Appareil oscillatoire électrique. La présente invention concerne un appa reil oscillatoire électrique, ayant des électrodes séparées par un fluide gazeux.
Cette invention est basée sur le contenu du brevet antérieur n 121432.
L'appareil suivait l'invention comporte des moyens produisant entre l'intensité et le voltage du courant un rapport qui change brusquement lorsque l'intensité du courant qui traverse le dispositif atteint une valeur limite, de manière que ce courant se trouve interrompu subitement quand il augmente jusqu'à ladite valeur limite.
Une ampoule de ce genre fonctionne d'une façon toute différente de celle de n'importe quel moyen connu ou utilisé jusqu'ici pour la production de courants oscillatoires. La différence la plus frappante entre le fonction nement de la présente construction et celui des constructions connues précédemment, c'est peut-être L'extrême rapidité avec laquelle et la façon extrêmement complète dont l'am poule suivant la présente construction change d'état pour passer de l'état conducteur à l'état isolant. Sous ce rapport la présente am- poule dépasse de beaucoup tout appareil élec trique connu jusqu'ici et elle constitue une méthode particulièrement efficace pour - pro duire des oscillations de haute fréquence.
De préférence l'appareil est agencé de façon que l'intensité du champ magnétique est telle qu'elle fait que l'ampoule conduit normalement le courant librement dans un sens et isole relativement à une différence de potentiel existant en sens inverse.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre -d'exemple, au dessin annexé, .dans lequel: La fig. 1 est une coupe verticale d'une ampoule, et La fig. 2 représente un schéma d'un cir cuit oscillant typique avec l'ampoule dans ce circuit.
Dans le mode de réalisation de l'inven tion, donné à titre d'exemple, que représente le dessin, une ampoule du type précité est représentée en 10 fig. 2, et munie de moyens indiqués en 11 pour créer un champ magné tique d'intensité sensiblement constante dans la région comprise entre les électrodes et où a lieu la conduction gazeuse. Cette ampoule est montée sur un circuit 13 comportant une génératrice 14 capable de fournir environ quatre dixièmes d'ampère sous 1500 volts. Le circuit comporte aussi une grande inductance 16 en série avec l'ampoule et une capacité 18 relativement faible en dérivation sur l'in ductance.
En plus de l'inductance et de la capacité déjà décrites, une capacité addition nelle 20 est montée en travers du circuit et elle est destinée à fournir un chemin pour le courant qui passe quand l'ampoule ferme le passage dès que le voltage critique est atteint. Le courant de la génératrice est maintenu sensiblement constant et on empêche les os cillations de grande fréquence de passer à travers la génératrice, en utilisant des bobines de réactance 21 et 22 montées sur des bran ches opposées du circuit et fonctionnant de la façon usuelle. Dans ce genre de circuit, lorsqu'on ferme l'interrupteur 23, le courant qui traverse l'ampoule 10 augmente de valeur et provoque une augmentation du voltage aux bornes de l'ampoule.
Le voltage initial au quel le courant traverse l'ampoule peut at teindre environ cent à trois cents volts. Ce voltage appliqué. à l'ampoule augmente à une allure déterminée en grande partie par l'in ductance 16, jusqu'à ce que le voltage cri tique soit atteint; à ce moment l'ampoule refuse subitement de conduire le courant da vantage et devient isolante. Par suite de cette transformation subite de l'ampoule qui passe de l'état conducteur à l'état iso lant, l'énergie déjà emmagasinée dans l'in ductance 16 fait passer un courant à travers la capacité 18 et charge celle-ci à un poten tiel élevé.
L'inductance 16 et la capacité 18 agissent ensemble à la façon d'un circuit de résonance qui, lorsqu'il est isolé du reste du système par la propriété isolante de l'ampoule 10, peut osciller électriquement librement de la façon usuelle, c'est-à-dire que l'énergie du circuit oscillant est d'abord emmagasinée sous forme d'énergie électrostatique dans le condenseur, puis sous forme d'énergie électro magnétique dans l'inductance.
Pendant l'os cillation l'amplitude de la différence de po- tentiel aux bornes de l'inductance 16 subit une variation sinusoïdale et on conçoit qu'a près une fraction de période la différence de potentiel entre les électrodes de l'ampoule 10, telle qu'elle est déterminée par le voltage de la génératrice 14 et le voltage aux bornes de l'inductance 16 sera suffisamment faible pour permettre de nouveau la conduction gazeuse, et le même jeu que ci-dessus recommence. L'ampoule 10 agit donc à la façon d'un dis positif de distribution automatique, et elle a pour but de distribuer de l'énergie périodi quement au circuit de résonnance 16, 18 et d'entretenir les oscillations. La fréquence des oscillations est déterminée par les valeurs de l'inductance 16 et de la capacité 18.
Ces os cillations peuvent être utilisées de toute façon appropriée comme par exemple par un circuit de charge comme celui qui est indiqué en 26 et qui est couplé. inductivement avec le cir cuit 13, comme on le voit sur la fig. 2.
.Avec ce type de circuit et une généra trice à courant continu débitant environ quatre dixièmes d'ampère sous 1500 volts, on a pro duit des fréquences déterminées principale ment par la période naturelle du circuit 16, 18 et variant entre 10 et<B>100000</B> périodes par seconde. Le voltage critique auquel l'am poule devient isolante varie à peu près sui vant le carré de l'intensité du champ magné tique appliqué à l'ampoule et on peut en con séquence le faire varier en modifiant de façon appropriée l'intensité de ce champ.
L'ampoule fig. 1 utilisée dans le présent cas dans le but d'obtenir des oscillations a déjà été appliquée aux redresseurs. Cette am poule se compose d'un vase clos 30 servant de réceptacle et contenant des électrodes cy lindriques concentriques 31 et 32 en matière non magnétique, telle que le molybdène. La conduction a lieu dans la région séparant les surfaces des deux électrodes qui se font face, ces électrodes étant soumises à une différence de potentiel et ces surfaces étant suffisam ment rapprochées pour empêcher normalement la conduction gazeuse à travers l'espace qui les sépare, même sous des potentiels exces sivement élevés.
Un champ magnétique dont les lignes de force sont sensiblement paral lèles à l'axe des électrodes peut être créé par un aimant permanent 34 placé par rapport à l'ampoule dans la position représentée par le dessin. Quant au voltage critique auquel l'ampoule devient isolante, on peut le faire varier commodément en réglant le champ magnétique. On peut effectuer facilement ce réglage du champ magnétique en déplaçant l'aimant permanent 34 de façon à le rappro cher ou à l'écarter du récipient 30. Avec l'aimant permanent coopèrent des tubes ou cylindres 37 et 38 en matière magnétique en contact avec les extrémités opposées du cy lindre d'électrode 32. Ces cylindres sont re liés entre eux par l'électrode 32 et par un manchon 39 en cuivre ou autre matière sem blable non magnétique.
On remarquera que l'électrode extérieure 32 est constituée par un cylindre métallique mince dont les extrémités opposées entrent dans des rainures ménagées sur les faces voisines des cylindres 37 et 38. Pour que la chaleur puisse s'échapper libre ment de la région qui entoure l'électrode ex térieure 32, le manchon connecteur 39 com porte de préférence des ouvertures ou fentes 44, comme le montre le dessin. L'électrode intérieure 31 est reliée, à ses extrémités op posées, à des tiges en fer 45 et 46, la tige 46 comportant une tête 48 faisant corps avec elle, et la tige 45 ayant son extrémité filetée en 49. L'électrode est de préférence réunie aux tiges par fusion ou par soudure, de façon à former une tige continue dont la partie centrale est en matière non magnétique, comme cela vient d'être dit.
Les extrémités extérieures des tiges 45 et 46 sont entourées par des cylindres isolants 50 et 51, en verre ou en matière semblable logés dans des évi dements 52 prévus dans les cylindres 37 et 38 respectivement. Les cylindres isolants peu vent être maintenus en place par des colliers 54 et 55 en cuivre ou autre matière non magnétique, comportant chacun un col 56 pénétrant dans l'espace compris entre les tiges et les cylindres isolants 50 et 51 qui les entourent. Les différents éléments sont maintenus dans leurs positions relatives par un écrou 58 vissé sur l'extrémité filetée 49 et servant à serrer les colliers 54 et 55 sur les extrémités des cylindres 50 et 51.
Pour que tous les trajets à travers le diélectrique de support soumis à une différence de poten tiel soient longs et que tous les trajets à travers le gaz soient courts, les extrémités extérieures des cylindres 37 et 38 sont évi dées en 60 de façon que le point de contact entre les cylindres magnétiques et les cylin dres isolants soit suffisamment écarté des colliers 54 et 55 qui sont en contact avec la tige formant électrode centrale. En outre, chaque collier est muni d'un rebord annu laire 62 parallèle aux parois du récipient, mais écarté de celles-ci. On conçoit, par la seule inspection du dessin, que les cylindres extérieurs ne sont pas en contact direct avec le récipient, mais qu'ils sont centrés à l'inté rieur de celui-ci et écartés de ses parois par des anneaux ou rondelles d'écartement 65.
L'un des fils d'entrée, le fil 66, peut être utilement relié à la tête 48, en passant à l'extérieur à travers l'extrémité de l'ampoule, et l'autre, le fil 67, peut être relié au man chon 39, en passant à l'extérieur à travers la paroi latérale de l'ampoule en 68.
On utilisera de préférence de l'hélium pour former dans l'ampoule l'agent par le quel a lieu la conduction gazeuse, les Molé cules petites et légères de ce gaz ayant cer tains avantages distincts. En premier lieu les petites molécules d'héliûm ont un par cours libre moyen relativement long sous une pression donnée quelconque, ce. qui fait qu'il est pratiquement possible d'utiliser une pression de gaz plus élevée que celle qui pourrait être utilisée avec un gaz dont les molécules seraient plus grandes. En outre, le faible poids des molécules permet à l'am poule de changer d'état et de passer de l'état conducteur à l'état isolant, et réciproquement, plus rapidement- que cela ne serait possible si l'on utilisait un gaz plus lourd.
Quant à la théorie suivant laquelle cette ampoule arrête subitement le passage du courant dés qu'on atteint un voltage critique, on croit qu'elle est sensiblement la suivante En plaçant deux électrodes à l'intérieur d'un récipient rempli de gaz et en réglant con venablement leur position dans ce récipient, on empêche la conduction gazeuse entre les surfaces des électrodes, même lorsque ces électrodes sont soumises à des potentiels ex trêmement élevés. Ceci est dû au fait que la distance qui sépare les surfaces actives des électrodes est petite et de l'ordre de grandeur du parcours libre moyen des élec trons.
Par suite, en raison de la faible distance que parcourent les électrons, en passant d'une électrode à l'autre, il n'y a pas de possibilité de collision suffisante entre les électrons et les atomes pour amorcer une décharge électrique. Toutefois, lorsqu'un champ magnétique est interposé dans la région coin- prise entre les électrodes, le chemin parcouru par ces électrons peut être suffisamment déformé pour provoquer des collisions entre les électrons et les atomes en nombres suffi sants pour amorcer la conduction gazeuse, c'est-à-dire pour produire une ionisation sen sible. Avec un champ magnétique constant, suffisant pour rendre l'ampoule conductrice, et avec un faible courant traversant cette ampoule, celle-ci sera conductrice.
Toutefois, si le courant qui traverse l'ampoule augmente, le voltage croit, du fait que l'ampoule a une caractéristique de voltage à courant crois sant. Ce voltage plus élevé tend à redresser les trajets courbes des électrons jusqu'à un point tel que ces trajets sont de nouveau assez courts pour empêcher une ionisation sensible, ce quia pour effet d'interrompre la conduction gazeuse, de sorte que l'ampoule devient subitement isolante et reste dans cet état jusqu'à ce que le voltage qui y est ap pliqué retombe au-dessous du point critique.