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"Dispositif à décharge électronique."
Cette invention est relative aux dispositifs à décharge élecronique !ayant pne cathode et une anode, avec ou sans une troisième électrode servant à régler le passage du courant entre la cathode et 1''anode, dispositifs desti- nés à être utilisés comme redresseurs, oscillateurs, ampli- ficateurs, détecteursmodulateurs, etc.
@ Des buts particuliers de l'invention consistent à faire passer du courant à une faible différence de potentiel entre la cathode et l'anode, à éviter un échauffement exa- géré des électrodes et des pièces qui,s'y rattachent par le courant cathodique-anodique pour produire une ample émission électronique de la cathode, à diriger la.décharge électro-
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niaue 'versl'anode avec le minimum de résistance, à éviter la nécessité d'employer de -grandes quantités de matière en- gendrant de la vapeur,à empêcher la conduction électronique de l'anode à la cathode sous l'influence d'un potentiel in- verse comme 'dans le redressement et, dans certaines cas, à éliminer la charge d'espace dans la zone de l'anode.
Suivant une des caractéristiques de l'invention, le dispositif comprend un tube à basse pression ou à vide poussé (de l'ordre de, par exemple,. 0,01 millimètre de mer- cure) contenant une cathode seyant une pression beaucoup plus élevée (de l'ordre de 0,1 millimètre de mercure, par exem- ple) maintenue dans la zone de sa surface de décharge par
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des forces électriques (électrost%1;-.tf.qtie.s' :' et (ou) magnéti- ques) dans le but d'assurer une ample émission électronique.
Cette différence de pression est assurée par une obstruction disposée entre la source d'électrons et la surface recevant les électrons, cette obstruction présentant à travers elle pour le passage des électrons une ouverture qui est limitée de telle sorte qu'une différence de pression (ou d'état d'ionisation) peut être maintenue de part et d'autre de l' obstruction. Comme il ressortira de ce qui suit, l'obstruc- tion fait préférablement partie intégrante de la cathode.
1 Suivant la présente invention, la susdite différence de pres- sion peut être maintenue par une action centrifuge, préfé- rablement produite par un champ magnétique s'étendant longi- tudinalement par rapport à l'axe de cette ouverture et ré- agissant avec la décharge électrique pour faire tourbillonner les molécules (ou atomes) de,gaz et établir une pression plus élevée près de la périphérie interne de la cathode creuse.
Une autre caractéristique de l'invention comprend
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l'application de gaz ayant différentes facilités d'ionisa- tion ou. différents voltages d'ionisation, et le maintien d' une proportion plus élevée du gaz plus ionisable dans la zone de la source d'électrons (par exemple à l'intérieur de la cathode creuse) que dans la zone de l'anode 'ou- autre zone recevant les électrons.
De préférence, ceci est accompli à l'aide d'une paroi ou membrane poreuse ou semi-perméable, constituée par exemple par du carbone ou du quartz ou par une feuille de métal percée de trous suffisamment petits pour restreindre le transfert de gaz à ce qu'on appelle une diffusion pure, paroi ou membrane à travers laquelle le gaz le moins ionisable peut s'échapper de la cathode (de préfé- rence uniquement par le phénomène de diffusion) en ne per- mettant pas au gaz le plus ionisable de s'échapper aussi fa- cilement ou en l'empêchant de s'échapper.
Par exemple, par l'application d'un mélange d'hélium et de vapeur de mercure avec une paroi de quartz, l'hélium s'échappe, tandis que la vapeur de mercure, plus ionisable, ne peut pas passer à travers la paroi de quart'z et s'accumule par conséquent dans la cathode.. Comme la vitesse de 'diffusion de l'hélium est supérieure à sept fois celle de la vapeur de mercure, on peut faire en sorte que la pression de la vapeur de mercure à l'intérieur de la cathode prédomine considérablement sur la pression de cette vapeur à l'extérieur de la cathode, mê- me dans le cas où l'on fait usage d'une paroi poreuse de carbone qui laisse passer la vapeur de mercure dans une cer- taine mesure.
Pour certaines applications, le tube à vide peut être rempli d'hélium sous une pression de l'ordre d'un demi-centimètre de mercure, et une petite quantité de mer-, cure (réduite par exemple à une seule goutte dans le cas de petits tubes) peut être placée dans le tube pour engendrer et fournir la vapeur de mercure. Les voltages d'ionisation
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du mercure et de l'hélium sont 10,5 volts et 25 volts, respectivement.
De cette façon, le gaz que renferme la cathode peut être ionisé à un degré plus élevé et offrir ainsi une chute de potentiel plus faible entre les électrodes. L'effet peut être accentué en portant à une température très élevée le gaz que renferme la cathode (par exemple à 2800 C. ou au-dessus) comme décrit par exemple dans le brevet de même date que le présent et ayant pour titre .
"Perfectionnements aux dispositifs électroniques", et dans le brevet français ? 593.969 du 9 février 1925 Lorsque le gaz que renferme la cathode a été porté à une température élevée, un grand nombre des atomes sont à un état excité, c'est-à-dire que leurs électrons sont déplacés de leurs orbites voisines des noyaux atomiques vers des orbites plus éloignées, sans être entière- ment amenés hors de portée d'influence des noyaux et, par conséquent, des électrons émis par la surface interne de la cathode peuvent facilement ioniser le gaz que renferme cette cathode.
De cette façon, la chute de potentiel est réduite à une faible valeur
Quoique les mêmes avantages généraux puissent être obtenus à l'aide d'autres gaz ayant des caractéristiques d'ionisation et de diffusion différentes (on peut par exemple substituer l'hydrogène à la vapeur d'hélium et à la vapeur de césium et substituer le krypton ou xénon à la vapeur de mercure), la combinaison de gaz susmentionnée offre des avantages spéciaux, .Par exemple, l'hélium offre un long trajet libre moyen, comme décrit dans le brevet français N 602. 218 du 24 juillet 1925 et le mercure peut être incorporé à l'état liquide, ce- qui assure une réserve de vapeur prati- quement inépuisable.
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Suivant une.autre caractéristique, l'invention consiste à protéger l'anode contre le 'bombardement d'ions positifs pendant le partie du cycle dans laquelle le courant passant vers l'anode est faible (par exemple, dans le cas d'un tube redresseur, dans le demi-cycle pendant lequel 1' anode est négative), de sorte que la décharge gazeuse qui se produit entre les électrodes est limitée de façon plus effi- cace à un des sens lors de la mise en marche avec la cathode froide, l'hélium protégeant l'anode contre un bombardement . exagère par des ions de mercure pendant les demi-cycles de voltage inverse..
L'invention est particulièrement applicable au redressement du courant alternatif, et les redresseurs sui- vant l'invention sont caractérisés par une faible chute de potentiel, même lorsqu'on redresse un courant de voltage modérément élevé (par exemple'd'un millier de volts et plus).
Pour faire'comprendre l'invention, on décrira ci-après son ap- plication à un redresseur représenté sur le dessin annexé qui montre, plus ou moins schématiquement, en coupe axiale longitudinale, un tube redresseur comprenant une anode A. une cathode ±, un écran Se un tube ± et un électro-aimant M en- tourant le tube.
Ces pièces sont préférablement cylindriques en section transversale et co-axiales. Le tube T peut être fait de verre dur ou extrêmement réfractaire et les électro- des A et C et l'écran S peuvent être faits en tungstène ou d' une autre matière convehable et peuvent être supportés dans 1p tube par tous moyens convenables, par exemple à l'aide de tiges a, c et s, comme représenté.D représente une goutte de mercure ou autre matière engendrant de la vapeur et servant à fournir, soit par une évaporation normale, soit par l'appli- cation d'une chaleur extérieure (par exemple à l'aide d'une bobine de chauffage H), un des susdits gaz.
Lorsqu'il est
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fait usage d'hélium sous une pression d'environ un derni-cen- timètre, une goutte de mercure assurera une proportion conve- nable de vapeur de mercure dans le tube. P désigne la membrane ou paroi poreuse ou semi-perméable susmentionnée. Quand on fait usage d'hélium et de mercure, cette paroi est préféra- blement faite de quarts pour permettre à l'hélium de se dif- fuser à travers elle sans laisser passer la vapeur de mercure et,la dite [paroi peut être fixée à l'extrémité inférieure de la cathode creuse C de toute manière convenable.
Avec un potentiel convenable imprimé entr.e la ca- thode C et l'anode A, du courant passe de l'intérieur de la cathode creuse à l'anode à travers des ouvertures E et L. l'écran S ayant pour rôle de localiser la chaleur produite dans la cathode par le passage du courant et d'augmenter ainsi l'ionisation à l'intérieur de la cathode. L'écran S sert aus- si à localiser le passage du courant le longd'un chemin res- treint. Quand l'électro-aimant M est excité, le champ produit par cet électro-aimant réagit avec celui produit par le dit courant, ce qui fait tourner le gaz à l'intérieur de la catho- de.
Cette rotation du gaz produit une pression plus élevée près de la paroi interne de la cathode,ce qui assure un état d'ionisation plus élevé près de la surface active de la catho- de et facilite l'émission électronique par cette, surface. En prolongeant la tige c à travers le centre de la cathode jusqu' à un pointvoisin de 1 couverture E, on emprisonne le gaz que renferme la cathode d'une façon plus efficace et l'on empêche ce gaz de sortir de la cathode suivant son axe.
En fait, cette construction a comme résulatat qu'il pénètre un courant de gazdans la cathode par l'ouverture E, pénétration qui est de même nature qu'une action de pompage continue, ce qui maintient une pression moyenne plus élevée dans la cathode qu'à l'extérieur.
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au chemin libre moyen des électrons dans le gaz que renferment ces espaces, c'est-à-dire à la distance moyenne parcourue par un électron à la vitesse ionisante sans choc ionisant avec une molécule de gaz.
Il ressort de ce qui précède que la partie supérieure de la cathode entourant l'ouverture E constitue une obstruction entre la périphérie de la cathode émettant des électrons et la surface réceptrice de l'anode recevant les électrons, et restreint le passage du courant à l'ouverture E.
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