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"" TUBE à DECHARGES ELECTRIQUES. ""
La présente invention a pour objet un tube à décharges électriques contemmt une cathode, une ou plusieurs autres électrodes et une faible qnm- tité de gaz ou de vapeur* On a déjà proposé d'introduire dans des tubes à dé- chargea contenant vue cathode émettant des électrons au cours du fonctionnement du tnba, une faible quantité de valeur de métal alcalin, par exemple,
de va- peul..de césium ou de rubidium* Il se produit ainsi sur la cathode une mince Couche de matai alcalin qu'il vaut mieux fréquemment de faire adhérer au noyau de la cathode en oxydant ce noyau superficiellement avant le développement du
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métal alcalin dans le tube,,
L'émission électronique d'une cathode de ce genre recouverte d'une mince couche de métal alcalin est très forte, de sorte que pour obtenir une certaine émission électronique,il suffit que la cathode toit portée à une tem- pérature relativement faible*
La décharge jaillissant dans un tube à déchargea de ce genre est portée principalement par les électrons émis par la cathode* En effet,
la pression de la vapeur contenue dans le tube est assez faible pour éviter pra- tiquementa toute ionisation. Cependant, on a constaté que fréquemment il se produit quand même une faible ionisation de l'atmosphère contenue dans le tube* Cette atmosphère peut être constituée par un gaz ou une vapeur qu'on introduit à dessein dans le tube ou par des gaz résiduels restés dans le tube après l'opération du vide ou dégagés au cours du fonctionnement du tube par les diverses pièces de celui-ci*
Les ions positifs formés par ionisation seront poussés vers la cathode par le champ qui existe antre les électrodes du tube* Par suite du choc de ces ions contre la cathode, celle-ci peut être détériorée,
surtout dans le cas où la cathode est recouverte d'une mince couche de métal alcalin* Il peut arriver dès lors que tout le métal alcalin aoit enlevé à la cathode*
La présente invention a pour but d'éviter le bombardement par des ions d'une cathode qui n'y résiste pas.
Un tube à décharges électriques suivant l'invention , qui contient une cathode, une ou plusieurs autres électrodes et une faible quantité de gaz ou de valeur constituée de préférence par une Tapeur de métal alcalin, telle que la vapeur de césium, comporte une ou plusieurs électrodes qui, 6 condition qu'elles aient un potentiel convenable, par exeoapla le potentiel de la cathode, empêchent pratiquement que des ions formés au cours du fonc- tionnement du tube n'atteignent la cathode* Le tube comporte, de préférence, une anode ayant une ou plusieurs parties sensiblement planes qui peuvent se trouver avec la cathode dans un seul plan et en outre, entre la cathode et les parties planes de l'anode,
une grille qui, de préférence, se trouve dans le même plan. L'électrode, qui empêche que les ions n'atteignent la cathode, peut être constituée par un corps entourant les autres électrodes, mais, dans le cas où l'anode du tube à décharges a plusieurs parties planes, il est éga-
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lamant possible de la constituer par diverses parties, de préférence, par des plaques planes disposas entre les parties planes de l'anode*
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple et représentant quelques modes de réalisation d'une tube à décharges suivant l'invention, permettra de mieux comprendre comment celle-ci peut être réalisée*
La Figure 1 montre, en perspective,
un tube à décharges du genre mentionné ci-dessus*
La Figure 2 est une coupe de ce tube suivant le plan II-II
La Figure 3 montre, dépourvu de sa paroi, un tube à décharges com- portant un écran électrostatique*
La Figure 4 est une coupe de ce tube à décharges suivant le plan IV-IV
La Figure 5 montre un troisième mode de réalisation*
La Figure 6 en est une coupe suivant le plan VI-VI
Les Figures 7 et 8 représentent schématiquement des montages des tubas à déchargée montrés sur las figures précédentes*
La Figure 9 est une vue de détail du tube à décharges montré sur les figures 5 et 6
Lé tube à décharges montré sur les figures 1 et 2 a une paroi 1 et contient une cathode à incandescence 2 constituée par un fil droit et
suppor- tée au sommet par une partie recourbée d'un fil de support 3 qui est soudé, par fusion, dans le pincement 4 Ce fil de support est en matière conductrice et lait office également de fil d'alimentation de la cathode* L'extrémité in- férieure de la cathode est fixée à un fil de support 3 assujetti sur le pince- ment 4 L'anode du tube est constituée par deux plaques planes 5 et 6 qui se trouvent avec la cathode à incandescence dans un seul plan* A ces plaques sont reliés des fils de support ? '1 et 8 qui sont soudés, par fusion, dans un petit bloc de verre 9 relié par un fil de support 10 à l'extrémité du fil de support 3 Les extrémités inférieures des plaques 5 et 6 sont fixées sur le pincement du tube à décharges au moyen de fils de support 11 et 12. Grâce au fil 13,
ces file de support sont en liaison électrique entre eux* L'un des fils 11 et 12 est relié à un fil d'alimentation*,
Entre la cathode et les deux plaques 5 et 6 est disposée une grille de commande constituée par deux fils 14 et 15 qui se trouvant avec la cathode
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et les deux plaques de l'anode dans un seul plan- Les fils 14 et 15 sont re- liéa entre eux au sommet et sont reliée au bloc de verre 9 au moyen d'un fil de support 16 Les autres extrémités des fils 14 et 15 sont fixées au pinoe- ment par des fila de support, un de ces fils étant relie à un fil d'alimenta-, %ion.
Les électrodes du tube à décharges représente sont entourées par une électrode constituée par un écran cylindrique conducteur de l'électricité 17 fixé, au moyen de fils de support 16 et 19, au fil de support3 et ayant par conséquent, le même potentiel que le sommet de la cathode* Ainsi qu'il ressort de la figure 2, la pièce 17 a une section elliptique-
Aux fils de support 3' et 18 sont fixés des fils qui portant con- tre la cathode 2, de sorte que celle-ci peut sa mouvoir à faible frottement en contact avec ces fils,, Des oscillations indésirables de la cathode, suscap- tibles d'occasionner des effets microphoniques, sont ainsi supprimées*
Le tube renferme une quantité de métal alcalin,
par exemple de césium* Ce métal alcalin peut être introduit dans la tube de diverses Manières par exemple par l'introduction dans le tube d'une ou plusieurs capsules 20 contenant un composé d'un métal alcalin, par exemple de bichromate de césium, et un agent de réduction, tel que le silicium, capable de libérer le métal alcalin du composé de métal alcalin* Apres que le vide a été fait dans le tube à décharges, les capsules sont chauffées au moyen d'un champ magnétique alter- natif à haute fréquence de manière à libérer le métal alcalin qui se déposa sur diverses parties du tube à décharges, entre autres sur la cathode 2 Le dépôt de métal alcalin formé ainsi sur la cathode provoque une très forte émission électronique par la cathode,,
Il convient d'oxyder superficiellement, avant le développement du métal alcalin, le noyau de la cathode qui est, par exemple, en tungstène ou en molybdène, ce qui parait faire adhérer mieux le métal alcalin au noyau-
La pression de la vapeur du métal alcalin est très faible au cours du fonctionnement du tube* La décharge jaillissant dans la tube est portée principalement par les électrons émis par la cathode* On a constaté qu'il peut se produire une faible ionisation de la vapeur du métal alcalin* Le. trajet des ions positifs ainsi formés est influencé par 1'électrode 17, de manière que les ions soient empêchés de me passer vers la cathode, mais qu'ils soient attirés par le cylindre 17.
La cathode est ainsi empêchée d'être bombardée
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par les ions positifs, ce qui pourrait provoquer l'enlèvement de la couche de métal alcalin à la cathode donnant lieu ainsi à une forte réduction de l'émission électronique.
Le montage montré @chématiquement sur la figure 7 et qui permet le fonctionnement du tube à décharges montré sur les figures 1 et 2 a un transformateur d'entrée 21 dont l'enroulement secondaire est relié à la ca- thode et, à travers la source de tension de grille 22, à la grille du tube*
L'anode du tube est reliée à la cathode à travers le transformateur de sor- tie 23 et la source de tension anodique 24.
Le tube à décharges montré sur les figures 3 et 4 comporte égale- ment un organe conducteur 25 qui entoure les électrodes et qui influence le trajet des ions positifs de manière que ceux-ci ne passent pas vers la ca- thode, mais vers l'organe 25 Une différence essentielle avec le tube à décharges montré sur les figures 1 et 2 consiste en ce que les deux plaques constituant l'anode sont entourées d'écrans électrostatiques cylindriques 26 et 27, qui suppriment le couplage à capacité de l'anode avec la grille.
Comme le montre la figure 4 les deux plaques constituant l'anode ne se trou- vent pas avec la cathode et la grille dans un seul plan Il n'y a pas autre- ment de points de différence essentiels entre le tube à décharges montré sur les figures 3 et 4 et celui montré sur les figures 1 et 2
Ainsi qu'il ressort de la figure 8, qui montre schématiquement un montage pour le tube à décharges montré sur les figures 3 et 4, l'écran électrostatique peut être relié à un point de la source de tension anodique 28,
de manière à assurer que ladite grille ait 'Un potentiel constant au cours du fonctionnement*
La tube à décharges montré sur les figures 5 et 6 contient une anode comportant diverses parties planes 29 Ces parties constituent des arétes rentrantes du cylindre 30 La cathode de ce tube à décharges est également constituée par un fil 31 Entre cette cathode et les parties.
planes 29 de l'anode se trouvant des file 52 qui constituent la grille du tube à décharges- Dans les espaces compris entre les parties planes 29 sont dis- posées des plaques conductrices 33 (figure 9) qui influencent le trajet des ions de manière que les ions soient empêchés de passer vers la cathode , mais qu'ils passent vers lesdites plaques- L'ionisation se produira en substance dans les espaces compris entre les parties planes 29 et les pla-
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"" ELECTRICAL DISCHARGE TUBE. ""
The present invention relates to an electric discharge tube containing a cathode, one or more other electrodes and a low quantity of gas or vapor. It has already been proposed to introduce into discharge tubes containing a cathode emitting sight. electrons during the operation of the tnba, a small amount of alkali metal value, for example,
of va- peul..de cesium or rubidium * A thin layer of alkaline material is thus produced on the cathode which it is frequently better to adhere to the core of the cathode by oxidizing this core superficially before the development of the
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alkali metal in the tube ,,
The electronic emission from such a cathode covered with a thin layer of alkali metal is very strong, so that in order to obtain a certain electronic emission, it is sufficient for the cathode to be brought to a relatively low temperature *
The discharge spurting out in a discharge tube of this kind is carried mainly by the electrons emitted by the cathode * Indeed,
the pressure of the vapor contained in the tube is low enough to practically avoid any ionization. However, it has been observed that frequently there still occurs a weak ionization of the atmosphere contained in the tube * This atmosphere can be constituted by a gas or a vapor which is deliberately introduced into the tube or by residual gases which remain in the tube after the vacuum operation or released during the operation of the tube by the various parts thereof *
The positive ions formed by ionization will be pushed towards the cathode by the field which exists between the electrodes of the tube * As a result of the impact of these ions against the cathode, the latter may be damaged,
especially in the case where the cathode is covered with a thin layer of alkali metal * It may happen that all the alkali metal has been removed at the cathode *
The object of the present invention is to avoid bombardment by ions of a cathode which does not resist it.
An electric discharge tube according to the invention, which contains a cathode, one or more other electrodes and a small quantity of gas or value preferably consisting of an alkali metal tapper, such as cesium vapor, comprises one or more electrodes which, provided they have a suitable potential, e.g. above the potential of the cathode, practically prevent ions formed during the operation of the tube from reaching the cathode * The tube preferably has an anode having one or more substantially planar portions which may lie with the cathode in a single plane and further between the cathode and the planar portions of the anode,
a grid which preferably lies in the same plane. The electrode, which prevents ions from reaching the cathode, may be formed by a body surrounding the other electrodes, but in the case where the anode of the discharge tube has several planar parts, it is also
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the possibility of constituting it by various parts, preferably by flat plates arranged between the flat parts of the anode *
The appended drawing, given by way of example and showing some embodiments of a discharge tube according to the invention, will make it possible to better understand how it can be produced *
Figure 1 shows, in perspective,
a discharge tube of the type mentioned above *
Figure 2 is a section of this tube along the plane II-II
Figure 3 shows, without its wall, a discharge tube comprising an electrostatic screen *
Figure 4 is a section of this discharge tube along the IV-IV plane
Figure 5 shows a third embodiment *
Figure 6 is a section along the plane VI-VI
Figures 7 and 8 represent schematically the assemblies of the unloaded snorkels shown in the previous figures *
Figure 9 is a detail view of the discharge tube shown in Figures 5 and 6
The discharge tube shown in Figures 1 and 2 has a wall 1 and contains an incandescent cathode 2 consisting of a straight wire and
supported at the top by a curved part of a support wire 3 which is welded, by fusion, in the nip 4 This support wire is made of conductive material and also acts as the supply wire of the cathode * L ' lower end of the cathode is fixed to a support wire 3 secured to the clamp 4 The anode of the tube consists of two flat plates 5 and 6 which lie with the incandescent cathode in a single plane * A these plates are connected support wires? '1 and 8 which are welded, by fusion, in a small block of glass 9 connected by a support wire 10 to the end of the support wire 3 The lower ends of the plates 5 and 6 are fixed on the clamp of the tube to discharges by means of support wires 11 and 12. Thanks to wire 13,
these support lines are electrically connected to each other * One of the wires 11 and 12 is connected to a power wire *,
Between the cathode and the two plates 5 and 6 is arranged a control grid consisting of two wires 14 and 15 which are located with the cathode
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and the two plates of the anode in a single plane - The wires 14 and 15 are connected together at the top and are connected to the glass block 9 by means of a support wire 16 The other ends of the wires 14 and 15 are attached to the pinning by support threads, one of these threads being connected to a power supply thread.
The electrodes of the discharge tube shown are surrounded by an electrode consisting of an electrically conductive cylindrical screen 17 fixed, by means of support wires 16 and 19, to the support wire 3 and therefore having the same potential as the top of the cathode * As can be seen from Figure 2, part 17 has an elliptical section -
To the support wires 3 'and 18 are attached wires which bear against the cathode 2, so that the latter can move at low friction in contact with these wires. Undesirable oscillations of the cathode, which can cause to cause microphonic effects, are thus suppressed *
The tube contains a quantity of alkali metal,
for example cesium * This alkali metal can be introduced into the tube in various ways, for example by introducing into the tube one or more capsules 20 containing a compound of an alkali metal, for example cesium dichromate, and a reducing agent, such as silicon, capable of releasing the alkali metal from the alkali metal compound * After the vacuum has been made in the discharge tube, the capsules are heated by means of an alternating magnetic field at high frequency so as to release the alkali metal which is deposited on various parts of the discharge tube, among others on the cathode 2 The deposit of alkali metal thus formed on the cathode causes a very strong electron emission by the cathode ,,
It is advisable to superficially oxidize, before the development of the alkali metal, the core of the cathode which is, for example, of tungsten or molybdenum, which appears to make the alkali metal adhere better to the core.
The vapor pressure of the alkali metal is very low during the operation of the tube * The discharge gushing into the tube is carried mainly by the electrons emitted by the cathode * It has been found that weak ionization of the vapor may occur of the alkali metal * The. The path of the positive ions thus formed is influenced by the electrode 17, so that the ions are prevented from passing to the cathode, but are attracted by the cylinder 17.
The cathode is thus prevented from being bombarded
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by positive ions, which could cause the alkali metal layer to be removed at the cathode, thereby resulting in a strong reduction in electron emission.
The assembly shown schematically in figure 7 and which allows the operation of the discharge tube shown in figures 1 and 2 has an input transformer 21 whose secondary winding is connected to the cathode and, through the source grid voltage 22, to the tube grid *
The anode of the tube is connected to the cathode through the output transformer 23 and the anode voltage source 24.
The discharge tube shown in Figures 3 and 4 also includes a conductive member 25 which surrounds the electrodes and which influences the path of the positive ions so that they do not pass to the cathode, but to the electrode. member 25 An essential difference from the discharge tube shown in Figures 1 and 2 is that the two plates constituting the anode are surrounded by cylindrical electrostatic screens 26 and 27, which eliminate the capacitance coupling of the anode with Grid.
As shown in figure 4 the two plates constituting the anode do not lie with the cathode and the grid in one plane. There are no other essential points of difference between the discharge tube shown on Figures 3 and 4 and the one shown in Figures 1 and 2
As can be seen from Figure 8, which schematically shows an arrangement for the discharge tube shown in Figures 3 and 4, the electrostatic screen can be connected to a point of the anode voltage source 28,
so as to ensure that said gate has a constant potential during operation *
The discharge tube shown in Figures 5 and 6 contains an anode comprising various planar parts 29 These parts constitute re-entrant edges of the cylinder 30 The cathode of this discharge tube is also formed by a wire 31 between this cathode and the parts.
planes 29 of the anode are strands 52 which constitute the grid of the discharge tube - In the spaces between the planar parts 29 are arranged conductive plates 33 (figure 9) which influence the path of the ions so that the ions are prevented from passing towards the cathode, but that they pass towards the said plates. The ionization will occur in substance in the spaces between the planar parts 29 and the plates.
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