CH343536A - Tube à décharge électrique - Google Patents

Description

Tube ä decharge electrique La presente invention a pour objet un tube ä decharge 6lectrique ä remplissage gazeux et ä cathode froide, et concerne un perfectionnement du tube d6crit dans 1e brevet principal No 318619.

Le tube ä d6charge 6leetrique ä remplissage ga- zeux et ä cathode froide faisant 1'objet du brevet principal et compren.ant une cathode et deux anodes disposees symetriqu.ement par rapport ä la cathode est caracteris6 en ce que chaque anode est plac6e de maniere que, pendant une ächarge ä lueur anormale entre la cathode et les deux anodes, lesdites anodes soient situees entre 1e bord de 1'espace sombre de cathode et la fin de la region de 1'espace sombre de Faraday dans lequel il n'y a pratiquement pas de charge d'espace 61ectronique entourant 1'anode.

Dans son, application ä la t616phonie automatique, 1e brevet principal prevoit de substituer un tube du type d6fini ci-dessus ä un commutateur s61ecteur electrom6canique utilise dans un systeme pas ä pas, et il est, par cons6quent, ddsirable de pr6voir dans un sein tube 1'6quivalent de plusieurs tubes indivi- duels du type dkrit dans 1e brevet principal.

Le tube suivant la pr6sente invention, qui est du type defini Jans la revendication I du brevet princi- pal est en outre caracteris6 en ce qu'il comprend plu- sieurs paires d'anodes, chaque paire d'anodes coope- rant avec une cathode commune ä la paire de maniere ä d6fin.ir une paire d'intervalles de decharge ayant les memes caracteristiques 61ectriqu.es, 1e courant catho- dique 6tant reparti entre les deux anodes de fa@on qu'un chemin de transmission sofft 6tabli, au moins pour des signaux ä fr6quence vocale, entre lesdites deux anodes, et des. moyens pour isoler par rapport ä d'autres intervalles semblables les dacharges des- dites paires, s6parees d'intervalles pour empecher des effets de diaphonie indesirables entre les differents chemins de transmission.

Un tel tube comprend de prdference une cathode commune ä chaque paire d'intervalles ä dacharge, et est caracteris6 par une cathode cylindrique creuse et des paires d'anodes disposees circonf6rentiellement avec des dispositifs d'6crans de couplage par ionisa- tion convenable entre les circuits de d6charge adja- cents allant de la cathode ä chaque paire d'anodes.

Une forme d'ex6cution du tobe selon 1'invention Sera maintenant d6crite, ä titre d'exemple, en_ se r6fe- rant aux dessins annex6s, RTI ID="0001.0271" WI="7" HE="4" LX="1485" LY="1784"> dans lesquels la fig. 1 repr6sente une coupe longitudinale d'un tube ; la fig. 2 repr6sente une coupe transversale du tube suivant la ligne II-II de la fig. 1 ; et la fig. 3 represente sous forme schematique un circuit illustrant un mode d'utilisation du tube des fig. 1 et 2.

Le tube ä dacharge des fig. 1 et 2 est enferm6 dann une enveloppe de verre classique 1, pourvue dune base de verre 2 portant un tube de pompage 3 et des, conducteurs de connexion de cireuit 4 scel.- 16s dann la base 2. La structure d'61ectrode qui est mont6e sur les conducteurs 4 comprend une cathode cylindrique creuse 5 montee entre une paire de ron- delles de mica annulaires 6 et 7. Des feuilles de subs- tance isolante 8 disposees radialement sont placdes dann les fentes des rondelles de mica 6 et 7 respecti- vement, comme indiqu6 en 9, de fagon ä subdiviser 1'espace dans la cathode 5 en une Serie de comparti- ments 10, chacun communiquant avec un espace cen- tral 11. Chaque compartiment contient une paire d'anodes 12 se presentant sous forme de Bandes de m6tal montees de champ Bord ä Bord au voisinage de la cathode. Ces banales portent des Parties faisant saillie ä leurs extr6mit6s qui passent ä travers des fentes convenables dans les rondelles de mica inf6- rieure et superieure respectives, les Bandes d'anodes etant fixees en Position par torsion Sur les Parties faisant saillie, comme indiqu6 en 13. Chaque paire d'anodes est 6galement espac6e de la cathode de maniere que les intervalles individuels de decharge d'anode ä cathode aient les meines caract6ristiques. La Subdivision de 1'espace de cathode en comparti- ments est telle quelle r6duit suffisamment 1e couplage entre les diff6rentes paires d'intervalles pour empe- cher les effets de diaphonie entre les circuits de trans- mission pr6vus entre chaque paire d'anodes. 0n uti- lise 1'expression effets de diaphonie dans 1e sens oü ceux-ci sont appel6s ä se produire quand une d6charge dann un des compartiments influence les potentiels de maintien ou d'amorgage des intervalles d'un autre compartiment de maniere ä affecter dune fagon appreciable les tolerances des composantes du circuit des tensions d'alimentation, en prenant pour exemple 1e circuit qui Sera d & rit en se r6ferant ä la fig. 3.

Avant de specifier les dimensions et les caracte- ristiques d'un tube, an d6crira un exemple simple d'utilisation auquel la forme d'execution decrite peut etre adaptee.

Daus la fig. 3, an montre, sous forme sch6mati- que, un. circuit repr6sentant une Partie d'un systeme de commutation ayant un nombre limit6 de sortier de signal dont chacune, si elle West par d6jä occu- p6e , peut eire connectee, comme demande, ä l'une quelconque d'un grand nombre d'entr6es de Signal. Daus la fig. 3, an represente trois sortier de Signal d6sign6es par OUT 1 , OUT 2 et OUT 3 respectivement et dix entrees de Signal parmi lesquel- les les trois premieres et la dixieme sont d6signees respectivement par IN 1 , IN 2 , IN 3 et IN 10 , les autres entrees n'6tant par repr6sentees. Les Bornes d'entr6e sont les Bornes respectives des enroulements primaires ä faible impedance des trans- formateurs T, , qui sont pourvus d'enroulements se- condaires ä impedance elev6e 6quilibr6s par rapport au sol. D'un.e fagon analogue, les sortier de Signal sont les Bornes respectives des enroulements, ä faible imp6dance des transformateurs T, , et ces transfor- RTI ID="0002.0275" WI="13" HE="4" LX="312" LY="2331"> mateurs sont similaires aux transformateurs T, . Les extr6mites de 1'enroulement ä impedance 61ev6e des transformateurs T2 sont connectdes aux anodes com- munes respectives a1 ai <I>,</I> a2 az <I>et</I> a3 a3 des paires d'anodes des tubes coirrespondants 14, 14', 15, 15' et 16, 16 ', chacune peut etre construite dune fagon similaire au tube des fig. 1 et 2, en interconnectant une anode de chacune des paires d'anodes 12, de pref6rence ä 1'int6rieur de 1'enveloppe du tube. L'enroulement ä imp6dance 61evee du transforma- teur T, associ6 ä l'entree de Signal 1 a res extremites connect6es respectivement ä 1'anode independante Al du tube 14 et Al' du tube 14'. Dune fagon similaire, les enroulements ä imp6dance elevee du transforma- teur associe ä 1'entree 2 sont connectes ä une extre- mit6 ä 1'anode independante A.# du tute 14 et Az du tube 14'. De meine, 1'entr6e 3 est connectee entre les anodes A3 et A3 , et ainsi de Suite, 1'entree 10 etant connect6e entre les anodes Al" et A"; . Les anodes correspondantes des tubes 15 et 15' sont iden- tifi6es par les lettres de r6ference B et B' respective- ment, leur ordre 6tant indique par les Suffixes nume- riques, 1 ä<B>10;</B> de meine, les tubes 16 et 16' out leurs anodes correspon.dantes designfies par C et<B>C</B> avec des ruffixes similaires. Les trois anodes A1 , B, et C, sont connectees ensemble comme 1e sont, dune fagon similaire, les trois anodes Al' , B,' et Cl' et les autres anodes correspondantes, de Sorte que chaque entree est multiplee aux anodes correspondantes de chacune des trois paires de tubes associees aux trois sortier.

Le point central de chaque enroulement ä impe- dance 61ev6e des transformateurs de sortie TZ est connecte ä la terre ä travers une r6sistance R. Le point central de chacun des en.roulements ä impe- dance elevee des transformateurs d'entree T, est con- nect6 ä une resistance R, , de meine valeur que les resistances R, et de 1ä ä la terre par l'intermediaire de redresseurs W, qui sont connectes de fagon ä four- nir une impidance faible pour 1e courant Passant de la terre au circuit. Le point de jonction entre chacune des resistances R, et 1e redresseur associe W, est connect6 ä travers une resistance elevee R., aux Bor- nes d'impulsions respectives 17, 18, 19, ..., 26 (les Bornes 20 ä 25 n'etant par repr6sentees) de Sorte que, en 1'absence de courant Passant de la terre ä travers les, redresseurs W, , les impulsions positives appliquees aux Bornes 17 ä 26 apparaitront Sur les anodes correspondantes des tubes ä deeharge ; si 1e courant passe ä travers un des redresseurs W, la con- nexion d'impulsions aux RTI ID="0002.0546" WI="11" HE="4" LX="1540" LY="1877"> anodes respectives est court- cireuit6e.

Les cathodes des, diff6rents tubes ä decharge sont respectivement d@signees par les ref6rences K, K1', K.-, K.,' et K3 K3 . Les, paires de cathodes ayant 1e meine n.ombre comme Suffixe sont reunies par 1'in- termediaire des bobines darret ä Prise mediane L, chaque point central etant connect6 ä travers une resistance R3 et un redresseur associe Wä une Borne de potentiel d'alimentation negative 27, 1e redresseur W., Aant connecte de fagon ä pr6senter une faible impedance pour 1e courant allaut ä la Borne 27 ä tra vers la resistance R.. Le point de jonction entre cha- cune des r6sistances R3 et son redresseur associ6 W, est connect6 aux Bornes d'impulsions respectives 28, 29 ou 30 par 1'intermediaire dune resistance R4. Les r6sistances Ra et les redresseurs W., doivent etre choisis de Sorte que les impulsions negatives appli- qudes aux Bornes 28, 29 ou 30 soient transmises aux cathodes respectives ä moins qu'un couran.t de de- charge stable ne passe aux Bornes 27 par Finterm6- diaire de la r6sistance R3, et Jans ce ras les impul- sions sont inefficaces.

Les Bornes 27 sont connect6es ä une source de potentiel de 200 volts au-dessous du potentiel de la terre. Des Impulsions de 250 volts devenant n6gati- ves PMl , PMz et PM3 de, par exemple, 100 milli- secondes. de dur & , sont appliqu6es dune fagon r6pe- tee, en succession aux Bornes respectives 28, 29 et 30. Les caract6ristiques des tubes ä decharge 14 14', 15 15' et 16 16' sont telles que, tandis que 1e poten- tiel n6gatif de 200 volts applique aux Bornes 27 maintient la d & harge entre une des paires d'anodes telle que A1 a1 ou 133' a2 , etc., et la cathode d'un tube, rette tension est insuffisante pour commencer la dkharge, une tensian d'amor@age de Fordre de 300 volts etant necessaire. En consequence, 1'impul- sion PMl appliquee ä la Borne 28 toutes les 300 millisecondes ne peut ä eile seule provoquer Fallu- mage des tubes 14 et 14'. Si, Pendant Fintervalle de temps durant lequel 1'impulsion PMl est appliqu6e, une Impulsion positive de 50 volts PLl est appliquee ä la Borne 17, alors la d6charge commencera entre la cathode K1 et Fanode Al et aussi entre la cathode K1' et 1'anode <B>A,'.</B> Le couplage entre la d6charge Al - K1 et les intervalles a1 - K1 provoque alors 6ga- lement 1e Passage de la d6charge ä 1'anode a1 ; dune fa@on analogue, la decharge se produit ä 1'anode a1'. Ainsi, dans la fig. 3, an a suppose qu'une Impulsion de Position ä 50 volts PL2 a 6t6 appliquee ä la Borne 18 Pendant la presence dune Impulsion PMl ä la Borne 28, provoquant ainsi 1e Passage d'un courant de d6charge I, de la terre ä travers 1e redresseur W1 et la resistance R1 se divisant egalement entre les anodes A2 et A2' et, de 1ä, par les cathodes, K1 et Ki , ä travers la resistance associ & R3 et 1e redresseur W. ä la Borne d'alimentation n6gative 27. En meine temps, un courant I2 de meine importance Passera ä travers la resistance R et se divisera entre les anodes a1 et ai . En cons6quence, un courant I2 continuera ä passer ä travers. 1e redresseur W1 de 1'entree 2 et rendra inefficace toute autre application des Impul sions PL., , tandis que 1e courant combin6 21, Passant ä travers 1e redresseur W, rendra inefficaces les Im pulsions ult6rieures PMl appliqu6es ä la Borne 28. La paire de tubes 14 et 14' et la sortie 1 ont A6 ainsi saisies par 1'entr6e 2. Dune fagon similaire, il a 6t6 indique que 1'entr6e 10 a saisi la sortie 2, un cou- rant Iln Passant ä travers 1e redresseur W1 associe ä l'entree 10 et annulant 1'effet des Impulsions PLIO appliqu6es ä la Borne 26, et un courant combin6 211" Passant ä travers 1e redresseur W., associ6 ä la paire de tubes 15 15' et annulant 1'effet des Impulsions<BR> PM. appliquees ä la Borne 29. Les chutes de tension ä travers les resistances R, par suite des courants L; et<B>110</B> associes aux sorties 1 et 2, peuvent etre utili- sees pour avertir ou autres buts de con,tröle, si an 1e d6sire.

0n peut supposer maintenant que 1'on d6sire con- necter Fentree 1 avec la sortie libre restante 3. Cette connexion commence en permettant ä 1'impulsion positive de 50 volts PLl d'apparaitre ä la berne 2. 0n doit expliquer qu'un train d'impulsions compos6 d'impulsions similaires PLl , P12, ..., PL3 se produit Pendant chacune des Impulsions PM, seules les Im pulsions PLI, PL2 et PLlo apparaissant aux Bornes d'impulsions d'entree respectives dans les conditions requises. Si les Impulsions PM sont chacune dune duree d'un.e centaine de millisecondes, les Impulsions PL peuvent etre dune dur6e de 10 millisecondes. La Premiere Impulsion PLl du train d'impulsions PL peut etre appliquee seulement ä la Borne 17, la seconde Impulsion PL2 ä la Borne 18, et ainsi de Suite. 0n peut supposer que 1'impulsion PLl est d'abord appli- qu6e ä la Borne 17 Pendant 1e temps oü 1'impulsion PMl est appliquee ä la Borne 28. Bien que rette Impulsion apparaisse Sur chacune des paires d'anodes A1 Al', B, B1 et Cl Ci , aucune decharge ne peut se produire ä partir des anodes Al et Ai parce que 1'impulsion PM, Watteint pas les cathodes K1 et K1' par Suite du courant 212 Passant par 1'interm6diaire du redresseur W2 ä la Borne 27jandis que Feffet d'ecran provenant de la d6charge des paires d'anodes A., a1 et Az a1' est suffisant pour 6viter les effets de diaphonie. Dune fagon siniilaire, Feffet d'ecran dans la paire de tubes 15 15' et aussi Fabsence ä ce mo- ment dune Impulsion PM2 assure qu'aucune con- nexion ne soit etablie de 1'entr6c 1 ä la sortie 2. Comme il n'y a aucune decharge ni aucune Impulsion PM, Jans la paire de tubes 16 l6', aucune connexion ne peut encore etre 6tablie avec la sortie 3. En con- s6quence, 1'impulsion IRL, a 6t6 inefficace. Dune fagon similaire, 100 millisecondes plus tard, quand 1'impulsion PM3 est prdsente ä la Borne 29, 1e retour de 1'impulsion PL est 6galement inefficace. 200 milli- secondes apres la Premiere application de 1'impulsion PLl , cependant, rette Impulsion est de nouveau appli- qu6e ä la barne 17 et rette fois 1'impulsion PM3 est pr6sente Sur la Borne 30 et elle est transmise aux cathodes K3 et K3 ; la dkharge commence aux ano- des Cl et Ci et, par couplage ä partir de leur de- charge, commence egalement ä partir des sections adjacentes, des anodes communes a3 et a3'. Un circuit de transmis.sion est ainsi 6tabli et est maintenu entre l'entr6e 1 et la sortie 3. Les trois sorties sont main- tenant occupees et sont rendues inaccessibles ä une des autres entrdes.

Quand an desire d6connecter 1e circuit entre une entr6e, la tension d'ahmentation ä la Borne appropriee 27 est r6duite de fagon ä etre inferieure ä celle qui est n6cessaire pour 1e maintien de la d6charge dans la paire de tubes associ6e. Lors du rbtablissement de la tension d'alimentation normale, la sortie est rendue acces.sible ä 1'entree libre.

Le circuit de la fig. 3 d6crit ei-dessus represente simplement un mode d'utilisation des tubes.

Il est Evident que dann les tubes devant etre utili- s6s avec un circuit tel que d6crit ci-dessus, en se r6f6- rant ä la fig. 3, 1'amor@age des tubes peut se produire des que la co'incidence des Impulsions se produit. D'autre part, avec tous les tubes à décharge à cathode froide, et en l'absence de toute ionisation dans le tube, l'amorçage d'un intervalle ne peut se produire. Une telle ionisation initiale, à moins d'être prévue d'une autre façon, dépendra de l'incidence de la lu mière sur une cathode, du passage des radiations cosmiques à travers le tube ou autres effets aléatoires dont le caractère erratique peut provoquer d'impor tants retards entre l'application d'une tension suffi sante pour amorcer un intervalle et le moment où l'amorçage se produit. Ce retard est connu dans la technique sous le nom de retard statistique d'amor çage d'un intervalle de décharge. Il peut être éli miné en prévoyant une source d'ionisation contrôlée dans le tube, efficace pour chaque intervalle, mais insuffisante pour affecter les caractéristiques électri ques générales des intervalles.

Dans les fi-. 1 et 2, on prévoit l'élimination de ce retard statistique d'amorçage dans chacun des. inter valles de décharge du tube au moyen d'un fil de tungstène 31, tendu entre les parties transversales 32 qui sont connectées à une paire respective de conduc teurs 4 par l'intermédiaire desquels le courant peut passer à travers le fil pour irradier la cathode dans chacun des compartiments.

Comme variante au fil de tungstène mentionné ci- dessus, un intervalle de décharge auxiliaire peut être substitué dans la même position, ou encore, particu lièrement si de l'hydrogène est inclus dans le rem plissage gazeux, une petite quantité de gaz radioactif peut être également incluse ; par exemple, une partie de l'hydrogène peut être remplacée par de l'isotope radioactif de tritium.

Les dimensions et les caractéristiques de fonction nement du tube décrit en se référant aux fig. 1 et 2 sont données ci-dessous

Diamètre du cylindre de cathode. . 32 mm Longueur du cylindre de cathode 17 mm Bandes d'anodes . . <B>....</B> . <B>.....</B> 17 X 3,5 mm Remplissage gazeux .<B>......</B> ... Hélium à une pression de 60 mm de mercure Tension d'amorçage, de chaque anode à la cathode <B>-------</B> . . . 260 10 volts Tension de maintien, de chaque anode à la cathode . . , <B>.......</B> 120 5 volts Résistance du circuit de transmis sion entre anodes . . . . . . . . . . 80 10 ohms Pour éliminer le retard statistique d'amorçage dans le tube ci-dessus, un fil de tungstène de 0,076 mm de diamètre et de 25,4 mm de longueur est maintenu à une température de 21000 Kervin, une puissance de 0,75 watt étant nécessaire dans ce but. A titre de variante, comme mentionné ci-dessus, un intervalle de décharge auxiliaire peut être prévu dans la même position que le fil de tungstène, et dans ce cas une paire de barres de 1 mm de diamètre, espa cées de 1 mm l'une de l'autre bout à bout laisse pas- ser un courant de 2 millièmes d'ampère à une ten sion de maintien de 120 volts.

Il est évident que différentes constructions ou structures de tube sont possibles sans sortir du do maine de la présente invention. Pour mentionner une variante, le nombre de paires d'intervalles d'anode à anode prévu dans une seule enveloppe est en grande partie déterminé par le prix de revient du tube en raison de sa complexité et de son remplacement pos sible qui l'emportent sur le prix du câblage extérieur ; dans, un système téléphonique automatique à bureaux centraux, de telles considérations peuvent être déci sives pour déterminer le nombre optimum de com binaisons d'.intervalles dans un seul tube. De même, dans la plupart des applications telles que celle mon trée dans la fig. 3, un arrangement équilibré est né cessaire, dans lequel, si les cathodes peuvent être interconnectées, il peut être préférable d'utiliser un type de construction comportant, par exemple, une seule cathode annulaire avec des groupes d'anodes des deux côtés de celle-ci, les conducteurs étant ame nés à sortir à l'une ou l'autre des extrémités du tube. D'autre part, dans l'application particulière de la fig. 3, les cathodes de chaque paire de tubes devraient être maintenues séparées de façon que l'impédance entre l'anode et la terre puisse être rendue élevée par l'insertion des bobines d'arrêt L. Dans ce cas, le cylindre de cathode 5 des fig. 1 et 2 peut être divisé diamétralement en deux parties égales, et les paires de tubes, telles que montrées dans la fig. 3, peuvent être disposées dans une seule enveloppe, tous les con- ducteurs d'anodes étant amenés à une extrémité du tube de façon qu'ils puissent être réunis par paires torsadées à la base du tube.

Claims (5)

1. REVENDICATION Tube à décharge électrique à remplissage gazeux et à cathode froide, suivant la revendication I du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs paires d'anodes, chaque paire d'anodes co opérant avec une cathode commune à la paire de manière à définir une paire d'intervalles de décharge ayant les mêmes caractéristiques électriques, le cou rant cathodique étant réparti entre les deux anodes de façon qu'un chemin de transmission soit établi, au moins pour des, signaux à fréquence vocale, entre lesdites deux anodes, et des moyens pour isoler par rapport à d'autres intervalles semblables les décharges desdites paires séparées d'intervalles pour empêcher des effets de diaphonie indésirables entre les diffé rents chemins de transmission. SOUS-REVENDICATIONS 1. Tube suivant la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend une cathode commune pour cha cune desdites paires d'intervalles de décharge.
2. 2. Tube suivant la sous-revendication 1, caracté risé en ce qu'il comprend une cathode cylindrique creuse montée entre des feuilles supérieure et infé- rieure de matériau isolant, un ensemble de feuilles de séparation de matériau isolant disposées radiale- ment et divisant l'espace cathodique entre lesdites feuilles supérieure et inférieure en compartiments, et en ce qu'il comprend dans chaque compartiment une paire d'anodes montées côte à côte et se trouvant à une distance égale à ladite cathode.
3. 3. Tube suivant la sous-revendication 2, caracté risé en ce que lesdites anodes sont constituées par des bandes métalliques montées de champ l'une par rapport à l'autre entre lesdites feuilles supérieure et inférieure.
4. 4. Tube suivant la sous-revendication 2, caracté risé en ce que chaque compartiment communique avec un espace central, et en ce qu'il comprend d'au tres moyens, d'électrode disposés symétriquement dans ledit espace pour maintenir une ionisation suffisante dans chaque compartiment de façon à éliminer le délai statistique de l'allumage des intervalles de ce compartiment sans influencer sensiblement les carac téristiques électriques d'autres intervalles de décharge.
5. 5. Tube suivant la sous-revendication 3, caracté risé en ce que chaque compartiment communique avec un espace central, et en ce qu'il comprend d'autres moyens d'électrode disposés symétriquement dans ledit espace pour maintenir une ionisation suffisante dans chaque compartiment de façon à éliminer le délai statistique de l'allumage des intervalles de ce compartiment sans influencer sensiblement les carac téristiques électriques d'autres intervalles de décharge.