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Perfectionnements aux tubes à décharges électriques.
On a déjà proposé de séparer à l'aide d'un écran, l'espace entourant le pied d'un tube à décharges électriques contenant une vapeur métallique, par exemple de la vapeur de sodium, de l'espace de décharge proprement dit, étant donné que la température existant pendant le fonctionnement dans l'espace entourant le pied est habituellement inférieure à cel- le qui règne dans l'autre partie du tube, ce qui peut provo- quer une condensation indésirable de la vapeur métallique dans la partie plus froide. Cette condensation indésirable est con- trariée par le susdit écran. En outre, ce dernier permet d'éta- blir le pied en verre d'une espèce qui ne résiste pas à
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l'action de la vapeur métallique.
Dans certains cas on évite aussi la formation de dépôts conducteurs entre des parties soumises à une tension, par exemple des fils d'alimentation.
Bien que la construction connue ait donné de bons résultats, on a constaté qu'elle est susceptible de recevoir encore des perfectionnements, car il existe une contradiction dans les conditions auxquelles doit satisfaire l'écran. D'une part la fermeture doit être aussi parfaite que possible, afin d'éviter que la vapeur métallique pénètre dans la partie plus froide du tube à décharges, et d'autre part il est désirable de prévoir nonobstant une communication entre cette partie plus froide et l'autre partie du tube à décharges, afin que ces deux parties puissent être vidées d'air simultanément et en une seule opération.
Conformément à l'invention on résoud cette difficul- té en faisant communiquer l'espace où la condensation de la vapeur métallique doit être évitée, par un conduit long et étroit avec l'espace qui est séparé à l'aide d'un écran de l'autre partie du tube où se trouve le trajet de décharge. La section de passage de ce conduit doit être faible et sa lon- gueur doit être grande, de façon que la vapeur métallique ne puisse pratiquement pas pénétrer dans la partie plus froide du tube à décharges. De préférence, le conduit, où une condensa- tion de la vapeur métallique doit être évitée, fait saillie dans cette partie plus froide.
On a constaté que pour la fa- brication du tube à décharges le conduit étroit constitue une conmunication suffisante entre les différentes parties du tu- be, pour que ces dernières puissent être vidées d'air simulta- nément. Dans la plupart des cas la largeur du conduit sera du même ordre de grandeur que le parcours libre des atomes de l'atmosphère gazeuse du tube à décharges, ou inférieure à
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cette valeur, tandis que la longueur du conduit doit être plusieurs fois, par exemple cinq fois, mais de préférence vingt fois plus grande que la largeur du conduit ou encore da- vantage.
Il est avantageux que l'écran blindant la partie plus froide du tube à décharges pendant le fonctionnement, soit fait au moins en partie en métal, par exemple en ferrochrome, et soit scellé à la paroi du tube à décharges. De la sorte on peut obtenir une fermeture parfaite de la partie plus froide.
Afin de soustraire l'écran métallique à l'action de la déchar- ge, il est à recommander de garnir cet écran du côté faisant face à l'espace de décharge, d'une pellicule de verre.
Les fils d'alimentation des électrodes sont protégés parfois contre la décharge par une couche isolante qui les re- couvre ou par un cylindre isolant qui les entoure. Or, un pa- reil cylindre peut aussi être utilisé pour établir la communi- cation entre les parties différentes du tube à décharges.
Dans ce cas on fait passer à travers le conduit long et étroit un fil d'alimentation de l'une des électrodes, en prévoyant un certain jeu entre ce fil et le tube qui l'entoure.
Si le tube à décharges comporte un pied et lorsque l'espace entourant ce dernier est séparé de l'espace de déchar- ge proprement dit à l'aide d'un écran qui s'étend jusqu'à la paroi du tube, un tube long et étroit peut traverser cet écran, être conduit le long du pied et être fixé à ce dernier, par exemple à l'aide d'un agglutinant se composant d'une solution de suif dans du verre soluble.
La présente invention permet de luter le bord de l'écran de façon étanche et à cet effet on peut utiliser une matière pâteuse, par exemple une solution de suif dans du verre soluble.
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On peut encore augmenter la durée d'un tube à dé- charges de ce genre par des mesures spéciales. Apres un long fonctionnement, une partie du métal vaporisable pénètre sou- vent dans l'espace fermé du tube où la vapeur métallique se condense, ce qui amène des inconvénients à la longue, car les parties en verre qui se trouvent dans cet espace et sont in- capables de résister à cette vapeur sont attaquées par la va- peur métallique de telle façon qu'il peut en résulter une dé- térioration du tube. Lorsque, par exemple, le pied d'un tube à décharges à vapeur de sodium est fait en verre au plomb ce pied est affaibli par l'attaque chimique et dans ce cas il éclate souvent.
Le risque d'éclatement du pied se trouve par- ticulièrement augmenté par le fait que par la mise en et hors circuit du tube pendant son fonctionnement le pied s'échauffe et se refroidit alternativement. Si l'espace fermé ne contient que des parties en verre capables de résister à la vapeur mé- tallique, on court le risque que la vapeur se dépose entre deux fils d'alimentation qui présentent une différence de po- tentiel l'un par rapport à l'autre, ce qui peut donner lieu à des courants de grimpement qui peuvent détériorer le tube.
Dans un mode d'exécution de l'invention, on prévoit une substance se combinant avec la vapeur métallique au voisi- nage de l'extrémité du conduit débouchant dans l'espace fermé.
Dans ce cas la vapeur métallique pénétrant jusqu'à cette subs- tance est empêchée, par suite de cette combinaison, d'exercer une action fâcheuse dans l'espace fermé. Cette substance peut être constituée, par exemple, d'un composé chimique ou d'une autre matière produisant avec la vapeur métallique, une réac- tion chimique n'engendrant que des matières solides. Dans le cas où l'espace de décharge contient des vapeurs de métaux
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alcalins, plus particulièrement de la vapeur de sodium, on peut utiliser par exemple de l'oxyde de plomb, du bioxyde d'étain et de l'oxyde de tungstène. Dans ce cas on peut aussi employer du verre d'une espèce qui est attaquée par le métal alcalin, par exemple du verre plombifère.
Cette substance peut aussi être constituée par le tellure qui réagit avec la vapeur de sodium et produit du tellurure de sodium. Au lieu d'utiliser une matière réagissant chimiquement on peut aussi utiliser des métaux formant un alliage avec la vapeur métal- lique, par exemple l'étain, le plomb ou le zinc. En outre on peut utiliser du fluorure de calcium qui adsorbe fortement la vapeur de sodium, plus particulièrement lorsqu'il est obtenu sous forme d'une couche active par sublimation dans le vide.
Il va sans dire que comme vapeur renfermée dans le tube on peut aussi utiliser, au lieu de sodium, d'autres va- peurs métalliques. Il est facile d'indiquer pour chaque vapeur métallique une ou plusieurs substances pouvant se combiner avec la vapeur utilisée. Si le tube contient, par exemple, de la vapeur de césium on peut utiliser pour fixer cette vapeur, par exemple soit du verre plombifère ou de l'oxyde de tungstè- ne réagissant chimiquement sur la vapeur de césium, soit de l'étain ou du plomb qui forment un alliage avec la vapeur de césium, soit du graphite qui absorbe cette vapeur. On peut aussi utiliser du verre plombifère ou de l'étain, par exemple, en présence de vapeur de magnésium ou de lithium. La vapeur de thallium se combine très bien en un alliage avec l'étain ou le plomb.
Il faut naturellement prendre soin que la pression de vapeur de la substance utilisée pour fixer la vapeur métal- lique et des produits engendrés lors de cette fixation ne soit 'pas trop élevée, pour qu'elle ne nuise pas au bon fonctionne- ment du tube. En outre, on comprendra qu'on peut aussi utiliser
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plusieurs matières,éventuellement des mélanges, pouvant se combiner avec la vapeur métallique.
De préférence, le conduit est entouré à son extré- mité débouchant dans l'espace fermé par une enveloppe qui est fermée au point situé en regard de l'orifice de sortie du con- duit. Cette enveloppe est constituée au moins du côté faisant face au conduit par une substance du genre mentionné ci-dessus, à savoir par une matière se combinant avec la vapeur métalli- que. Le courant de vapeur métallique sortant du conduit frappe cette enveloppe et se combine alors avec la substance en ques- tion. On obtient une construction simple en entourant l'ex- trémité du conduit d'un tube concentrique qui est fermé d'un côté et fait en verre d'une espèce se combinant avec la vapeur métallique.
Une autre forme d'exécution consiste à constituer la paroi du conduit en partie par ladite substance. Le conduit peut être constitué, par exemple, par un tube d'oxyde de ma- gnésium et dans ce cas on peut prolonger ce tube par un tube en verre d'une espèce appropriée, par exemple du verre au plomb. La paroi intérieure du conduit peut aussi être recou- verte en partie de cette substance.
Dans certains cas la substance utilisée pour fixer la vapeur métallique peut être telle que la fixation de cette vapeur provoque une modification du volume de la substance telle que l'orifice de passage du conduit soit réduite, par exemple, dans le cas où le tube contient de la vapeur de cé- sium et du graphite pour la fixation de cette vapeur. Le gra- phite, par exemple, peut être sous la forme d'un petit cylin- dre comprimé logé avec jeu dans l'extrémité du conduit. Ce cylindre n'est pas gênant pour la vidange d'air du tube, mais @
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lorsqu'il absorbe la vapeur de césium il gonfle, ce qui a pour effet de réduire l'orifice libre du conduit, ou même de fermer complètement ce dernier.
On comprendra mieux comment l'invention peut être réalisée en se référant au dessin annexé qui en représente schématiquement, à titre d'exemple, trois formes d'exécution.
Le tube à décharges représenté sur la Fig.l est des- tiné à l'émission de rayons lumineux. La paroi de ce tube est désignée par 1, 2 désignant le pincement qui est traversé par les fils d'alimentation des électrodes. Ce pincement se trouve à l'extrémité du pied 3. Les électrodes sont constituées par une cathode à incandescence 4 qui est garnie d'une matière à haut pouvoir émissif d'électrons, par exemple d'oxyde alcali- no-terreux, et par deux anodes 5 en forme de plaque disposées des deux côtés de la cathode à incandescence. Le tube contient une certaine quantité de gaz rare, par exemple de néon sous une pression de 1 millimètre. La partie sphérique du tube à décharges renferme une certaine quantité de sodium qui produit la vapeur de sodium dans le tube.
Afin que cette vapeur de sodium atteigne une pression suffisante on fait fonctionner le tube à une intensité de courant telle que la partie sphérique du tube soit portée à une température élevée, ce qu'on peut faciliter en logeant le tube à décharges dans une seconde am- poule où l'on a fait le vide ou en entourant le tube par une ampoule à double paroi évacuée.
Pendant le fonctionnement l'espace entourant le pied constitué par le pincement 2 et le tube 3 est porté à une tem- pérature inférieure à celle de l'espace limité par la partie sphérique de la paroi du tube. Si on ne prenait pas des mesu- res spéciales la vapeur de sodium se condenserait, par suite, dans l'espace entourant le pied et la pression dans le tube
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entier tomberait à la valeur correspondant à la température oui règne dans la partie inférieure du tube à décharges, ce qui aurait pour conséquence une pression trop basse de la va- peur de sodium. Cet inconvénient est évite par l'écran 6 dis- posé entre le pincement 2 et la partie supérieure du tube. Cet écran est constitué par une matière résistant à la chaleur, par exemple du mica, et s'étend jusqu'à la paroi du tude à dé- charges.
Juste au dessus de l'écran cette paroi présente une partie rentrante 7 et en outre on lute de façon étanche le bord de l'écran à l'aide d'une substance pâteuse 8 se compo- sant, par exemple, d'une solution de suif dans du verre solu- ble. De la sorte on obtient une fermeture parfaite de l'espace en-dessous de l'écran et de celui au-dessus de l'écran, de sorte que la vapeur de sodium ne peut se condenser dans l'es- pace en-dessous de l'écran.
Toutefois, par suite de la disposition de l'écran on ne pourrait pas faire le vide dans l'espace entourant le pied et simultanément dans le tube à décharges proprement dit.
On évite cet inconvénient en prévoyant le tube long et étroit 9 qui est fait, par exemple en oxyde de magnésium et a une section de 1 mm2 et une longueur de 2 cm. Ce tube traverse sans jeu l'écran 6, et son extrémité inférieure longe le pied 3. Pour obtenir un montage rigide du tube 9, on le colle au pied 3, par exemple au moyen d'une solution de suif dans du verre soluble.
Lorsqu'on fait le vide dans le tube à décharges au cours de sa fabrication, ce qui peut s'effectuer en le reliant par son extrémité supérieure à une pompe à vide, le tube 9 établit une communication convenable entre les deux parties du tube à décharges séparées l'une de l'autre par l'écran 6, pour faire'le vide simultanément. Par suite de la petite section
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et de la longueur relativement grande du tube, la vapeur de sodium se déplacera très lentement dans le tube 9 pendant le fonctionnement du tube à décharges. En outre une partie de cette vapeur se déposera à l'état de métal dans l'extrémité inférieure du tube 9.
La Fig. 2 représente la partie inférieure d'un au- tre tube à décharges conforme à l'invention. Dans ce tube on obtient une séparation complète entre la partie inférieure et l'espace de décharge proprement dit à l'aide de l'écran en fer- rochrome 10 dont le bord est scellé à la paroi du tube. La sur- face supérieure de l'écran 10 est garnie d'une pellicule de verre 11 protégeant l'écran en ferrochrome contre l'action de la décharge. L'écran 10 est percé de quatre trous ronds par lesquels passent les tubes isolants 12 et 13 faits, par exem- ple, en oxyde de magnésium et fixés à l'écran 10 au moyen du verre recouvrant cet écran. Les tubes 12 et 13 sont traversés par les fils d'alimentation 14 aboutissant aux électrodes qui ne sont pas représentées sur la Fig. 2.
Les tubes 12 entourent très étroitement ces fils d'alimentation, mais entre le tube 13 et le fil d'alimentation le traversant est prévu un certain jeu. Le conduit ainsi formé établit entre les deux parties du tube à décharges la communication requise pour permettre d'y faire le vide, mais il empêche la distillation de la vapeur métallique.
Les fils aboutissant aux électrodes sont scellés dans le pincement 15 pratiqué à l'extrémité du tube à déchar- ges et reliés aux fils d'alimentation. Les tubes isolants 12 qui protègent les fils aboutissant aux électrodes contre l'action de la décharge, pénètrent dans le pincement 15 mais le tube 13 se termine à une faible distance de ce pincement .pour établir la communication entre les deux parties du tube
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à décharges séparées par l'écran 10.
Le tube à décharges représenté sur la Fig. 3 compor- te une ampoule en verre 16 dont la paroi intérieure est cons- tituée par du verre au boro-silicate qui contient une faible quantité d'acide silicique et est capable de résister aux va- peurs de métaux alcalins, plus particulièrement à la vapeur de sodium. La paroi extérieure de l'ampoule est faite en verre ordinaire. Le pied 17 et le pincement 18 sont en verre plombi- fère. A l'aide de l'écran 19 fait, par exemple, en ferrochro- nie ou en mica, le tube à décharges est divisé en deux parties.
L'espace de décharge contient la cathode à incandescence 20 enroulée en forme d'hélice, que le dessin montre vue de côté, et deux anodes annulaires 21 montées sur le pincement 18. Les fils d'alimentation aboutissant aux électrodes sont entourés de tubes isolants. Le tube à décharges est rempli d'un gaz rare, par exemple de néon, sous une pression de 2 millimètres envi- ron, et l'espace de décharge contient une certaine quantité de sodium.
L'écran 10 qui entoure étroitement les tubes isolants des fils d'alimentation aboutissant aux électrodes présente un bord rabattu qui s'applique contre la partie rentrante 22 de la paroi du tube. Le joint de la fermeture est luté à l'aide d'un agglutinant approprié, par exemple une solution de suif dans du verre soluble. Le tube 23 en oxyde de magnésium a une faible section et une grande longueur et traverse l'écran 19.
Ce tube permet de faire le vide dans tout le tube à décharges en même temps, tandis que la vapeur de sodium ne pénètre qu'ex- trèmement lentement dans l'espace inférieur fermé du tube pen- dant son fonctionnement. Toutefois, les faibles quantités de vapeur pénétrant dans cet espace du tube après qu'il a fonction- né longtemps, attaqueraient à la longue le verre du pied de
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telle façon que les propriétés du verre seraient modifiées en- tièrement et que le pied éclaterait.
Pour éviter cet inconvénient l'extrémité inférieure du tube 23 est entourée par le cylindre 24 en verre plombi- fère, qui est fixé au pied 17 à l'aide d'un agglutinant. L'ex- trémité inférieure du cylindre 24 est fermée de sorte que la vapeur métallique sortant du tube 23 passe le long de la paroi du cylindre 24 et est fixée chimiquement par le verre plombifè- re. En cas de besoin on peut emboîter le cylindre 24 dans un second cylindre en verre plombifère qui est ouvert par son ex- trémité inférieure et dont l'extrémité supérieure s'applique d'une manière étanche contre le tube 23 ou contre l'écran 19.
Il va sans dire qu'on peut remplacer le verre plom- bifère par d'autres matières pouvant se combiner avec la va- peur métallique aux températures entrant en jeu pendant le fonctionnement du tube. La paroi intérieure du cylindre 24 peut, par exemple être recouverte d'étain et dans ce cas le cylindre peut avantageusement être fait en cuivre. Il est aussi possible de prévoir la substance fixant la vapeur métallique dans l'ex- trémité inférieure du tube 23. La paroi intérieure de cette extrémité peut être garnie de verre plombifère ou d'étain ou bien on peut fixer dans le tube 23 un fil de cuivre étamé.
En général la substance fixant la vapeur sera dis- posée de telle façon que cette vapeur soit fixée dans le long conduit ou immédiatement après l'avoir quitté. Il est éven- tuellement aussi possible de disposer la substance sur la paroi de l'espace fermé.
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Improvements to electric discharge tubes.
It has already been proposed to separate, using a screen, the space surrounding the foot of an electric discharge tube containing a metallic vapor, for example sodium vapor, from the actual discharge space, since the temperature existing during operation in the space surrounding the foot is usually lower than that prevailing in the other part of the tube, which can cause undesirable condensation of the metal vapor in the more cold. This unwanted condensation is counteracted by the above screen. In addition, the latter makes it possible to establish the glass foot of a species which does not resist
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the action of metallic vapor.
In certain cases, the formation of conductive deposits between parts subjected to a voltage, for example supply wires, is also avoided.
Although the known construction has given good results, it has been found that it is capable of receiving further improvements, since there is a contradiction in the conditions which the screen must satisfy. On the one hand the closure must be as perfect as possible, in order to prevent the metallic vapor from entering the colder part of the discharge tube, and on the other hand it is desirable to provide notwithstanding a communication between this colder part. and the other part of the discharge tube, so that these two parts can be emptied of air simultaneously and in a single operation.
According to the invention, this difficulty is solved by communicating the space where the condensation of the metallic vapor must be avoided, by a long and narrow duct with the space which is separated by means of a protective screen. the other part of the tube where the discharge path is located. The passage section of this duct must be small and its length must be large, so that the metallic vapor can hardly penetrate into the colder part of the discharge tube. Preferably, the conduit, where condensation of the metal vapor is to be avoided, protrudes into this cooler part.
It has been found that for the manufacture of the discharge tube the narrow duct constitutes sufficient communication between the different parts of the tube, so that the latter can be emptied of air simultaneously. In most cases the width of the duct will be of the same order of magnitude as the free path of the atoms of the gas atmosphere of the discharge tube, or less than
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this value, while the length of the duct must be several times, for example five times, but preferably twenty times greater than the width of the duct or even more.
It is advantageous that the screen shielding the cooler part of the discharge tube during operation is made at least partly of metal, for example ferrochrome, and is sealed to the wall of the discharge tube. In this way, a perfect closure of the colder part can be obtained.
In order to shield the metal screen from the action of the discharge, it is recommended to line this screen on the side facing the discharge space with a glass film.
The supply wires of the electrodes are sometimes protected against discharge by an insulating layer which covers them or by an insulating cylinder which surrounds them. However, a cylinder pair can also be used to establish communication between the different parts of the discharge tube.
In this case, a feed wire for one of the electrodes is passed through the long, narrow conduit, providing a certain clearance between this wire and the tube which surrounds it.
If the discharge tube has a foot and when the space surrounding the latter is separated from the actual discharge space by means of a screen which extends to the wall of the tube, a tube long and narrow can pass through this screen, be led along the foot and be attached to the latter, for example with the aid of a binder consisting of a solution of tallow in water glass.
The present invention allows the edge of the screen to be sealed and for this purpose it is possible to use a pasty material, for example a solution of tallow in water glass.
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The life of such a discharge tube can be further increased by special measures. After a long operation, part of the vaporizable metal often enters the closed space of the tube where the metal vapor condenses, which in the long run leads to inconvenience, since the glass parts which are in this space and are unable to withstand this vapor are attacked by the metallic vapor in such a way that damage to the tube can result. When, for example, the foot of a sodium vapor discharge tube is made of lead glass this foot is weakened by chemical attack and in this case it often shatters.
The risk of the foot bursting is particularly increased by the fact that by switching the tube on and off during its operation, the foot heats up and cools down alternately. If the closed space contains only glass parts capable of resisting the metallic vapor, there is a risk that the vapor will be deposited between two supply wires which have a difference in potential to each other. to the other, which can give rise to climbing currents which can damage the tube.
In one embodiment of the invention, a substance is provided which combines with the metallic vapor in the vicinity of the end of the duct opening into the closed space.
In this case the metallic vapor penetrating to this substance is prevented, as a result of this combination, from exerting an adverse action in the closed space. This substance may consist, for example, of a chemical compound or of another material which, together with the metallic vapor, produces a chemical reaction which produces only solids. In the event that the discharge space contains metal vapors
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alkali metals, more particularly sodium vapor, for example lead oxide, tin dioxide and tungsten oxide can be used. In this case it is also possible to use glass of a species which is attacked by the alkali metal, for example lead glass.
This substance can also be tellurium which reacts with sodium vapor and produces sodium telluride. Instead of using a chemically reactive material it is also possible to use metals forming an alloy with the metallic vapor, for example tin, lead or zinc. In addition, it is possible to use calcium fluoride which strongly adsorbs sodium vapor, more particularly when it is obtained in the form of an active layer by sublimation in vacuum.
It goes without saying that as the vapor enclosed in the tube it is also possible to use, instead of sodium, other metallic vapors. It is easy to indicate for each metallic vapor one or more substances which can combine with the vapor used. If the tube contains, for example, cesium vapor, it can be used to fix this vapor, for example either lead glass or tungsten oxide chemically reacting with the cesium vapor, or tin or lead which forms an alloy with the cesium vapor, or graphite which absorbs this vapor. It is also possible to use lead glass or tin, for example, in the presence of magnesium or lithium vapor. Thallium vapor combines very well into an alloy with tin or lead.
Care must naturally be taken that the vapor pressure of the substance used to fix the metal vapor and of the products generated during this fixation is not too high, so that it does not interfere with the proper functioning of the tube. . In addition, it will be understood that one can also use
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several materials, possibly mixtures, which can be combined with the metallic vapor.
Preferably, the duct is surrounded at its end opening into the closed space by a casing which is closed at the point situated opposite the outlet orifice of the duct. This envelope is formed at least on the side facing the duct by a substance of the type mentioned above, namely by a material which combines with the metallic vapor. The stream of metallic vapor exiting the conduit strikes this envelope and then combines with the substance in question. A simple construction is obtained by surrounding the end of the conduit with a concentric tube which is closed on one side and made of glass of a kind combining with metallic vapor.
Another embodiment consists in constituting the wall of the duct partly by said substance. The conduit can be formed, for example, by a tube of magnesium oxide and in this case this tube can be extended by a glass tube of a suitable type, for example lead glass. The inner wall of the duct can also be partially covered with this substance.
In some cases the substance used to fix the metallic vapor can be such that the fixing of this vapor causes a modification of the volume of the substance such that the passage opening of the duct is reduced, for example, in the case where the tube contains cesium vapor and graphite for fixing this vapor. The graphite, for example, may be in the form of a small compressed cylinder housed with play in the end of the conduit. This cylinder is not a problem for draining air from the tube, but @
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when it absorbs the cesium vapor it swells, which has the effect of reducing the free orifice of the duct, or even of closing the duct completely.
It will be better understood how the invention can be implemented by referring to the appended drawing which schematically represents, by way of example, three embodiments.
The discharge tube shown in Fig. 1 is intended for the emission of light rays. The wall of this tube is designated by 1, 2 designating the pinch which is crossed by the supply wires of the electrodes. This pinch is located at the end of the foot 3. The electrodes consist of an incandescent cathode 4 which is lined with a material with a high electron emissivity, for example of alkaline earth oxide, and by two plate-shaped anodes 5 arranged on both sides of the incandescent cathode. The tube contains a certain quantity of rare gas, for example neon under a pressure of 1 millimeter. The spherical part of the discharge tube contains a certain amount of sodium which produces sodium vapor in the tube.
In order for this sodium vapor to reach a sufficient pressure, the tube is operated at a current intensity such that the spherical part of the tube is brought to a high temperature, which can be facilitated by accommodating the discharge tube in a second am - hen where a vacuum has been created or by surrounding the tube with an evacuated double-walled bulb.
During operation the space surrounding the foot formed by the clamp 2 and the tube 3 is brought to a temperature lower than that of the space limited by the spherical part of the wall of the tube. If special measures were not taken, the sodium vapor would condense in the space surrounding the foot and the pressure in the tube.
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integer would fall to the value corresponding to the temperature prevailing in the lower part of the discharge tube, which would result in too low a pressure of the sodium vapor. This drawback is avoided by the screen 6 placed between the clamp 2 and the upper part of the tube. This screen is made of a material resistant to heat, for example mica, and extends to the wall of the discharge chamber.
Just above the screen, this wall has a re-entrant part 7 and in addition the edge of the screen is sealed with the aid of a pasty substance 8 consisting, for example, of a solution. of tallow in soluble glass. In this way one obtains a perfect closure of the space below the screen and that above the screen, so that the sodium vapor cannot condense in the space below. of the screen.
However, owing to the arrangement of the screen, it would not be possible to create a vacuum in the space surrounding the foot and simultaneously in the discharge tube proper.
This drawback is avoided by providing the long and narrow tube 9 which is made, for example, of magnesium oxide and has a section of 1 mm 2 and a length of 2 cm. This tube passes through the screen 6 without play, and its lower end runs along the foot 3. To obtain a rigid assembly of the tube 9, it is glued to the foot 3, for example by means of a solution of tallow in water glass.
When a vacuum is created in the discharge tube during its manufacture, which can be effected by connecting it at its upper end to a vacuum pump, the tube 9 establishes a suitable communication between the two parts of the discharge tube. discharges separated from each other by the screen 6, to make the vacuum simultaneously. As a result of the small section
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and the relatively large length of the tube, sodium vapor will move very slowly through tube 9 during operation of the discharge tube. In addition, part of this vapor will be deposited in the state of metal in the lower end of tube 9.
Fig. 2 shows the lower part of another discharge tube according to the invention. In this tube a complete separation between the lower part and the actual discharge space is obtained by means of the ferochrome screen 10, the edge of which is sealed to the wall of the tube. The upper surface of the screen 10 is lined with a glass film 11 protecting the ferrochrome screen against the action of the discharge. The screen 10 is pierced with four round holes through which pass the insulating tubes 12 and 13 made, for example, of magnesium oxide and fixed to the screen 10 by means of the glass covering this screen. The tubes 12 and 13 are crossed by the supply wires 14 leading to the electrodes which are not shown in FIG. 2.
The tubes 12 surround these supply wires very closely, but between the tube 13 and the supply wire passing through it is provided a certain clearance. The conduit thus formed establishes between the two parts of the discharge tube the communication required to allow 'create a vacuum in it, but it prevents the distillation of the metallic vapor.
The wires terminating at the electrodes are sealed in the nip 15 at the end of the discharge tube and connected to the supply wires. The insulating tubes 12 which protect the wires leading to the electrodes against the action of the discharge, enter the clamp 15 but the tube 13 ends at a small distance from this clamp. To establish communication between the two parts of the tube
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with separate discharges by the screen 10.
The discharge tube shown in FIG. 3 comprises a glass ampoule 16, the inner wall of which is constituted by borosilicate glass which contains a small amount of silicic acid and is capable of resisting the vapors of alkali metals, more particularly sodium vapor. The outer wall of the bulb is made of ordinary glass. The foot 17 and the pinch 18 are made of lead glass. With the aid of the screen 19 made, for example, of ferro-nickel or of mica, the discharge tube is divided into two parts.
The discharge space contains the helically wound incandescent cathode 20, which the drawing shows viewed from the side, and two annular anodes 21 mounted on the clamp 18. The power leads leading to the electrodes are surrounded by insulating tubes. . The discharge tube is filled with a rare gas, for example neon, under a pressure of about 2 millimeters, and the discharge space contains a certain amount of sodium.
The screen 10 which closely surrounds the insulating tubes of the supply wires leading to the electrodes has a folded edge which rests against the re-entrant part 22 of the wall of the tube. The seal of the closure is luted with a suitable binder, for example a solution of tallow in water glass. The magnesium oxide tube 23 has a small section and a great length and passes through the screen 19.
This tube allows the entire discharge tube to be evacuated at the same time, while the sodium vapor penetrates only extremely slowly into the closed lower space of the tube during operation. However, the small quantities of vapor entering this space of the tube after it has been in operation for a long time would in the long run attack the glass of the stem.
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such that the properties of the glass would be changed completely and the stem would shatter.
To avoid this drawback, the lower end of the tube 23 is surrounded by the cylinder 24 of lead glass, which is fixed to the base 17 with the aid of a binder. The lower end of cylinder 24 is closed so that the metal vapor exiting from tube 23 passes along the wall of cylinder 24 and is chemically fixed by the lead glass. If necessary, the cylinder 24 can be fitted into a second lead-glass cylinder which is open at its lower end and the upper end of which rests in a sealed manner against the tube 23 or against the screen 19. .
It goes without saying that the lead glass can be replaced by other materials which can combine with the metallic vapor at the temperatures involved during the operation of the tube. The inner wall of cylinder 24 may, for example, be covered with tin and in this case the cylinder may advantageously be made of copper. It is also possible to provide the substance fixing the metal vapor in the lower end of the tube 23. The inner wall of this end can be lined with lead glass or tin or a wire can be fixed in the tube 23. of tinned copper.
In general, the vapor-fixing substance will be so arranged that this vapor is fixed in the long duct or immediately after leaving it. It is possibly also possible to arrange the substance on the wall of the closed space.