Dispositif à décharge luminescente. Ira présente invention concerne un dis positif à ,d'écharge luminescente comportant une cathode et une anode clans une enve loppe remplie de gaz.
Il est 'bien connu que le voltage requis pour amorcer une décharge électrique dans un .dispositif à décharge luminescente est plus élevé que celui requis pour maintenir <B>la</B> décharge une fois amorcée.
Ainsi on peut par exemple dans -des ré gulateurs de voltage, redresseurs de courant alternatif, lampes et appareils analogues em ployant des électrodes espacées dans' une atmosphère de gaz et travaillant sans émis sion.
thermionique, arriver, grâce à un choix approprié des matières pour les électrodes, des distances entre celles-ci et de la pression du gaz, à ce que la décharge s'amorce à un potentiel d'environ 120 volts, tandis que la ,décharge une fois amorcée continue à se pro duire à des potentiels de 85 à 90 volts, dé pendant dans un-e -certaine mesure du cou- rani passant par le tube.
Cette différence entre le potentiel :d'amorçage et le potentiel de fonctionnement est due en grande partie à la haute résistance imposée par l'espace sombre de la -cathode. Après l'amorçage d'une décharge dans le dispositif, cette cou che de résistance se trouve brisée et permet la continuation de la décharge avec un vol tage plus bas que le potentiel d'amorçage ou l'amorçage d'une autre décharge indépen- -dante avec .un voltage considérablement ré duit.
On a également trouvé qu'il faut une distance définie des électrodes pour un gaz particulier et pour une pression particulière de celui-ci, à laquelle le voltage nécessaire pour amorcer la décharge est un minimum. De plus, bien que .des appareils de ce genre puissent facilement conduire des courants jusqu'à plusieurs cents milliampères, l'in tensité du courant requis pour amorcer la décharge est excessivement petite, c'est-à- dire dans l'ordre de grandeur @de quelques microampères.
On s'est déjà servi du phénomène sus énoncé pour obtenir un tube de relais à dé charge luminescente sensible en employant .dans une enveloppe à agent gazeux une ca thode d'une aire relativement grande, une anode principale et une anode de commande avec une aire relativement petite, l'anode principale étant conformée et disposée par rapport à la cathode de telle façon qu'un voltage cosidérablement plus élevé soit re quis pour amorcer une décharge entre les dites électrodes que celui qui est ordinaire ment disponible,
tandis que l'anode de com mande est située à une distance différente par rapport à ladite .cathode et établie en une matière telle qu'une décharge puisse être amorcée entre ladite anode de commande et la cathode à un potentiel considérablement plus bas que celui qui est nécessaire pour amorcer la décharge depuis l'anode princi pale.
L'anode :de commande peut être placée à la distance critique de la cathode ou -d'une pointe d'amorçage reliée à la cathode, dis tance à laquelle il faut le voltage minimum avec un gaz particulier à la pression em ployée pour amorcer la décharge vers l'a node, l'anode principale étant disposée à une -distance suffisante de la cathode pour empê cher l'amorçage d'une décharge depuis celle ci sauf à des voltages considérablement plus élevés.
Il résulte de cette construction que, si un voltage prédéterminé est imprimé entre l'anode principale et la cathode qui soit in férieur à celui nécessaire pour amorcer une décharge entre elles, mais suffisamment élevé pour maintenir cette décharge lors qu'elle a été une fois amorcée, et si un se cond potentiel est appliqué entre l'anode -de commande et la cathode à une valeur suffi sante pour amorcer une décharge entre ces électrodes, en -dépendance de certaines condi tions extérieures, la décharge principale peut être amorcée en raison -de l',amorçage de la décharge provenant de l'anode & commande,
pourvu qu'un courant suffisamment élevé passe par le circuit de l'anode de commande. Le dispositif à :décharge luminescente suivant l'invention comporte une cathode et une anode dans une enveloppe remplie<B>de</B> gaz et se caractérise en .ce que .des moyens pour produire une :
décharge luminescente -auxiliaire sont prévus à l'intérieur -de l'en veloppe dans une position telle que cette dé charge soit visible depuis au moins une por tion de ladite anode, en vue de faciliter l'éta blissement d'une décharge luminescente en tre l'anode et la cathode.
Ces moyens peuvent comporter une anode supplémentaire dans l'enveloppe qui est dis posée plus près de la cathode que l'anode principale.
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 élévation, partie en coupe, de cette forme d'exécution -du disposi tif à décharge luminescente avec .des moyens pour la commande de son fonctionnement;
La fig. 2 est une vue en plan -d'un grou pementd'électrodes, montrant la :disposition connue et ordinairement employée :des élec trodes, et La fig. 3 est une vue en plan @du grou pement -d'électrodes prévu -dans le dispositif à décharge de la fig. 1.
Le dispositif à décharge électrique repré senté à la fig. 1 comporte une enveloppe 1 contenant une cathode 2, une anode princi pale 3 et une anode supplémentaire ou de commande 4. Les électrodes 2, 3 et 4 sons. supportées de façon appropriée par un socle 5 et sont reliées à des fils d'introduction 6. i et 8 respectivement. Un prolongement mé tallique 9 s'étend vers l'extérieur de la ca thode 2 jusqu'à proximité de l'anode de com mande 4. L'espace entre l'anode de com mande 4 et l'extrémité libre du prolonge ment 9 doit être tel qu'il permet l'amorçage d'une décharge entre les électrodes 2 et 4 avec, un minimum de voltage.
Cette distanc#, dépend :du gaz particulier employé et de la pression de celui-ci. Par exemple, avec un remplissage d'argon à une pression de 5 à 8 mm de colonne de mercure, on a trouvé qu'une distance ,d'environ 1 mm fournissait la condition voulue pour l'amorçage avec un potentiel bas. Si l'on emploie d'autres pres sions ou d'autres gaz, il sera nécessaire de modifier la distance entre l'anode de com mande et la cathode.
L'anode principale 3 est placée à une distance beaucoup plus grande -de la cathode 2 que l'anode de commande 4. Dans une exécution pratique, en employant la pression de gaz susindiquée, on ,a obtenu d'excellentes caraotéristiqu.es de fonctionnement .avec une cathode cylindrique d'un diamètre de 25 mm ayant l'anode- principale 3 placée dans l'axe de celle-ci.
Afin de réduire les potentiels -de démar rage et de fonctionnement -du dispositif, un métal électropositif, tel que par exemple un des métaux alcalins ou alcalino-terreux ou un :métal moins volatil tel que ,du métal mixte (Mis:chmetall) peut être déposé par vaporisation sur la cathode pour former une couche superficielle sur celle-ci. Le métal mixte (Mischmetall) a donné satisfaction pour travailler à 110 volts, mais pour des voltages .de ligne plus bas, des métanix alca lins sont plus ,appropriés.
L'anode principale 3 est reliée à un pôle d'une ligne à courant alternatif 10 par un conducteur 11 et la cathode 2 est reliée à, l'autre pôle -de ladite ligne par un .conduc teur 12. Un relais électromagnétique 13 est intercalé dans le conducteur 11 de façon à être actionné lorsqu'une décharge est pro tluite entre les électrodes 2 et 3 du disposi tif. La résistance au passage -de courant en tre l'anode 3 et la cathode 4 est telle qu'il n'y passera normalement point de -décharge au voltage disponible sur la ligne 10.
L'anode de commande 4 est également reliée au pôle ,de la ligne 10 opposé à celui de la cathode par le moyen d'un conducteur 14 renfermant une résistance élevée 15 et un interrupteur 16. La résistance 15 limite le courant qui peut passer entre les électrodes 2 et 4 à une petite valeur. Le voltage de la ligne 10 est tel que lorsque l'interrupteur 16 est fermé, une décharge est amorcée de l'anode de commande vers la cathode de fa çon à ioniser le gaz de remplissage et à bri- ser la résistance cathodique.
Immédiatement après que ceci se produit, la résistance entre l'anode principale 3 et la cathode 2 est devenue suffisamment réduite pour provoquer une décharge entre celles-ci de façon à permettre à un courant relative ment fort de passer par la ligne 11 et l'en roulement du relais 13. Celui-ci .actionne alors l'interrupteur 19 pour fermer un cir cuit adjoint pour tout usage désiré.
Dans la forme .d'exécution représentée à la fig. 1, l'interrupteur 16 peut être établi sous forme d'un élément thermostatique bi métallique, lequel, après avoir atteint une température prédéterminée, se ferme ou s'ou vre de façon à ,amorcer ou à arrêter la dé charge entre les électrodes principales et à mettre des courants relativement forts à .dis position pour actionner le relais 13 sans que ces courants relativement forts soient obli gés de passer directement par l'interrup teur 16.
Le courant nécessaire dans le circuit de l'anode de commande pour ,amorcer la dé charge entre l'anode principale et la cathode est réduit plusieurs fois en plaçant la pointe d'amorçage de telle façon par rapport à l'a no-de -de commande et à l'anode principale que l'intervalle entre l'extrémité de la pointe d'amorçage et l'anode de commande n'est pas masqué à l'égard de l'anode principale par un barrage interposé.
A la fig. 2, la pointe d'amorçage 17 est représentée comme faisant saillie radialement sur la cathode 2 vers l'a node -de commande 4 !de façon que l'inter valle de décharge 18 entre la pointe d'amor çage 17 et l'anode de commande 4 est mas qué à l'égard de l'anode principale 3 par l'anode .de commande 4. Avec cette disposi tion, le courant de décharge à travers l'inter valle 18 qui est nécessaire pour amorcer la décharge entre l'anode principale 3 et .la ca- thode 2, est quelques centaines de fois plus grand que celui qui est nécessaire avec la. disposition de la pointe d'amorçage 9 telle que représentée à la fig. 3.
De cette façon, par exemple, dans un tube .de -dimensions et à pression de gaz tel les qu'il faut une ,décharge près de cents microampères, dans le circuit de l'anode -de commande, pour amorcer la décharge dans le circuit de l'anode principale .d'après la -dis position représentée à la fig. 2, il ne faut avec la disposition de la. pointe d'amorçage représentée à la fig. 3, -dans le circuit de l'anode de commande, qu'un courant d'un dixième de microampère seulement pour amorcer la décharge -dans le circuit de l'a node principale.
On croit que cette sensibilité augmentée du dispositif avec la disposition représenté à la fig. 3 est due soit à une photo-ionisa- tion .du milieu gazeux autour de l'anode principale par la lumière ultraviolette en gendrée dans la -décharge entre l'anode de commande et la pointe d'amorçage, soit à une émission photoélectrique émanant de l'anode principale 3 en raison de cette lumière ultra violette.
Il est bien connu que la décharge luminescente produite dans des gaz mono atomiques est relativement riche en .lumière ultraviolette, :des expériences ont démontré que l'amorçage de la décharge principale est dépendante de la production d'une décharge luminescente entre la pointe d'amorçage et l'anode de commande dont la lumière peut être projetée sur l'anode principale.
Ainsi, par exemple, dans la -disposition représenté à la fig. 2 avec une .décharge à faible cou rant dans le circuit de l'anode de commande d'une grandeur telle que la -décharge lumi nescente soit limitée à une petite portion de l'anode de commande directement en face -de l'extrémité -de la pointe d'amorçage, la dé charge principale ne pourrait pas s'amorcer.
Cependant, si le courant dans le .circuit .dp l'anode de commande est augmenté, de sorte que la décharge luminescente se répand sur la surface de l'anode de commande sur une étendue telle que sa lumière est visible depuis au moins une portion de l'anode principale, la s'amorce immédiate ment, tandis qu'avec la disposition représen tée à la. fig. 3, la :
décharge dans le circuit de l'anode de commande nécessaire pour amor cer la décharge principale n'est que celle qui est nécessaire pour produire une lumines- illence visible.<B>Il</B> paraît donc que l'amorçage de la .décharge principale est dû à la projec tion de lumière provenant de la décharge d- l'anode de commande sur l'anode principale, occasionnant soit la, photo -ionisation du gaz, soit une émission photoélectrique à par tir de l'anode principale, en un .moment où l'anode est négative pendant une demi- période du courant ,
alternatif imprimé. Pen- -dant cette période, le gaz adjacent à l'anode négative est ionisé et la résistance dite ca- tbqs,lique à la surface de l'an.ode est brisée. L'ionisation persiste jusqu'à la demi-période suivante où l'anode est positive et permet l'amorçage de la décharge principale.
Le métal mixte (Mischmetall) vaporisé è i'inté#ieur du tube se dépose sur les partiek intérieures du dispositif, y compris la. sur face de l'anode principale 3. Le métal mixte est excessivement sensible à l'émission photo électrique par la lumière ultraviolette et augmente ainsi la tendance de l'anode prin cipale à amorcer la décharge en raison de la lumière ultraviolette produite dans la dé cliarge de l'anode de commande.
Si l'on désire, l'anode -de commande 1 peut être pourvue d'une tête 20 d'une ma tière qui est plus active que celle de la tête 21 de Panade principale 3. Par exemple, la tête 20 peut être constituée par .du thorium, du titane ou de l'uranium, qui ont la, pro priété de réduire encore davantage le poten tiel nécessaire pour l'amorçage de la dé charge, tandis que la tête 21 peut être cons tituée par du fer, du nickel ou, si on le dé sire, du métal mixte (Mischmetall). L'em ploi d'une matière active pour l'anode de commande augmente la différence -de poten tiel admissible entre l'anode d'amorçage et l'anode principale.
La matière active consti tuant la tête 20 de l'anode de commande exerce également une action & nettoyage ou d'épuration de gaz pour maintenir le ggaz dans une condition plus pure.