Tube à décharge luminescente à cathode froide et à remplissage gazeux. La présente invention a pour objet un tube à décharge luminescente à cathode froide et à remplissage gazeux.
Dans le présent exposé, on admettra, pour des raisons de simplicité, qu'un intervalle a été amorcé lorsqu'une décharge d'une gran deur telle qu'elle puisse être maintenue par l'application d'un voltage égal au voltage d'entretien de l'intervalle a. été établie dans cet intervalle. L'intervalle de 'temps qui s'éeoule entre l'application d'un vol tage suffisant. pour amorcer l'intervalle et le moment où l'intervalle est amorcé peut être divisé en trois parties : le temps statistique , le temps de formation et le temps d'établissement.
Avant que les con ditions de charge d'espace dans l'intervalle puissent commencer à s'établir, au moins une particule chargée doit exister dans le champ de l'intervalle;
cette particule chargée peut être créée par un certain nombre de moyens, par exemple par des rayons cosmiques, par une irradiation de la cathode, par de la lu mière, ultraviolette, par des émanations d'une substance radioactive introduite dans l'enve loppe du tube, etc. L'intervalle de temps com pris entre l'application du voltage d'amorçage et l'arrivée dans l'intervalle de la particule chargée initiale dépend normalement. d'événe ments se produisant au hasard, et est connu sous le nom de temps statistique .
Une pé riode de temps supplémentaire est alors né cessaire, dans laquelle la charge d'espace né cessaire pour maintenir la décharge est établie autour de la cathode; cette période est dési gnée par l'expression temps de formation et dépend du voltage appliqué et de la quantité et de la distribution de l'ionisation existant précédemment dans l'intervalle. Finalement, pour que le courant nécessaire pour maintenir les conditions de charge d'espace dans l'inter valle s'établisse, une période de temps connue sous le nom de temps d'établissement est né cessaire.
Le temps ou la période d'établis sement dépend des constantes de temps du cir cuit extérieur et est le temps nécessaire pour charger les capacités entre électrodes et le>, autres capacités du circuit.
Dans un tube qui comprend deux ou plus de deux intervalles lorsqu'un premier inter valle a été amorcé, la décharge dans l'autre ou les autres intervalles sera en général eon- ditionnée par la décharge dans le premier intervalle.
Des particules chargées ou photons émanant de la décharge peuvent subir des mi grations vers un second intervalle où elles peuvent réduire, ou éliminer entièrement, le temps statistique de cet intervalle, et sui vant leur distribution dans l'espace et dans le temps, peuvent réduire le potentiel nécessaire pour amorcer le second intervalle. Cette ré duction du potentiel d'amorçage et du temps statistique dans le second intervalle, due à la décharge dans le premier intervalle, est dé signée, par l'expression préionisation , la va leur (en volts)
de cette réduction du poten tiel d'amorça-e dans le second intervalle, due à la décharge dans le premier intervalle, est connue sous le nom de constante de couplage d'ionisation, et est une fonction des positions relatives des électrodes de ces intervalles de décharge. Par un arrangement convenable des électrodes, le couplage d'ionisation entre un intervalle amorcé et un intervalle non amorcé peut être rendu suffisamment grand pour ré duire le voltage d'amorçage de l'intervalle non amorcé à son potentiel d'entretien.
Dans les tubes à déclenchement, on prévoit généralement un intervalle de décharge prin cipal auquel est appliqué un voltage constant capable de maintenir la décharge dans cet intervalle une fois celle-ci amorcée, et un in tervalle de déclenchement établi pour laisser passer un petit courant et pour avoir un vol tage d'amorçage inférieur à celui de l'inter valle principal, si bien qu'une impulsion de faible énergie appliquée à l'intervalle de dé clenchement peut provoquer l'amorçage de l'intervalle principal.
L'intervalle de temps qui s'écoule entre l'amorçage d'un intervalle de déclenchement et l'établissement des condi tions de charge d'espace dans l'intervalle prin cipal est désigné sous le nom de temps de transfert entre l'intervalle de déclenchement et l'intervalle principal.
Par suite, dans un tube à décharge ayant un intervalle de déclen chement, l'intervalle de temps qui s'écoule entre l'application d'une impulsion sur l'inter valle de déclenchement et l'amorçage de l'in tervalle principal peut être divisé comme suit: le temps statistique de l'intervalle de déclenchement, le temps de formation de l'in tervalle de déclenchement, le temps de trans fert, et le temps d'établissement de l'intervalle principal.
En général, le temps d'établisse ment ne peut pas être influencé par la cons- truction du tube; par contre, un tube peut être éiabli pour rendre le temps de transfert négligeable.
On savait depuis longtemps que pour ré duire ou éliminer le temps statistique , il fallait maintenir dans un tube à déchar-e luminescente une décharge auxiliaire de pré- ionisation dont la fonction est de fournir les particules chargées initiales nécessaires à l'amorçage d'un intervalle. En général, la dé- charge dans l'intervalle de préionisation ré duit aussi les potentiels d'amorçage de tons les autres intervalles à l'intérieur du tube.
Le <B>but</B> de l'invention est de réduire le potentiel d'amorçage d'un seul intervalle dans le tube.
Le tube selon l'invention comprend des électrodes adaptées et disposées pour former un intervalle de décharge principal, un inter valle de déclenchement ayant un voltage d'amorçage inférieur à celui dudit. intervalle de décharge principal et un troisième inter valle de -décharge dit intervalle auxiliaire et qui est disposé pour réduire le voltage d'amor çage dudit intervalle de déclenchement;
ce tube est caractérisé en ce que la disposition des électrodes dans le tube est. telle que, lors- que les électrodes sont polarisées convenable ment dans les conditions de fonctionnement, une au moins des électrodes de l'interv aile de déclenchement empêche les produits d'ionisa tion provenant d'une décharge dans ledit troi sième intervalle d'entrer dans l'intervalle principal.
On s'arrange de préférence, et ceci est im portant, pour que la décharge de préionisa- tion dans l'intervalle auxiliaire soit continue. Dans un grand nombre des propositions anté rieures utilisant une décharge auxiliaire, la décharge était discontinue ou du type à oscillation de relaxation, ce qui avait pour effet de donner naik,-#ance à une incertitude en ce qui concerne le moment d'amorçage de l'intervalle préionisé et cette incertitude disparaît lorsque la décharge dans l'intervalle auxiliaire est continue.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La file. 1 montre schématiquement un tube à déclenchement constituant la première des- dites formes d'exécution. ' La file. 2 est une -vie agrandie de certaines parties du tube de la file. 1.
La file. 3 montre le montage de l'intervalle auxiliaire de préionisation de la fir. 1.
La file. 4 montre un circuit typique per mettant de faire fonctionner le tube de la file. 1. La fig. 5 montre une vue partiellement en coupe de la structure des électrodes de la deuxième de ces formes d'exécution.
La fig. 6 montre une section en élévation dans la structure de la fig. 5.
La fi-. 7 montre une section en plan le long de la ligne @TII -rII de la fig. 6.
Les fig. 8, 9 et 10 montrent des vues cor respondant à celles des fig. 5, 6 et 7 respec tivement, d'une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention.
Avant de passer à la description des formes d'exécution de l'objet de l'invention, on va faire quelques considérations générales. Lors de la construction d'un tube à déclenchement à. haute vitesse de fonctionnement dans lequel l'effet du temps statistique est éliminé, on peut encore considérer les autres temps en trant en jeu dans le fonctionnement de ce tube, ceux-ci pouvant être influencés par le constructeur. Il s'agit du temps de formation de l'intervalle de déclenchement, du temps de transfert et du temps de déionisation de l'in tervalle de déclenchement et de l'intervalle principal.
Lorsque le voltage appliqué aux électrodes d'un intervalle de décharge est ré duit au-dessous de celui qui est nécessaire pour le maintien des conditions de charge d'espace, les particules chargées se trouvant à l'intérieur de cet intervalle s'éliminent de la façon suivante:
recombinaison des ions et des électrons dans le gaz, diffusion hors de l'in tervalle et absorption par les surfaces des électrodes. La diffusion et la recombinaison des ions gazeux sont des processus lents;
pour les distributions de charge existant dans l'une des formes d'exécution décrites ci-dessous, on calcule que dans une demi-seconde la recom binaison dans tout le volume en jeu réduirait le nombre des ions libres de la moitié seule ment.
Il est évident, par conséquent, que, lorsque des fonctionnements à haute vitesse sont nécessaires, les ions doivent être accélé rés sur les surfaces d'électrode aussi rapide ment que possible -et qu'il doit y avoir une libération aussi faible que possible de nou veaux électrons ionisants.
Pour une déionisa- tion rapide, il a été trouvé nécessaire de ne pas réduire le champ électrique entre les élec trodes de l'intervalle de plus d'une certaine quantité.
Lorsque les ions sont éliminés en étant accélérés vers la cathode, la déionisation est alors plus rapide lorsqu'ils sont contraints, pendant la période d'extinction, à se déplacer le long de chemins divergents, et pour cette raison, de courts temps de déionisation sont susceptibles d'être obtenus lorsque des électro des cylindriques sont utilisées et lorsque le cylindre extérieur forme la cathode.
En outre, et c'est le cas général, un voltage supérieur au voltage d'entretien d'un intervalle doit être appliqué sur celui-ci, pour qu'il puisse être amorcé par une décharge se produisant- dans l'intervalle de déclenchement. En pratique, évidemment, en raison de l'absence de chute de tension sur l'impédance de charge de l'in tervalle principal, le voltage entre les élec trodes de l'intervalle principal sera, en l'ab sence d'une décharge, toujours supérieur au voltage d'entretien.
Avec la plupart des cons- tructions d'électrodes cependant, il y a un voltage minimum plus élevé que le voltage d'entretien de l'intervalle principal au-dessous duquel le transfert de la décharge de l'inter valle de déclenchement à l'intervalle principal ne peut pas se produire; ceci inclut des cas, comme ceux des formes d'exécution que l'on va décrire, où le temps de transfert, lorsque le transfert se produit, est .négligeable ou nul.
Pour avoir un faible voltage de transfert, la construction doit être telle que pendant le temps d'établissement des conditions de charge d'espace de l'intervalle principal, les ions ten dent à converger vers la cathode; dans un arrangement d'électrodes coaxial d'intervalle de décharge, la cathode doit, par conséquent-, former le. conducteur intérieur. Il s'ensuit que pour de courts intervalles de déionisation et de faibles voltages de transfert, lorsque ceux ci sont nécessaires, à la fois, l'arrangement optimum conduit à utiliser des électrodes planes.
La première forme d'exécution de l'objet de l'invention, qiû utilise des électrodes planes est. représentée aux fig. 1, 2 et 3. Dans ces figures, pour montrer les détails de la cons- traction, les épaisseurs des différentes électro des et des isolateurs et les distances entre les différentes parties ont été considérablement exagérées. Le tube comprend une enveloppe de verre de t3-pe connu 1, ayant une base en verre pressé 2, sur laquelle l'ensemble des électrodes est.
monté entre une paire d'isola teurs de mica 3 et 4, comme dans la pratique ordinaire des tubes à vide de radio. L'inter valle de décharge principal ô est formé entre une anode 6 et une cathode 7, -une électrode de déclenchement 8 étant montée dans l'es pace situé entre l'anode et la cathode de façon à former un intervalle de déclenchement 9. L'électrode de déclenchement 8 est. conformée de façon à constituer -une enceinte 10 mise sous écran par rapport au champ de l'anode 6, l'in tervalle de déclenchement. 9 étant situé à la limite du réceptacle formé par l'électrode 8.
Un intervalle auxiliaire de décharge de pré- ionisation destiné à faciliter l'amorçage dans l'enceinte 10 est formé entre une anode auxi liaire 11 et une cathode auxiliaire 12, la sur face de décharge de l'anode 11, comme il sera expliqué plus loin, étant. confinée aux paroïa d'une ouverture 13.
L'intervalle auxiliaire de décharge est ainsi monté derrière l'intervalle principal 5, de façon à être placé sous écran par rapport à celui-ci, un chemin étant prévu pour le passage des produits d'ionisation en pratique un faisceau d'électrons - dans l'enceinte 10 au moyen de passages 13, 11 et 15 pratiqués dans les différents organes.
La structure de l'intervalle principal et de l'intervalle de déclenchement est construite sous forme d'un ensemble unitaire, et l'inter valle auxiliaire de décharge de préionisation est construit comme un autre ensemble uni taire. d'anode 6 est formée par -une feuille de métal dont les extrémités sont recourbées pour passer à travers des fentes prévues dans une feuille de mica 16, ces extrémités étant recour bées en arrière de la feuille, comme montré en 17.
La feuille de mica 16 est fixée au moyen d'oeillets 18 à des parties 19 et 20 (voir fig. 2) d'une paire de pièces métalliques en forme de canaux 21. La cathode 7 est fixée à la feuille de mica 22 d'une façon quelque peu analogue à celle de l'anode 6; en outre, pour éviter tout effet. dû à la projection du matériau de la cathode sur l'isolateur en mica 22, les bords de la cathode 7 sont séparés de la surface de l'isolateur 22 par le fait que la pièce 7 est montée sur une bande mince de métal 23 dont les extrémités passent. à travers des fentes dans l'isolateur en mica et sont recourbées en arrière.
Cette bande de métal 23 est d'une épaisseur moindre que la longueur de la chute de potentiel de cathode pour une décharge luminescente normale sur la cathode 7, si bien que la lueur est confinée au côté de la cathode faisant face à l'anode. L'électrode de déclenchement 8 est conformée de façon à former une enceinte, ouverte à une extrémité, et est montée sur la feuille 22.
Des prolonge ments de l'électrode de déclenchement 8 pas sent à travers des fentes prévues dans le mica 22 et sont recourbés vers l'extérieur, c'est à-dire dans une direction perpendiculaire au plan de la fig. 1.
De façon à éliminer des fluctuations dans le temps de formation de l'intervalle de dé clenchement, on s'est arrangé pour que la dé charge de l'intervalle de déclenchement se pro duise sur une surface limitée et bien définie de la cathode, et non pas sur un point.
Dans ce but, l'extrémité de la cathode est amincie et fait saillie à l'intérieur du réceptacle formé par l'électrode de déclenchement 8, et présente ainsi une surface triangulaire. A la fôis dans le brut de rendre le voltage d'amorçage de l'intervalle de déclenchement aussi bas que possible, et pour rendre le temps de transfert minimum, la distance entre la cathode et l'électrode de déclenchement est disposée pour être sensiblement.
égale à la longueur de la chute de potentiel de cathode pour -une dé charge luminescente normale sur la cathode.
Pour éviter une possibilité de décharge entre l'électrode de déclenchement 8 et l'anode 6, la surface de l'électrode de déclenchement faisant face à l'anode est couverte par un iso lateur 2-1, monté dans des fentes prévues dans les pièces 21, comme montré en 2.5 <B>à</B> la fi-. 2. Comme précaution additionnelle, l'intérieur de l'électrode de déclenchement 8 peut être valorisée, sauf dans une région étroite oppô- sée au prolongement de la. cathode.
Une plaque métallique 26 dont la fone- tion sera expliquée plus loin, couvre l'avant de l'isolateur 24, 'cette plaque étant mainte nue dans les fentes des pièces 21, de faon à être en contact électrique avec celles-ci.
Pouf empêcher une décharge entre la, ca thode et les connexions de déclenchement dis posées à la partie arrière de l'isolateur 22, une autre feuille de substance isolante 27 cou vre les parties recourbées de la cathode et les prolongements de l'électrode de déclenche ment. L'isolateur 22 et. l'isolateur 27 sont montés sur les côtés 28 et 29 respectivement des organes en forme de canaux 21, au moyen d'oeillets 30.
La construction décrite pour l'en semble de l'intervalle principal et de l'inter valle de déclenchement, dans laquelle les élec trodes de l'intervalle principal sont espacées l'une de l'autre par les bords des pièces en forme de canaux 21, assure l'obtention de fai bles tolérances avec un minimum de variations clans les- caractéristiques d'un tube à un autre tube.
L'ensemble de l'intervalle de préionisation comprend un isolateur en mica 31 sur lequel sont montées l'anode auxiliaire 11 et la cathode 12. La cathode 12 est formée au moyen d'une pièce de ruban métallique 32, ayant. son extré mité passée à. travers une fente 33 prévue dans l1solateur3letrecourbée pourvenirjuste au bord de la surface de l'isolateur, la petite extrémité recourbée formant la cathode pro ; prement dite. L'anode 11 est constituée par une pièce de métal ayant ses extrémités re tournées sur elles-mêmes et rivetées sur l'iso lateur 31, comme montré en 34 dans la fi-. 3.
Le métal de l'anode est plus épais que celui i de la cathode, si bien que l'anode laisse un intervalle entre elle et la cathode plus court que la longueur de la chute de potentiel de cathode pour une décharge luminescente nor male sur la cathode 12. Une ouverture 13 est prévue dans l'anode 11, à l'opposé de la ca thode 12.
L'isolateur 31 est monté au moyen d'oeillets sur des tiges 35 qui sont soudées aux rnillets correspondants 18 et 30 sur l'ensemble êonstitué par l'intervalle principal et par l'in tervalle de déclenchement. Par ce moyen, l'in tervalle auxiliaire de préionisation est placé avec précision par rapport au réceptacle 10 constitué par l'électrode de déclenchement 8.
En raison du faible espacement des élec trodes, la décharge luminescente normale est confinée à la région de la cathode opposée à l'ouvert-tire 13, l'intervalle de décharge étant formé entre cette région et la paroi de l'ou verture 13.
L'ensemble de l'intervalle principal et de c l'intervalle de déclenchement, avec l'ensemble de l'intervalle de préionisation, sont suppor tés au moyen de fils et de prolongements con nectés aux électrodes et aux organes formant canaux. Ces prolongements passent à travers e des ouvertures prévues dans les disques de mica 3 et 4.
Il doit être remarqué que, bien que dans la forme d'exécution décrite, les électrons de l'intervalle auxiliaire de préionisation puissent , entrer dans le réceptacle 10, et en fait sont concentrés dans sa direction à travers les ou vertures 13, 14 et 15, dans les conditions de fonctionnement, il peut être fait en sorte qu'aucun électron n'émerge au-delà de l'inter valle de déclenchement 9, en raison du gra dient de potentiel entre les électrodes 7 et 8, lesquelles électrodes, par conséquent, collectent toutes les particules chargées qui, autrement, iraient au-delà de ces électrodes.
En plus de leur fonction consistant à four nir une séparation précise des électrodes de l'intervalle principal, les organes formant ca naux 21, avec la feuille de métal 26, ont des fonctions importantes dans le fonctionnement du tube.
En premier lieu, ils servent à mettre sous écran l'intervalle principal par rapport à des champs électriques extérieurs, et à assu rer que des particules chargées autres que celles qui viennent de l'intervalle de déclenchement 9, n'entrent. pas dans le champ de l'intervalle principal. Par l'application d'un voltage de polarisation convenable, la feuille de métal 26, en particulier, concourt à réduire' le vol tage de transfert à un minimum.
Cependant, pendant le fonctionnement, l'effet. des organes formant canaux et de la feuille de métal 26 sur le temps de déionisation du tube est de la plus grande importance. Comme il a été expli qué précédemment, pour une déionisation ra pide, les ions positifs présents dans un inter valle doivent être accélérés vers la cathode.
On a constaté que si les pièces formant canaux et la feuille 26 reçoivent une polarisation po sitive aussi grande que possible, c'est-à-dire juste assez grande pour qu'une décharge ne puisse pas se maintenir entre elles et la ca thode ou une autre électrode, alois le champ électrostatique qui en résulte fournit une amélioration marquée du temps de déionisa- tion du tube.
Dans une réalisation pratique, le tube dé crit ci-dessus- a les dimensions suivantes: Longueur de l'intervalle de décharge prin cipal: 3,0 mm.
Longueur de l'intervalle de déclenchement: 0,3 mm.
Séparation des électrodes de l'intervalle auxi liaire de préionisation: 0,25 mm. Ouverture de l'anode de l'intervalle auxiliaire de préionisation <B>13:</B> 1,0 mm de diamètre. Capacité de l'électrode de déclenchement par rapport à la cathode: 1,6 ,ccrcF.
Capacité de l'électrode de déclenchement par rapport à la cathode et à toutes les autres électrodes, inférieure à: 5,0 ,uicF. L'ensemble des électrodes est placé dans une enveloppe de tube à vide normal (B 7 C) de petites dimensions qui est. remplie avec un mélange de 92 % de néon, 7 o/a d'hydrogène et 1 1/o d'argon à une pression de 80 mm de mercure. En utilisant des électrodes en nickel, les voltages des intervalles de décharge sont les suivants: Voltage d'amorçage de l'intervalle principal seul: 380 volts.
Voltage d'entretien de l'intervalle principal: 165 volts.
Le courant minimum de l'Intervalle prin cipal est de 2 milliampères et le tube est. di mensionné pour laisser passer jusqu'à 15 milli ampères de courant de décharge dans l'inter valle principal et pour fonctionner au moyen d'une source de 360 volts au maximum. La décharge continue dans l'intervalle de pré- ionisation peut être limitée à 0,5 milliampère.
Les voltages d'amorçage et. d'entretien de l'intervalle de déclenchement sont normalement 160 et 150 volts respectivement. En pratique, cependant, il est plus utile de savoir qu'avec une polarisation déterminée, l'intervalle de dé clenchement s'amorce et que le transfert à l'intervalle principal a lieu dans des condi tions déterminées de voltage d'anode et d'ini- pulSlon <B>sur</B> l'électrode de déclenchement. De telles indications seront mentionnées en rela tion avec le circuit qui va maintenant être décrit.
Dans le circuit de la fig. 4, le tube à dé clenchement 36 a son anode principale 6 con nectée à travers une résistance de 5000 ohms à une borne positive 37 d'une source de cou rant de 300<B>volts.</B> La cathode 7 clé l'intervalle principal est connectée à la terre à travers une résistance de charge de 5000 ohms shun tée par un conducteur de 0,001 PF et à une borne de sortie 38.
L'électrode de déclenche ment 8 est connectée par une résistance de charge de 1 mégohm à une prise de polarisa tion de 1-10 volts au-dessus du potentiel de la terre, et est. aussi connectée par un condensa teur 39 à une. borne d'entrée 40 pour des ini- pulsion.5. La borne 41, connectée à l'anode 6 permet d'appliquer des impulsions d'extinc tion sur l'intervalle principal. La cathode 12 de l'intervalle auxiliaire de préionisation qui est continuellement. allumée est connectée à la terre et son anode 11 est connectée à travers une résistance de 380 000 ohms à la borne d'alimentation 37.
Les pièces 21 formant canaux et la feuille de métal 26 des fi-. 1 et 2 sont représentées par l'électrode écran 42 connectée à une prise dont la tension est. de 150 volts par rapport à la terre.
Dans le circuit que l'on vient clé décrire. une impulsion positive d'une amplitude de 2-1 volts appliquée à la borne --10 amorce le tube en moins de 1,25 microseeonde. Puisqu'il n'y a pas clé temps statistique et que le temps de transfert est. négligeable, cet intervalle (le temps est donc le temps de formation de l'in- tervalle de déclenchement.
Le temps de for- niation de l'intervalle de déclenchement ne va rie pas de plus de 20 1/o lorsque l'amplitude de l'impulsion appliquée à l'électrode de dé clenchement est réduite à un minimum (l'im pulsion de déclenchement avant alors une plus ,grande largeur).
Les limites d'établissement des conditions de fonctionnement de l'intervalle de déclen chement sont telles que lorsque le voltage d'alimentation à la borne 37 est élevé à 360 volts, l'électrode de déclenchement étant-pola- risée à 145 volts, une impulsion de déclenche ment de 20 mierosecondes à 12 volts ne réussit pas à amorcer l'intervalle principal;
lorsque le voltage d'alimentation est réduit à 250 volts, la polarisation de l'électrode de déclen- eliement étant maintenue constante, l'inter valle principal s'amorce avec une impulsion de déclenchement de 20 microsecondes d'une am plitude de \_'4 volts.
En raison de la construc tion de l'intervalle de déclenchement, on peut obtenir une très haute impédance d'entrée, et, dans le circuit. de la fig. 4, avec la résistance de charge de l'électrode de déclenchement de 1 mégolini, une décharge en oscillation de re laxation se produit (la période d'oscillation étant plus longue que la largeur de l'impul sion de déclenchement) si bien qu'un courant de pointe élevé est obtenu en dépit de l'impé dance moyenne d'entrée élevée.
Pour éteindre l'intervalle principal, une impulsion négative de 170 volts d'amplitude est appliquée à l'anode. Cette impulsion amène le voltage d'anode à 25 volts au-dessous du voltage de maintien de l'intervalle. Lorsque le voltage d'alimentation est de 325 volts, une impulsion rectangulaire d'extinction n'a pas besoin d'être plus longue que 30 microsecondes pour éteindre une décharge de la valeur maxi- mum de 15 milliampères.
Pour de plus petits courants, tout le voltage de la batterie peut être réappliqué sur le tube après un inter valle de temps plus court.
Le tube décrit ci-dessus a été établi de fa çon à constituer un tube à déclenchement à haute vitesse de fonctionnement avant des to lérances étendues en ce qui concerne les vol- tages d'alimentation. Pour des applications dans lesquelles soit. de plus courts temps de déionisation, soit un voltage de transfert mi nimum plus bas sont nécessaires, une struc ture cylindrique pour les électrodes de l'inter valle principal peut être utilisée.
Une forme d'exécution établie pour four nir un voltage de transfert minimum plus bas est représentée aux fi-. 5, 6 et 7, dans les quelles la cathode 43 de l'intervalle principal et l'anode -14 de cet intervalle principal sont des cylindres coaxiaux. L'anode 44 est mon tée sur une tige 45 scellée dans une base en verre 46 de l'enveloppe dont le reste n'est pas représenté.
Une bande de métal intérieure 47 fixée à l'anode fournit tri siège pour un iso lateur de mica 48 qui porte un manchon de métal 49 formant l'anode de l'intervalle auxi liaire de préionisation. Le manchon 49 est fixé à l'isolateur 48 au moyen de prolonge ments 50 rivetés à celui-ci. Un conducteur 51 établit la connexion avec le manchon 49 par l'intermédiaire d'un des prolongements 50. Une cathode auxiliaire 52 est montée par pres sion entre deux isolateurs de mica 53 à l'inté rieur du manchon 49.
Un cylindre de métal formant l'électrode de déclenchement 54 re pose sur l'isolateur ' 48 et un conducteur 55 amené à travers la base du tube est soudé à ce cylindre. La cathode 43 est en forme de coupe inversée dont. la paroi cylindrique est du même diamètre que celle de l'électrode de déclenchement 54.
L'électrode de déclenche ment 54 et la cathode 43 sont alignées l'une par rapport à l'autre au moyen de trois dis ques isolants 56, 57 et 58 qui sont montés en semble au moyen d'un ceillet, les disques 56 et 58 étant. disposés à l'intérieur des extrémités de l'électrode de déclenchement 54 et de la cathode 43 respectivement, et. le disque 57, de plus grand diamètre, étant inséré entre eux et séparant les deux électrodes.
La cathode 43 est montée au moyen d'un aeillet sur un iso lateur supérieur en mica 59 qui repose à l'in térieur de l'anode 44 sur un collier ressort 60, des saillies 61 solidaires de l'anode étant re courbées pour verrouiller l'ensemble. Un con ducteur 62 soudé à l'oeillet fixant la cathode â l'isolateur 59 est amené à la partie supé rieure du tube.
Dans la forme d'exécution des fig. 5 à 7, l'intervalle de déclenchement est formé entre des' parties opposées de l'électrode de déclen ehement 54 et de la cathode 43,à travers des fentes pratiquées dans les isolateurs 57 et 58 et indiquées par les chiffres de référence 64 et 63 respectivement. Une partie du bord de l'électrode de déclenchement est. découpée pour former une languette 65 qui est légère ment recourbée vers la fente 64 et. pour for mer la surface de décharge de l'électrode de déclenchement.
Pour permettre l'observation des conditions de décharge dans 11nteivalle de déclenchement et de. préionisation, un trou 66 est pratiqué dans l'anode 44 à l'opposé de l'intervalle de déclenchement.
Il ressort. clairement du dessin et de ce que l'on vient de dire, que l'intervalle auxi- liairedepréionisation est complètement séparé de l'intervalle principal par l'électrode de dé clenchement qui l'entoure et par l'isolateur 56 et que cette séparation n'est interrompue qu'à l'ouverture de l'intervalle de déclenchement.
Par suite, comme dans la forme d'exécution précédente, des particules chargées provenant d'une décharge continue dans l'intervalle auxi liaire de préionisation peuvent préioniser l'in tervalle de déclenchement, mais ne peuvent pas entrer dans l'intervalle principal qui, comme on le sait, est disposé entre la cathode 43 et l'anode 44.
Les conditions de fonctionnement et les caractéristiques du tube décrit en regard des fig. 5 à 7 peuvent être analogues à celles du tube des fig. 1 à z, mais le voltage de trans- fert. plus bas dû à la constriction cylindrique permet des limites plus larges de voltage d'ali mentation, mais cela est.
obtenu au prix d'un abaissement de la fréquence d'amorçage qui est causé par une déionisation phis lente due à la constriction cylindrique décrite.
Des considérations exactement opposées s'appliquent à la forme d'exécution qui va maintenant être décrite en se référant aux fig. 8 à 10; une fréquence d'amorçage plus rapide est obtenue au prix d'un resserrement de la plage des voltages d'alimentation. bans cette forme d'exécution, l'anode 66 de l'inter valle principal est montée à l'intérieur de la cathode 67;
l'intervalle de déclenchement 68 est formé entre la paroi cylindrique de ca thode 67 et une électrode de déclenchement 69, qui est constituée par suie bande métalli que. L'ensemble de l'intervalle auxiliaire de préionisation 70 est déplacé par rapport à l'axe du tube, de façon à être un peu plus au-dessous de l'intervalle de déeleneliement que s'il était monté comme dans la forme d'exécution précédente.
Dans la structure du tube des fig. 8, 9 et 10, un cylindre métallique creux 71 est monté sur une tige de support. 72 qui est scellée dans un pied 73 en verre moulé formant la base de l'enveloppe de tube. Un collier interne 74 sup porte un isolateur en mica 75 auquel l'assem blage de l'intervalle auxiliaire de préionisa- tion 70 est fixé. L'ensemble de cet intervalle de préionisation est le même que dans la forme d'exécution des fig. 6 à 8.
Un autre collier métallique 76 supporte un isolateur en mica 77 qui est maintenu en place par des parties recourbées 78 faisant saillie à partir du cy lindre de métal 71. L'isolateur 77 porte l'élec trode de déclenchement 69 qui est fixée au moyen d'un oeillet central auquel un fil de sortie 78 est soudé, le fil 78 passant à travers une ouverture centrale prévue clans l'isolateur 75.
L'isolateur 77 porte aussi l'anode en forme de coupe inversée 66 qui est fixée à celui-ci au moyen de saillies qui passent à travers des fentes prévues dans l'isolateur et sont ensuite recourbées comme indiqué en 79. La cathode 67 porte un collier interne 80 fournissant un siège pour un isolateur 81 qui est maintenu en position par des prolongements 82.
Une ouverture centrale, par laquelle passe le con ducteur d'anode 83, sert à situer la cathode par rapport à l'anode, la cathode étant main tenue en position par ses connexions à la tige rigide 84 qui est scellée dans le pied pressé 73. Une ouverture 85 permet. d'observer la lueur de cathode.
Comme indiqué dans les deux formes d'exé- cution qui viennent d'être décrites, l'inter- halle principal n'est pas influencé par les par ticules chargées provenant de l'intervalle auxi liaire de préionisation dont 1-'effet est, par conséquent, limité à l'intervalle de déelenelie- nient 68.
Cold cathode gas-filled glow discharge tube. The present invention relates to a glow discharge tube with cold cathode and gas filling.
In this discussion it will be assumed, for the sake of simplicity, that an interval has been initiated when a discharge of such magnitude can be maintained by the application of a voltage equal to the voltage of interval maintenance a. was established in this interval. The time interval between the application of sufficient flight. to initiate the interval and when the interval is initiated can be divided into three parts: statistical time, training time and settling time.
Before the space charge conditions in the gap can begin to establish themselves, at least one charged particle must exist in the field of the gap;
this charged particle can be created by a number of means, for example by cosmic rays, by irradiation of the cathode, by ultraviolet light, by emanations of a radioactive substance introduced into the envelope of the tube, etc. The time interval between the application of the starting voltage and the arrival in the interval of the initial charged particle normally depends. of random occurrences, and is known as statistical time.
An additional period of time is then necessary, in which the space charge necessary to maintain the discharge is established around the cathode; this period is denoted by the expression formation time and depends on the voltage applied and the amount and distribution of ionization previously existing in the interval. Finally, in order for the current necessary to maintain the space charge conditions in the interval to build up, a period of time known as the settling time is required.
The settling time or period depends on the time constants of the external circuit and is the time necessary to charge the capacitors between electrodes and the>, other capacitors of the circuit.
In a tube which has two or more intervals when a first interval has been initiated, the discharge in the other (s) will generally be conditioned by the discharge in the first interval.
Charged particles or photons emanating from the discharge can undergo migrations to a second interval where they can reduce, or entirely eliminate, the statistical time of this interval, and following their distribution in space and time, can reduce the potential needed to initiate the second interval. This reduction of the starting potential and of the statistical time in the second interval, due to the discharge in the first interval, is denoted by the expression preionization, the value (in volts)
of this reduction in ignition potential in the second interval, due to the discharge in the first interval, is known as the ionization coupling constant, and is a function of the relative positions of the electrodes in these intervals discharge. By suitable arrangement of the electrodes, the ionization coupling between an initiated interval and an unstarted interval can be made large enough to reduce the starting voltage of the unprimed interval to its sustaining potential.
In trigger tubes, there is usually a main discharge interval to which a constant voltage is applied capable of maintaining the discharge within this interval once it has initiated, and a trigger interval established to allow a small current to flow and to have a firing vol tage lower than that of the main interval, so that a low energy pulse applied to the trigger interval can cause firing of the main interval.
The time interval between the initiation of a trigger interval and the establishment of space load conditions in the primary interval is referred to as the inter-interval transfer time. trigger and main interval.
As a result, in a discharge tube having a trigger interval, the time interval between the application of a pulse to the trigger interval and the initiation of the main interval may be divided as follows: the statistical time of the trigger interval, the formation time of the trigger interval, the transfer time, and the establishment time of the main interval.
In general, the settling time cannot be influenced by the construction of the tube; on the other hand, a tube can be trimmed to make the transfer time negligible.
It has long been known that in order to reduce or eliminate statistical time, it is necessary to maintain in a glow discharge tube an auxiliary pre-ionization discharge whose function is to supply the initial charged particles necessary for the initiation of a gas. interval. In general, the discharge in the preionization interval also reduces the initiation potentials of tones other intervals within the tube.
The <B> aim </B> of the invention is to reduce the ignition potential by a single gap in the tube.
The tube according to the invention comprises electrodes adapted and arranged to form a main discharge interval, a trigger interval having an ignition voltage lower than that of said. main discharge interval and a third discharge interval said auxiliary interval and which is arranged to reduce the starting voltage of said trigger interval;
this tube is characterized in that the arrangement of the electrodes in the tube is. such that, when the electrodes are properly polarized under the operating conditions, at least one of the electrodes of the trigger wing interval prevents ionization products from a discharge in said third interval from entering in the main interval.
It is preferable, and this is important, to arrange for the preionization discharge in the auxiliary gap to be continuous. In many of the earlier proposals using an auxiliary discharge, the discharge was discontinuous or of the relaxation oscillation type, which had the effect of giving naik, - # ance to uncertainty as to the starting moment of the preionized interval and this uncertainty disappears when the discharge in the auxiliary interval is continuous.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Queue. 1 schematically shows a trigger tube constituting the first of said embodiments. ' Queue. 2 is an enlarged life of parts of the queue tube. 1.
Queue. 3 shows the setup of the auxiliary preionization interval of the fir. 1.
Queue. 4 shows a typical circuit for operating the tube in the queue. 1. FIG. 5 shows a partially sectional view of the structure of the electrodes of the second of these embodiments.
Fig. 6 shows a section in elevation in the structure of FIG. 5.
The fi-. 7 shows a section in plan along the line @TII -rII of fig. 6.
Figs. 8, 9 and 10 show views corresponding to those of FIGS. 5, 6 and 7 respectively, of another embodiment of the object of the invention.
Before proceeding to the description of the embodiments of the object of the invention, a few general considerations will be made. When building a trigger tube to. high operating speed in which the effect of statistical time is eliminated, the other times can still be considered by entering into play in the operation of this tube, these can be influenced by the manufacturer. These are the formation time of the trigger interval, the transfer time and the deionization time of the trigger interval and the main interval.
When the voltage applied to the electrodes of a discharge interval is reduced below that necessary to maintain the space charge conditions, the charged particles within this interval are eliminated by the following way:
recombination of ions and electrons in the gas, diffusion out of range and absorption by the surfaces of the electrodes. Diffusion and recombination of gas ions are slow processes;
for the charge distributions existing in one of the embodiments described below, it is calculated that in half a second the recombination throughout the volume involved would reduce the number of free ions by only half.
It is evident, therefore, that when high speed operations are required, the ions must be accelerated res onto the electrode surfaces as quickly as possible - and there must be as little release as possible of the ion. new ionizing electrons.
For rapid deionization it has been found necessary not to reduce the electric field between the electrodes of the gap by more than a certain amount.
When the ions are removed by being accelerated towards the cathode, then deionization is faster when they are forced, during the extinction period, to travel along divergent paths, and therefore short deionization times. are likely to be obtained when electro cylinders are used and when the outer cylinder forms the cathode.
In addition, and this is generally the case, a voltage greater than the float voltage of an interval must be applied thereto, so that it can be initiated by a discharge occurring- in the trigger interval. . In practice, of course, due to the absence of a voltage drop on the load impedance of the main interval, the voltage between the electrodes of the main interval will, in the absence of a discharge. , always higher than the maintenance voltage.
With most electrode constructions, however, there is a minimum voltage higher than the main interval float voltage below which the discharge transfers from the trigger interval to the trigger interval. primary interval cannot occur; this includes cases, such as those of the embodiments to be described, where the transfer time, when transfer occurs, is negligible or zero.
In order to have a low transfer voltage, the construction should be such that during the time of establishment of the space charge conditions of the main gap, the ions tend to converge towards the cathode; in a discharge gap coaxial electrode arrangement, the cathode must, therefore, form the. inner conductor. It follows that for short intervals of deionization and low transfer voltages, when these are both necessary, the optimum arrangement results in the use of flat electrodes.
The first embodiment of the object of the invention, which uses flat electrodes is. shown in fig. 1, 2 and 3. In these figures, to show the details of the construction, the thicknesses of the different electrodes and insulators and the distances between the different parts have been greatly exaggerated. The tube comprises a glass envelope of known t3-pe 1, having a pressed glass base 2, on which the set of electrodes is.
mounted between a pair of mica isolators 3 and 4, as in ordinary radio vacuum tubes. The main discharge gap ô is formed between an anode 6 and a cathode 7, a trigger electrode 8 being mounted in the space between the anode and the cathode so as to form a trigger gap 9. The trigger electrode 8 is. shaped so as to constitute an enclosure 10 placed under a screen relative to the field of the anode 6, the trigger interval. 9 being located at the limit of the receptacle formed by the electrode 8.
An auxiliary preionization discharge gap intended to facilitate ignition in enclosure 10 is formed between an auxiliary anode 11 and an auxiliary cathode 12, the discharge surface of the anode 11, as will be explained in more detail. away, being. confined to the walls of an opening 13.
The auxiliary discharge interval is thus mounted behind the main interval 5, so as to be placed under a screen relative to the latter, a path being provided for the passage of the ionization products in practice an electron beam - in the enclosure 10 by means of passages 13, 11 and 15 made in the various organs.
The structure of the main interval and the trigger interval is constructed as a unitary set, and the auxiliary preionization discharge interval is constructed as another unitary set. anode 6 is formed by -a metal sheet, the ends of which are curved to pass through slits provided in a mica sheet 16, these ends being curved behind the sheet, as shown at 17.
The mica sheet 16 is fixed by means of eyelets 18 to parts 19 and 20 (see fig. 2) of a pair of metal parts in the form of channels 21. The cathode 7 is fixed to the mica sheet 22 d. a manner somewhat analogous to that of the anode 6; in addition, to avoid any effect. due to the projection of the material of the cathode on the mica insulator 22, the edges of the cathode 7 are separated from the surface of the insulator 22 by the fact that the part 7 is mounted on a thin strip of metal 23 of which the ends pass. through slits in the mica insulator and are curved back.
This metal strip 23 is of less thickness than the length of the cathode potential drop for normal glow discharge on cathode 7, so that the glow is confined to the side of the cathode facing the anode. The trigger electrode 8 is shaped to form an enclosure, open at one end, and is mounted on the sheet 22.
Extensions of the trigger electrode 8 pitch through slots provided in the mica 22 and are curved outwardly, that is to say in a direction perpendicular to the plane of FIG. 1.
In order to eliminate fluctuations in the time of formation of the trigger interval, it has been arranged for the discharge of the trigger interval to occur over a limited and well-defined area of the cathode, and not on one point.
For this purpose, the end of the cathode is thinned and protrudes inside the receptacle formed by the trigger electrode 8, and thus has a triangular surface. In order to make the firing voltage of the trigger interval as low as possible in the crude as possible, and to make the transfer time minimum, the distance between the cathode and the trigger electrode is arranged to be substantially.
equal to the length of the cathode potential drop for a normal luminescent charge on the cathode.
To avoid a possibility of discharge between the trigger electrode 8 and the anode 6, the surface of the trigger electrode facing the anode is covered by an insulator 2-1, mounted in slots provided in the parts 21, as shown in 2.5 <B> to </B> la fi-. 2. As an additional precaution, the interior of the trigger electrode 8 can be upgraded, except in a narrow region opposite to the extension of the. cathode.
A metal plate 26, the function of which will be explained later, covers the front of the insulator 24, this plate being held bare in the slots of the parts 21, so as to be in electrical contact therewith.
To prevent discharge between the cathode and the trigger connections at the rear of the insulator 22, another sheet of insulating material 27 covers the curved portions of the cathode and the electrode extensions. is lying. The insulator 22 and. the insulator 27 are mounted on the sides 28 and 29 respectively of the channel-shaped members 21, by means of eyelets 30.
The construction described for the set of the main gap and the trigger gap, in which the electrodes of the main gap are spaced from each other by the edges of the channel-shaped pieces 21, assures that tight tolerances are obtained with a minimum of variation in characteristics from one tube to another.
The entire preionization gap comprises a mica insulator 31 on which are mounted the auxiliary anode 11 and the cathode 12. The cathode 12 is formed by means of a piece of metal tape 32, having. its end passed to. through a slit 33 provided in the insulator3letrecurved to provide just the edge of the surface of the insulator, the small curved end forming the pro cathode; previously said. The anode 11 is formed by a piece of metal having its ends turned on themselves and riveted to the insulator 31, as shown at 34 in FIG. 3.
The metal of the anode is thicker than that of the cathode, so the anode leaves a gap between it and the cathode shorter than the length of the cathode potential drop for a normal glow discharge on the cathode. cathode 12. An opening 13 is provided in the anode 11, opposite the cathode 12.
The insulator 31 is mounted by means of eyelets on rods 35 which are welded to the corresponding eyelets 18 and 30 on the assembly constituted by the main gap and by the trigger gap. By this means, the auxiliary preionization interval is placed with precision relative to the receptacle 10 constituted by the trigger electrode 8.
Due to the small spacing of the electrodes, the normal glow discharge is confined to the region of the cathode opposite to the opening-pull 13, the discharge gap being formed between this region and the wall of the opening 13.
The whole of the main interval and of the trigger interval, with the whole of the preionization interval, are supported by means of wires and extensions connected to the electrodes and to the channel members. These extensions pass through the openings provided in the mica discs 3 and 4.
It should be noted that, although in the embodiment described, electrons from the auxiliary preionization gap can enter receptacle 10, and in fact are concentrated in its direction through or vertures 13, 14 and 15, under the operating conditions, it can be ensured that no electron emerges beyond the trigger interval 9, due to the potential gradient between the electrodes 7 and 8, which electrodes, therefore, collect all the charged particles that would otherwise go beyond these electrodes.
In addition to their function of providing precise separation of the electrodes from the main gap, the channel members 21, together with the metal foil 26, have important functions in the operation of the tube.
In the first place, they serve to screen the main interval from external electric fields, and to ensure that charged particles other than those which come from the trigger interval 9, do not enter. not in the main interval field. By applying a suitable bias voltage, metal foil 26, in particular, helps to reduce transfer volage to a minimum.
However, during operation, the effect. of the channel members and the metal foil 26 on the tube deionization time is of the utmost importance. As explained previously, for rapid deionization, positive ions present in a gap must be accelerated towards the cathode.
It has been found that if the channel pieces and the foil 26 receive as great a positive bias as possible, i.e. just great enough that a discharge cannot be maintained between them and the cathode or Another electrode, alois the resulting electrostatic field provides a marked improvement in the tube deionization time.
In a practical embodiment, the tube described above has the following dimensions: Length of the main discharge gap: 3.0 mm.
Trigger gap length: 0.3mm.
Separation of the electrodes from the auxiliary preionization interval: 0.25 mm. Opening of the anode of the auxiliary preionization interval <B> 13: </B> 1.0 mm in diameter. Capacity of the trigger electrode relative to the cathode: 1.6, ccrcF.
Capacitance of the trigger electrode with respect to the cathode and all other electrodes, less than: 5.0, uicF. The set of electrodes is placed in an envelope of normal vacuum tube (B 7 C) of small dimensions that is. filled with a mixture of 92% neon, 7 o / a hydrogen and 1 1 / o argon at a pressure of 80 mm of mercury. Using nickel electrodes, the discharge interval voltages are as follows: Main interval only ignition voltage: 380 volts.
Main interval maintenance voltage: 165 volts.
The minimum current of the Main Interval is 2 milliamps and the tube is. Sized to pass up to 15 milli Amps of discharge current in the main gap and to operate from a source of 360 volts maximum. Continuous discharge in the pre-ionization interval may be limited to 0.5 milliamps.
The starting voltages and. maintenance trip interval are normally 160 and 150 volts respectively. In practice, however, it is more useful to know that with a determined bias the trigger interval is initiated and that the transfer to the main gap takes place under determined conditions of anode voltage and voltage. 'ini- pulSlon <B> on </B> the trigger electrode. Such indications will be mentioned in relation to the circuit which will now be described.
In the circuit of fig. 4, trigger tube 36 has its main anode 6 connected through a 5000 ohm resistor to a positive terminal 37 of a 300 <B> volt current source. </B> The cathode 7 key l The main gap is connected to earth through a 5000 ohm load resistor shunted through a 0.001 PF conductor and to an output terminal 38.
The trigger electrode 8 is connected by a 1 megohm load resistor to a bias tap 1-10 volts above ground potential, and is. also connected by a capacitor 39 to a. input terminal 40 for pulses. 5. Terminal 41, connected to anode 6, allows quenching pulses to be applied to the main interval. The cathode 12 of the auxiliary preionization interval which is continuously. lit is connected to earth and its anode 11 is connected through a resistor of 380,000 ohms to the supply terminal 37.
The pieces 21 forming channels and the metal sheet 26 of the fi. 1 and 2 are represented by the screen electrode 42 connected to a socket whose voltage is. of 150 volts with respect to the earth.
In the circuit that we have just described. a positive pulse with an amplitude of 2-1 volts applied to the --10 terminal ignites the tube in less than 1.25 microsecond. Since there is no key statistical time and the transfer time is. negligible, this interval (the time is therefore the time of formation of the tripping interval.
The trigger interval formation time does not vary by more than 20 1 / o when the amplitude of the pulse applied to the trigger electrode is reduced to a minimum (the pulse of trigger before then a larger width).
The limits for establishing the trip interval operating conditions are such that when the supply voltage to terminal 37 is raised to 360 volts with the trip electrode being polarized at 145 volts, a 20 mierosecond trigger pulse at 12 volts fails to prime main interval;
when the supply voltage is reduced to 250 volts, with the bias of the trigger electrode being held constant, the main interval is initiated with a 20 microsecond trigger pulse with an amplitude of \ _ '4 volts.
Due to the construction of the trigger interval, very high input impedance, and, in the circuit can be achieved. of fig. 4, With the load resistance of the trigger electrode of 1 megolini, a releasing oscillation discharge occurs (the oscillation period being longer than the width of the trigger pulse) so that a high peak current is obtained despite the high average input impedance.
To turn off the main interval, a negative pulse of 170 volts in amplitude is applied to the anode. This pulse brings the anode voltage 25 volts below the hold-gap voltage. When the supply voltage is 325 volts, a rectangular quenching pulse need not be longer than 30 microseconds to quench a discharge of the maximum value of 15 milliamps.
For smaller currents, all battery voltage can be reapplied to the tube after a shorter time interval.
The tube described above was established to provide a high speed trigger tube of operation prior to extensive tolerances in the supply voltages. For applications in which either. shorter deionization times or lower minimum transfer voltage are required, a cylindrical structure for the main gap electrodes can be used.
An embodiment established to provide a lower minimum transfer voltage is shown in Figs. 5, 6 and 7, in which the cathode 43 of the main gap and the anode -14 of this main gap are coaxial cylinders. The anode 44 is mounted on a rod 45 sealed in a glass base 46 of the casing, the remainder of which is not shown.
An inner metal strip 47 attached to the anode provides a tri seat for a mica insulator 48 which carries a metal sleeve 49 forming the anode of the auxiliary preionization gap. The sleeve 49 is fixed to the insulator 48 by means of extensions 50 riveted thereto. A conductor 51 establishes the connection with the sleeve 49 via one of the extensions 50. An auxiliary cathode 52 is mounted by pressure between two mica insulators 53 inside the sleeve 49.
A metal cylinder forming the trigger electrode 54 rests on the insulator 48 and a conductor 55 led through the base of the tube is welded to this cylinder. The cathode 43 is in the shape of an inverted cup. the cylindrical wall is of the same diameter as that of the trigger electrode 54.
The triggering electrode 54 and the cathode 43 are aligned with respect to each other by means of three insulating discs 56, 57 and 58 which are mounted together by means of a eyelet, the discs 56 and 58 being. arranged inside the ends of the trigger electrode 54 and of the cathode 43 respectively, and. the disc 57, of larger diameter, being inserted between them and separating the two electrodes.
The cathode 43 is mounted by means of an eyelet on an upper mica insulator 59 which rests inside the anode 44 on a spring collar 60, protrusions 61 integral with the anode being bent back to lock. all. A conductor 62 welded to the eyelet securing the cathode to the insulator 59 is brought to the top of the tube.
In the embodiment of FIGS. 5-7, the trigger gap is formed between opposing parts of trigger electrode 54 and cathode 43, through slits in insulators 57 and 58 and indicated by reference numerals 64 and 63 respectively. Part of the edge of the trigger electrode is. cut to form a tongue 65 which is slightly curved towards the slot 64 and. to forge the discharge surface of the trigger electrode.
To allow the observation of discharge conditions in 11nteivalle of trigger and. preionization, a hole 66 is made in the anode 44 opposite the trigger interval.
It emerges. clearly from the drawing and from what has just been said, that the auxiliary preionization interval is completely separated from the main interval by the triggering electrode which surrounds it and by the insulator 56 and that this separation is only interrupted when the trigger interval is opened.
As a result, as in the previous embodiment, charged particles from a continuous discharge in the auxiliary preionization interval can preionize the trigger interval, but cannot enter the main interval which, as is known, is arranged between cathode 43 and anode 44.
The operating conditions and the characteristics of the tube described with reference to FIGS. 5 to 7 can be similar to those of the tube of FIGS. 1 to z, but the transfer voltage. lower due to cylindrical constriction allows wider limits of supply voltage, but it is.
obtained at the cost of lowering the firing frequency which is caused by phis slow deionization due to the cylindrical constriction described.
Exactly opposite considerations apply to the embodiment which will now be described with reference to Figs. 8 to 10; a faster firing frequency is obtained at the cost of a tightening of the supply voltage range. In this embodiment, the anode 66 of the main gap is mounted inside the cathode 67;
the trigger gap 68 is formed between the cylindrical wall of the electrode 67 and a trigger electrode 69, which is formed by soot strip metal. The assembly of the auxiliary preionization gap 70 is moved relative to the axis of the tube, so as to be a little further below the release gap than if it were mounted as in the form of previous run.
In the structure of the tube of fig. 8, 9 and 10, a hollow metal cylinder 71 is mounted on a support rod. 72 which is sealed in a molded glass foot 73 forming the base of the tube casing. An upper inner collar 74 carries a mica insulator 75 to which the auxiliary preionization gap assembly 70 is attached. The whole of this preionization interval is the same as in the embodiment of FIGS. 6 to 8.
Another metal collar 76 supports a mica insulator 77 which is held in place by bent portions 78 protruding from the metal cylinder 71. The insulator 77 carries the trigger electrode 69 which is secured by means of A central eyelet to which an output wire 78 is soldered, the wire 78 passing through a central opening provided in the insulator 75.
Insulator 77 also carries the inverted cup-shaped anode 66 which is attached thereto by means of protrusions which pass through slots provided in the insulator and are then bent as shown at 79. Cathode 67 carries an internal collar 80 providing a seat for an insulator 81 which is held in position by extensions 82.
A central opening, through which the anode conductor 83 passes, serves to locate the cathode relative to the anode, the cathode being hand held in position by its connections to the rigid rod 84 which is sealed in the pressed foot 73 An opening 85 allows. observe the cathode glow.
As indicated in the two embodiments which have just been described, the main interval is not influenced by the charged particles originating from the auxiliary preionization interval, the effect of which is, therefore, limited to the unwinding interval 68.