Dispositif compteur à décharge en milieu gazeux. La présente invention a pour objet un dispositif compteur à décharge en milieu ga zeux.
Dans les dispositifs connus utilisés pour effectuer des calculs sur des nombres, on a reconnu que tout. dispositif présentant une pluralité d'états d'équilibre peut être utilisé pour effectuer les opérations d'emmagasinage des nombres ou de commutation multiple. Dans les dispositifs connus du type à dé charge en milieu gazeux, le problème revient à prévoir des moyens pour produire le trans fert d'une décharge entre ces états d'équilibre. En outre, il est désirable qu'un tel dispositif n'utilise qu'un nombre minimum d'appareils auxiliaires pour effectuer ce transfert.
Dans ce but, il est désirable aussi que les conditions électriques dans chaque état d'équilibre soient similaires, plutôt que progressivement diffé rentes, ce qui évite la nécessité d'un dispositif de remise à zéro pour rendre possible une opération cyclique.
On peut atteindre ces buts au moyen d'une anode commune coopérant avec une pluralité de cathodes, de telle manière que des impul sions envoyées au dispositif produisent un transfert positif de la décharge d'une cathode à la suivante, dans une direction déterminée par les propriétés géométriques de ces ca thodes.
Le principe de ce transfert. repose sur l'observation que lorsqu'une décharge en mi lieu gazeux se fait entre l'une de deux élec trodes s'excluant mutuellement et une troi- sième électrode commune (par exemple en introduisant une résistance commune en série dans le réseau d'alimentation commun), la dé charge est transférée sur l'électrode ayant le potentiel le plus élevé relativement à l'élec trode commune, à la seule condition que des ions appropriés provenant d'une source arti ficielle soient présents dans l'espace de dé charge entre l'électrode commune et l'élec trode à potentiel élevé.
Or, en prévoyant pour chaque cathode une résistance séparée en série, on peut obtenir que les potentiels cathode- anode des cathodes adjacentes à la cathode assurant la décharge soient supérieurs au po tentiel de la cathode assurant la décharge. Ainsi, le courant de décharge, en passant dans la résistance, fait tomber le potentiel de la cathode correspondante, relativement aux cathodes voisines. Cette condition est stable, jusqu'à ce que, pour un choix appro prié des résistances en série, un dispositif quel conque produise une densité ionique dans l'espace relatif à l'une des autres cathodes.
La densité ionique nécessaire au transfert peut être obtenue en utilisant le phénomène de l'extension de la lueur cathodique, en même temps qu'une structure géométrique des ça thodes telle que le point de décharge de chaque cathode se trouve adjacent à un point de l'une des cathodes voisines qui est plus éloi gné de son point de décharge. En d'autres termes, les cathodes (de préférence des ca thodes allongées en forme de tiges) doivent présenter chacune une extrémité libre relative ment proche de l'anode commune, le reste de la cathode présentant une surface qui s'in cline progressivement vers sa racine depuis l'anode.
Par conséquent, l'amorçage de la dé charge se produit à l'extrémité de la cathode, là où l'espace est le phis court, et, pour des pressions et des courants appropriés, la lueur cathodique ainsi formée s'étend progressive ment le long de la surface de la cathode, en s'éloignant de cette extrémité libre, quand le courant augmente. La résistance en série commune limite ordinairement cette exten sion de la lieur à une petite région proche de l'extrémité libre de cette cathode. De plus, chaque extrémité libre de cathode est disposé de manière que son espace anodique se trouve placé entre l'anode et la racine de l'une des cathodes adjacentes.
Par conséquent, si une impulsion de cou rant positive est appliquée au courant de dé charge (par exemple en appliquant une im pulsion de tension à travers la résistance en série), la lueur cathodique de la décharge s'étend le long -de la cathode correspondante vers la racine de celle-ci, jusqu'à ce que la cathode transporte la lueur cathodique à proximité immédiate de l'espace de décharge de la cathode adjacente. Cette circonstance répond aux conditions mentionnées ci-dessus pour le transfert, en établissant une densité ionique dans l'espace à plus haut potentiel, et le transfert de la décharge est effectué dans la. direction déterminée par l'une des cathodes successives adjacentes dont l'extré mité libre se trouve au-dessous de la racine de la cathode assurant la décharge initiale.
Afin de garantir le rétablissement d'une con dition stable de décharge après le transfert, chaque résistance individuelle de cathode pos sède une capacité en parallèle, de façon à em pêcher un comportement oscillatoire. La lon gueur de l'impulsion d'entrée doit être choisie par conséquent selon les constantes de temps des produits R X C des circuits des cathodes.
Ce sont ces considérations qui ont conduit à la présente invention. Le dispositif compteur à. décharge en mi lieu gazeux selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une anode et une pluralité de cathodes allongées présentant chacune une première portion se rapprochant le plus étroitement de l'anode et une seconde portion plus éloignée de l'anode que la première por tion susdites, les cathodes étant disposées de manière que ladite première portion d'une cathode donnée se trouve plus près de ladite seconde portion d'une cathode adjacente que de ladite première portion de cette dernière cathode.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ples, trois formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 est une représentation schéma tique de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une représentation schéma tique de la deuxième forme d'exécution, des tinée à une opération cyclique en cascade.
La fig. 3 est une coupe de la troisième forme d'exécution, faite par la ligne<B>3-3</B> de la fig. 4.
La fig. 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la fig. 3.
Le tube représenté à. la fig. 1 comprend une enveloppe 1 pour l'atmosphère gazeuse, le gaz étant à une pression réduite propre à l'apparition du phénomène de la lueur catho dique. Le gaz peut être du néon, de l'hydro gène ou tout autre gaz ou mélange de gaz approprié qui ne réagit pas d'une manière notable avec les matériaux constituant les di vers éléments et l'enveloppe. Une anode com mune 2, en forme de tringle, s'étend sur toute la longueur du tube cylindrique et sort du tube, au niveau d'un joint, pour permettre la connexion à une source 7 et à, une résistance de limitation Sen série.
Des cathodes 3, 4, 5 et 6 entrent dans le tube par des tubulures radiales, comme repré senté, elles sont courbées ensuite avec un rayon de courbure appréciable et s'inclinent vers le bas et vers l'anode 1 pour former des espaces anode-cathode 3', 4', 5' et 6' res- pectivement. La forme géométrique de ces électrodes est telle que l'espace de décharge 4' de la cathode 4 soit situé au-dessous ou proche de la courbure ou de la racine de la ca thode 3. De même, les espaces 5' et 6' se trouvent respectivement au-dessous des racines des cathodes 4 et 5. Par conséquent, l'espace de décharge de chaque cathode est situé à proximité de la portion de la cathode adjacente qui présente en dernier lieu la lueur catho dique quand le courant de décharge de cette cathode adjacente est augmenté.
Chacune des cathodes 3, 4, 5 et 6 est associée à une résis tance 10 et à un condensateur 11 en paral lèle. Les extrémités des groupes résistance- condensateur éloignées des cathodes sont nor malement connectées ensemble et à la résis tance de limitation 8. Un interrupteur 12, normalement fermé, est prévu pour l'établis sement initial de la décharge de la cathode 3. Lors du fonctionnement du dispositif, une décharge est produite sur la cathode 3 par ouverture de l'interrupteur 12. Par un choix approprié des résistances 8 et 10, selon la source de tension 7 donnée, la pression et l'espace des électrodes dans le tube, cette dé charge peut être limitée à une lueur catho dique couvrant seulement l'extrémité infé rieure de la cathode 3.
Dans ces conditions, la décharge est stable et se maintient après la fermeture de l'interrupteur 12, la chute de tension dans la résistance 8, produite par le courant de décharge, réduisant les potentiels des autres cathodes au-dessous des potentiels de décharge normaux relativement à l'anode commune. Si, cependant, une impulsion de tension est appliquée à des bornes 9 avec la polarité indiquée, le courant de décharge aug mente et il se produit une extension corres pondante de la limite de la lueur sur la ca thode 3. Tandis que cette lueur étend sa limite, elle transporte avec elle une région de densité ionique jusqu'à ce que l'espace 4' se trouve dans une région présentant en abondance des ions utilisables. Cette condition abaisse effec tivement la tension de rupture de l'espace 4' et, en conséquence, ce dernier capture la dé- charge.
Cette capture est favorisée par les condensateurs 11 associés aux cathodes 4 et 3, puisque le premier tend à maintenir le haut potentiel de la cathode 4, et le dernier à main tenir le potentiel abaissé de la cathode 3. Ainsi, le courant instantané dans la résistance 8, pendant le temps très bref où les deux ca thodes 3 et 4 sont conductrices, est suffisant pour abaisser le potentiel de la cathode 3 jus qu'au point d'extinction, alors que la cathode 4 est encore à un potentiel permettant, en vertu de son condensateur 11, de soutenir la décharge.
Par conséquent, l'impulsion d'en trée ayant subsisté jusqu'à maintenant, la décharge reste stable sur la cathode 4 puisque l'espace anode-cathode de la cathode 3 proche de sa racine a une tension de rupture très élevée, et puisque l'extrémité inférieure de la cathode 5 est éloignée de l'extrémité inférieure de la cathode 4, qui est le siège de la lueur dans la condition prévalant en l'absence d'une impulsion. Des impulsions d'entrée subsé quentes sur les bornes 9 transfèrent de même la décharge aux cathodes 5 et 6 successive ment, assurant ainsi une opération de comp tage. Il est évident que l'impulsion d'entrée doit être d'une forme appropriée, en ampli tude et en durée, puisqu'une seule impulsion étendue peut obliger la décharge à se déplacer successivement sur toutes les cathodes.
Le dispositif représenté à la fia. 2 est constitué par un tube en forme de tore. Il fonctionne d'une manière identique au dispo sitif de la fig. 1 et représente simplement une extension d'un tube linéaire sous forme cycli que. Il comprend une enveloppe 14 en verre, renfermant une anode circulaire commune 15 et dix cathodes 16 à 25, toutes scellées sur l'en veloppe, dans les positions représentées. Les fonctions des résistances 10, des condensateurs 11, de la source 7, de la résistance de limita tion 8 et de l'interrupteur 12 sont identiques à celles des parties correspondantes du dispo sitif de la fig. 1. L'ouverture et la fermeture de l'interrup teur 12 conditionne le tube pour la décharge sur la cathode 16.
Des impulsions subséquentes de la polarité représentée, envoyées sur les bornes d'entrée 16', produisent le transfert de la. décharge sur les diverses cathodes, pour chaque impulsion successivement, dans le sens des aiguilles d'une montre, juqu'à ce que la décharge, lors de la dixième impulsion, retourne sur la cathode 16. Ce retour du cou rant de décharge par la résistance 10 associée à la cathode 16 produit une impulsion de ten sion momentanée qui passe dans un condensa teur de couplage 38 et qui apparaît sur les bornes de sortie 17. Cette impulsion de sortie peut être appliquée à un second compteur à décade, comme impulsion d'entrée, en vue d'une opération en cascade.
Le tube représenté aux fig. 3 et 4 est des tiné à une production massive et son exécu tion est plus compacte que celle des tubes selon les fig. 1 et 2, bien que les principes du fonc tionnement soient les mêmes. Ce tube com prend une enveloppe cylindrique 39, en verre, remplie d'un gaz à une pression appropriée, à travers la. base de laquelle passent dix ca thodes 28 à 37, en forme d'aiguille, et un conducteur 26 supportant, à son extrémité, une anode 27 en forme de disque. Les dix cathodes 28 à 37 parallèles sont de préférence en tungstène, et sont courbées en un point constituant la racine de chaque cathode.
L'extrémité de chaque cathode est le point de la cathode le plus rapproché de l'anode coun- mune. En outre, l'extrémité de chaque cathode se trouve approximativement sur la plus courte ligne reliant la racine de la cathode précédente à l'anode commune. Cette struc ture géométrique assure les conditions néces saires au fonctionnement du tube, c'est-à-dire que cette structure est telle que l'extension de la lueur cathodique d'une cathode produise une région de densité ionique embrassant l'espace de décharge de la cathode adjacente suivante.