs, su%cep- tibles de modifier la couleur de la lumière pour des buts photographiques.
Au dessin ci-joint sont représentées, à titre d'exemple, deux lampes à décharge sui- vent l'invention, ainsi que quelques schémas d'application.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première lampe; La fig. 2 est une coupe longitudinale d'une autre forme de lampe à décharge; Les fig. 3, 4 et 5 montrent des schémas de connexions électriques pouvant être em ployées pour faire fonctionner une de ces lampes à décharge, et La fig. 6 montre le schéma d'une instal lation utilisant une forme d'exécution de l'ap pareil comme redresseur.
La lampe à décharge montrée par la fig. 1 comporte une enveloppe 1 contenant un gaz rare, tel que du néon ou hélium, de préfé rence à une pression basse, une chambre tu bulaire intérieure 2 dans laquelle sont dispo sées deux électrodes concentriques 3 et 4, et une troisième électrode 5 située en dehors de la chambre 2.
L'électrode 3 est composée d'un fil ou d'un ruban en métal à chute de potentiel cathodique faible, tel qu'un fil en aluminium en roulé en hélice autour du conducteur d'entrée 6. L'électrode 4 a la forme d'un tube métalli que, de préférence en aluminium, entourant l'électrode 3 et ayant des dimensions conve nables pour avoir sa surface située à proxi mité de l'électrode intérieure, grâce à quoi on réalise une structure compacte permettant l'établissement d'une décharge lumineuse entre les électrodes à des voltages relativement bas. L'électrode 4 est supportée par le con ducteur d'entrée 7. Les conducteurs d'entrée 6 et 7 sont contenus dans des jambes tubu laires 8 formant des prolongements de la chambre 2 et qui sont soudées au socle ren trant 9 de la lampe.
Les conducteurs d'en trée sont scellées dans le socle 9.
La partie supérieure 10 de la chambre 2 a une extrémité ouverte 11 et est réduite en diamètre pour déterminer un passage de dé charge rétréci entre l'électrode extérieure 5 et les électrodes 3 et 4. L'électrode 5 devant fonctionner .comme cathode consiste en un disque métallique, par exemple en aluminium, ayant une ouverture centrale 12 et supporté par la partie réduite de la chambre 2 au moyen d'une paire de pinces 13 auxquelles le conducteur d'entrée 14 est relié par exemple par soudage.
Dans le fonctionnement de cette lampe, un potentiel suffisant est appliqué entre les électrodes 3 et 4 _pour produire entre elles une décharge lumineuse qui produit des ions qui sont utilisés pour la décharge principale, qui est produite entre l'électrode 5 et l'une ou les deux électrodes 3 et 4. En restreignant l'aire du passage (le décharge 10 et en uti lisant une pression de gaz assez basse, de préférence inférieure à 12 mm de mercure, à l'intérieur de la chambre, on réalise -une dé charge lumineuse brillante en colonne posi tive. Cette lumière intense est émise à tra vers l'ouverture 12 de l'électrode 5 et par l'extrémité de l'enveloppe.
Les électrodes 3 et 4 sont d'aire suffisam ment petite pour que la décharge qui se pro duit entre elles soit très faible, car il est seulement nécessaire qu'il se manifeste une décharge suffisante pour ioniser le gaz entre elles de façon à permettre à la décharge principale avec l'électrode 5 de s'établir plus facilement. En réduisant la grandeur en aire des électrodes 3 et 4, l'une d'elles servant de cathode pour l'autre sera couverte d'une lu minosité cathodique à des valeurs de courants faibles. La chute de potentiel cathodique dépasse dès lors la valeur dite normale et restreint la décharge entre les électrodes 3 et 4 à une quantité négligeable, tandis que la chute de potentiel à la cathode 5 ne dé passe pas ladite valeur normale.
Pour réduire la chute de potentiel catho dique et réduire ainsi davantage le potentiel de démarrage et de fonctionnement de la lampe, les électrodes peuvent être enduites d'un métal alcalin, de préférence de potas sium. Le potassium 15 peut être enfermé dans une chambre latérale 15' et être amené par vaporisation aux électrodes pour les enduire, après qu'elles ont été scellées dans l'enve loppe. Par le fait que les électrodes 3 et 4 et leurs conducteurs d'entrée sont entièrement enfermés dans la chambre 2 et les jambes tu bulaires 8, la décharge entre ces électrodes et l'électrode 5 est entièrement confinée à la partie rétrécie 10 de la chambre 2.
La fig. 2 montre une autre forme de lampe à décharge dans laquelle les électrodes 16 et 17 disposées pour ioniser le gaz dans le tube 2 sont écartées l'une de l'autre dans le sens longitudinal du tube, de manière que la décharge entre elles a lieu dans une di rection axiale. L'électrode 16 a la forme d'une plaque et l'électrode 17 celle d'une grille ou d'une bobine placée à distance au-dessus de l'électrode 16.
L'électrode extérieure 18 est montrée sous forme d'un cylindre ou tube entourant la chambre 2, bien qu'elle puisse aussi avoir la forme d'un disque comme en fig. 1. La partie de la décharge comprise entre l'électrode 18 et l'extrémité ouverte 11 de la chambre 2 est d'une densité de courant insuffisante pour pro duire de la lumière en<B>-</B>mesure sensible. Dans la partie rétrécie de la chambre 2, la densité de courant est suffisamment augmentée pour produire une colonne lumineuse positive bril lante. L'emploi d'une électrode 5, respective ment 18, à aire plus grande que celle de la section transversale de la partie rétrécie de la chambre 2 permet de produire une dé charge en colonne lumineuse positive brillante à des voltages commerciaux usuels.
Une forme d'exécution pratique, établie conformément à la variante de la fig. 2, pré sentera par exemple les données suivantes L'enveloppe est formée par exemple d'un tube de verre d'un diamètre d'environ 4 cm et d'une longueur d'environ 15 cm. La ca thode 18 consiste par exemple d'un cylindre creux en aluminium d'un diamètre d'environ 2 cm et d'une longueur d'environ 3 cm, monté à l'extérieur du corps de verre tubu laire formant la chambre 2, lequel présente un diamètre d'environ 1,8 cm. Les électrodes 16 et 17 qui sont logées à l'intérieur de la chambre tubulaire 2 sont d'un diamètre d'en- viron 1 cm et écartées l'une de l'autre à une distance d'environ 2 mm.
L'électrode 16 est une plaque plate d'une épaisseur d'environ 0,1?5 mm en aluminium et l'électrode 17 est formée d'une spirale à environ cinq spires d'un fil d'aluminium ayant un diamètre d'en viron 0,375 mm. L'électrode 16 est disposée à une distance d'environ 3 cm de l'extrémité ouverte du tube de verre et l'électrode 18 est montée de façon à avoir son extrémité supé rieure à une distance d'environ 5 mm du sommet du tube de verre. La sortie de ce dernier est rétrécie en tubulure sur une lon gueur d'environ 5 mm et son ouverture est d'un diamètre d'environ 5 mm.
Le remplissage de l'enveloppe est fait avec du néon à une pression de 8 mm de mereure.
Ce dispositif pourra fonctionner avec un potentiel de 220 volts appliqué entre les électrodes 16 et 17 et un potentiel du même ordre de grandeur appliqué entre chacune de ces électrodes et l'électrode 18.
Bien entendu, toutes ces données peuvent varier dans des larges limites.
La fig. 3 représente un schéma de con nexions électriques pour le fonctionnement de la lampe en dépendance de variations de courant électriques imprimées à un circuit dans lequel la lampe est renfermée. Les élec trodes 3 et 4 sont reliées en circuit avec une batterie 19, un dispositif modulateur de cou rant 20 et une partie du rhéostat 21, et les électrodes 3 et 5 sont reliées à titi circuit local renfermant une batterie 22 ainsi qu'une autre partie dudit rhéostat 21.
-En faisant varier le courant du circuit renfermant les électrodes 3 et 4 au moyen du dispositif modulateur du courant 20, le degré d'ionisa tion du gaz dans la lampe sera amené à varier et par conséquent la résistance entre les électrodes 3 et 5 sera augmentée ou di minuée pour modifier la décharge entre elles et occasionner des fluctuations dans l'inten sité lumineuse de la décharge en colonne po sitive en dépendance des variations produites par le dispositif modulateur du courant 20, lequel est représenté par exemple sous la forme d'un microphone.
Il a été trouvé qu'un petit changement dans le circuit d'ionisation peut occasionner un changement relativement grand dans l'in- tensite lumineuse de la lampe. Si on le dé sire, le dispositif modulateur de courant pourra être inséré dans le circuit renfermant les électrodes 3 et 5 et la décharge lumi neuse entre ces électrodes pourra être com mandée directement par les variations de courant produites par ledit dispositif.
Dans la fig. 4, un tube amplificateur est intercalé entre le microphone et la lampe de décharge. Les électrodes ionisantes 3 et 4 sont alimentées de courant continu par la ligne 23 et les variations de courant en dépendance (lesquelles il s'agit de commander la décharge Sont imprimées entre les électrodes 3 et 5.
L'électrode 5 est toujours à un potentiel positif par rapport à celui du filament du dispositif 24. Elle est cependant moins posi tive que l'électrode 4 et sert par suite de cathode pour l'électrode 4, grâce à quoi une décharge a lieu entre elles, le circuit étant complété par l'anode et le filament, relié à la ligne 23, de l'amplificateur thermionique 24. L'anode 25 de l'amplificateur est ainsi aussi maintenue à un potentiel positif. L'électrode 5 Est aussi reliée par le dispositif modulateur de courant 20 et la batterie 26à la grille 27 de l''amplificateur, laquelle reçoit par là aussi une charge positive.
La batterie 26, cepen dant, est reliée au circuit en opposition au voltage de ligne de manière à maintenir le potentiel de la grille légèrement inférieur au potentiel de l'anode. Cette disposition, étant données les propriétés de la lampe à décharge, permet de réaliser une grande amplification des variations produites par le microphone et imprimées à la lampe.
Il va sans dire que le microphone 20 a été employé comme dispositif modulateur de courant dans le seul but de simplifier le dessin et la description du fonctionnement et que la lampe pourrait être commandée en dépendance de variations de courant électri- que produites par d'autres moyens utilisés dans la transmission électrique d'images, la télé vision et applications similaires.
Dans la fig. 5 on a montré une installation pour commander la lumière d'une lampe à dé charge en dépendance de variations de courant transmises par radio. L'appareil de réception montré à la gauche de la fig. 5 peut être de n'importe quel type convenable, la forme montrée ici n'est donnée qu'à titre d'exemple. Les variations électriques reçues par le cir cuit d'antenne et détectées et amplifiées par la valve thermioniques 26 sont imprimées entre les électrodes 3 et 5 de la lampe à décharge et l'intensité lumineuse en est changée en dépendance des impulsions reçues.
Dans la fig. 6 on a montré une installa tion disposée pour utiliser un appareil à dé charge suivant l'invention comme redresseur pour fournir du courant continu à n'importe quel usage désiré, par exemple pour fournir le courant d'anode dans des tubes de radio- signalisation. Le courant alternatif du circuit 29, par exemple un circuit ordinaire d'éclai rage à 110 volts, est porté à la tension con venable par un transformateur 30 dont les extrémités opposées sont reliées aux électrodes 37 et 38. La troisième électrode de cet exemple présente la forme d'une plaque 31 laquelle sera d'aire relativement grande par rapport aux électrodes 37 et 38.
Du courant continu est obtenu entre l'électrode 31 et la borne médiane du secondaire du transforma teur 30 et les irrégularités de ce courant sont nivelées ou égalisées par l'emploi, d'une part, d'un certain nombre de condensateurs 32 mis en travers des conducteurs 33 et 34 et, d'autre part, de bobines d'inductance 35 in tercalées en série dans la ligne. Le voltage peut être commandé par un rhéostat conve nable 36.
Le redressement du courant alternatif est obtenu en vertu de la différence de la chute de potentiel cathodique à l'électrode 31 et aux électrodes 37 et 38. L'électrode 31 a, par suite de sa grande surface, une chute de potentiel cathodique relativement petite en comparaison des électrodes 37 et 38. Il s'en suit qu'il faudrait un voltage plus élevé pour produire une décharge entre l'une ou l'autre des -électrodes 37 et 38 et l'électrode 31 quand les premières électrodes sont employées comme cathode que quand la dernière est em ployée comme .cathode..
En proportionnant convenablement les dimensions et les formes de ces électrodes et la pression de gaz dans l'appareil. à décharge, la décharge dans une direction peut être pratiquement supprimée et une décharge peut être produite alternative ment entre les électrodes 37 et 31 et les électrodes 38 et 31, la décharge auxiliaire qui se produit entre les électrodes 37 et 38 fournissant des ions pour la décharge prin cipale.
On remarquera que les deux portions po sitive et négative du courant alternatif sont utilisées.