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Tube à décharges électriques.
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Les tubes à décharges électriques remplis de vapeur métallique présentent souvent le défaut de condensation de la vapeur métallique dans les parties du tube situées en arrière des électrodes. En effet, ces parties atteignent souvent une température inférieure à celle de la partie du tube où s'effectuent les phénomènes de décharge et où la vapeur métallique participe à la décharge. La pression de la vapeur est fonction alors de la température plus basse et le métal vaporisable se dépose dans ces parties en arrière des électrodes, ce qui a lieu aussi lorsque, au début, ce métal n'a pas été placé dans ces parties.
Cet inconvénient
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se manifeste plus particulièrement lorsque le tube à décharges contient la vapeur d'un métal difficilement vaporisable (dont la pression à 2000 C est inférieure à 1 mm). Afin d'obtenir une pression de vapeur suffisante, ces tubes doivent être chauffés à tel point que la température de l'endroit le plus froid de l'espace de décharge corresponde à la pression de vapeur nécessaire.
Lorsqu'il se trouve en arrière des éleatro- des des parties qui n'atteignent qu'une température inférieure à celle de l'autre partie du tube, un chauffage du tube tel que les parties situées en arrière des électrodes atteignent cette température nécessaire pour obtenir la pression voulue de la vapeur, entraîne un fort surchauffage de l'autre partie du tube, d'où une plus grande consommation d'énergie et un affaiblissement du tube à décharges. De plus la paroi du tube est attaquée plus fortement par la vapeur métallique.
On peut éviter ces inconvénients en faisant en sorte que les parties du tube plus froides situées derrière les -élec- trodes ( c'est-à-dire les parties qui, vues à partir du tra- jet de décharge, sont situées en arrière des électrodes), soient séparées du trajet de décharge. Dans les tubes à décharges à vapeur de sodium il est connu, par exemple, de prévoir un écran entre l'espace de décharge et les endroits qui n'attei- gent pas une température aussi élevée au cours du fonctionne- ment. Un tel endroit peur subsister, par exemple, autour d'un pied portant les électrodes. On peut aussi rapprocher les électrodes très étroitement des extrémités du tube, à savoir près des points de soudure des conducteurs d'alimenta- tion.
Toutefois, vis-à-vis de la plus haute température qu'atteignent alors les points de soudure, il peut se pro-- duire dans certaines conditions l'inconvénient d'électrolyse du verre, ce qui entraîne le risque de défaut d'étanchéité.
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La présente invention est relative aux tubes à dé- charges électriques comportant une ou plusieurs électrodes à incandescence, une atmosphère gazeuse et la vapeur de métal difficilement vaporisable, et elle a pour but d'éviter d'une manière simple les inconvénients précités.
Le tube.à décharges conforme à l'invention comprend au moins une électrode auxiliaire qui est disposée entre une électrode à incandescence et l'extrémité avoisinante du tube et qui sert d'anode pour une décharge auxiliaire jaillissant entre l'électrode à incandescence comme cathode et l'électrode auxiliaire. La pression de l'atmosphère gazeuse (à la tempé- rature ambiante) dépasse 2 mm de colonne de mercure. La vapeur métallique qui pénètre dans l'espace en arrière de l'électrode à incandescence est ionisée,au moins en partie, par la dé- charge auxiliaire et le champ électrique véhicule la vapeur sous la forme d'ions vers la cathode à incandescence,c'est-à- dire de nouveau dans la direction de l'espace de décharge.
En utilisant de cette manière le phénomène dit de cataphorèse, la pénétration de la vapeur métallique dans la partie du tube située en arrière'de l'électrode à incandescence est contrariée et on peut donner à la température des points de soudure une valeur inférieure à celle de la température de l'espace de décharge, ce qui réduit le risque d'électrolyse du verre aux points de soudure. La pression du gaz doit avoir une va- leur suffisante, en tout cas plus de 2 mm de colonne de mer- cure, car en présence d'une trop basse pression du gaz la cataphorèse n'a sensiblement pas d'effet, parce que dans ce cas la vitesse de diffusion de la vapeur métallique dans la direction de l'extrémité du tube est trop élevée.
On peut obtenir d'une façon simple la tension né- cessaire de l'anode auxiliaire en reliant cette dernière à
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l'autre électrode principale du tube par l'intermédiaire d'une résistance, qui est destinée à limiter la valeur du courant de décharge auxiliaire. Afin que la vapeur métallique qui pénètre dans l'extrémité du tube.soit contrariée d'une façon appréciable, il faut donner généralement à l'intensité du courant de décharge auxiliaire une valeur d'au moins 3% de celle du courant de décharge principal. Dans les tubes à deux électrodes à incandescence on peut disposer une anode auxiliaire en arrière de chaque électrode à incandescence et relier en croix les anodes auxiliaires aux électrodes princi- pales par l'intermédiaire de résistances.
On peut établir la liaison tant à l'intérieur du tube et au tube qu'à l'extérieur du tube.
Les anodes auxiliaires facilitent aussi l'amorçage de la décharge principale. L'utilisation d'électrodes auxi- liaires au voisinage des électrodes à incandescence d'un tube à décharges à atmosphère gazeuse, dans lequel les élec- trodes auxiliaires sont reliées en croix aux électrodes prin- cipales, est déjà connue. Dans cette construction, cependant, les anodes auxiliaires.ne sont pas logées dans les parties du tube situées en arrière des électrodes à incandescence et elles n'ont pas pour but l'expulsion, par diffusion, de la vapeur métallique de l'espace de décharge. Dans le tube con- forme à l'invention la distance entre l'électrode à incan- descence et l'anode auxiliaire sera généralement plus grande qu'il n'est le plus avantageux au point de vue de la facilité d'amorçage.
De préférence, cette distance sera supérieure au diamètre du tube à décharges.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation.
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Le tube à décharges 1, qui présente la forme d'un U et est destiné plus particulièrement à l'émission de lumière, comporte les deux électrodes à incandescence 2 et 3, qui sont constituées par des fils de tungstène enrou- lés bifilairement en forme d'hélice et garnis d'une matière à forte émisssion d'électrons telle qu'un oxyde alcalino- terreux. Les fils d'alimentation des électrodes à incandes- cence 2 et 3 passent respectivement à travers les pince- ments 4 et 5. Les parties 6 et 7 des fils d'alimentation de l'électrode 2 situées à l'extérieur du tube sont reliées à l'enroulement secondaire 8 du transformateur 9, dont le primaire 10 est alimenté par la source de courant alterna- tif 11.
De la même manière les fils d'alimentation 12 et 13 de l'électrode 3 sont reliés au secondaire 14 du transforma- teur 15, dont le primaire 16 est égàlement alimenté à par- tir de la source de courant alternatif 11. Le pôle 17 de cette source de courant alternatif est relié au fil d'ali- mentation 6 par l'intermédiaire de la bobine de réactance en série 18, tandis que le pôle 19 de la source de courant alternatif est relié au fil d'alimentation 12. Les électro- des à incandescence ne doivent pas toujours être chauffées au moyen de courants de chauffage distincts.
Le cas échéant on peut aussi faire en sorte qu'elles soient chauffées par la décharge et dans ce cas on peut se dispenser des transformateurs 9 et 15.
Entre les électrodes à incandescence 2, 3 et les pincements 4,5 sont disposées respectivement les électrodes auxiliaires 20 et 21 qui sont constituées,par exemple, par un cylindre métallique en molybdène et fixées aux pincements 4 et 5 respectivement. L'anode auxiliaire 20 est reliée au
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fil d'alimentation 12 par l'intermédiaire de la résistance 22 qui peut avoir, par exemple, une valeur de plusieurs milliers d'ohms, tandis que 1-'électrode auxiliaire 21 est relire au fil d'alimentation 6 à travers la résistance 23.
Le tube contient une certaine quantité de gaz rare tel que le néon sous une pression de 10 mm et en outre il renferme du sodium métallique qui s'évapore partiellement au cours du fonctionnement et fournit la vapeur de sodium né- cessaire pour son fonctionnement normal. Pendant le fonction- nement normal la décharge principale, qui présente une colonne positive, jaillit entre les électrodes 2 et 3 qui fonctionnent alternativement comme cathode et anode. Du fait que l'anode auxiliaire 20 est reliée à l'électrode principale. 3 une tension alternative est produite entre cette anode auxiliaire et l'électrode principale 2.
Comme l'anode auxiliaire 20 de- meure froide pendant le fonctionnement le jeu d'électrodes 2-20 fonctionne en redresseur monophasé, dans lequel une décharge entre ces électrodes ne jaillit que lorsque l'élec- trode auxiliaire 30 a un potentiel-positif par rapport à l'électrode 2. Par conséquent, le courant de décharge auxi- liaire qui équivaut, par exemple, à 5% du courant de décharge principal, a toujours le même sens. Cette décharge auxiliaire ionise les atomes de sodium allant du trajet de décharge vers le parcours de décharge auxiliaire en arrière de l'électrode à incandescence 2.
Les ions de sodium créés pendant cette ionisation sont sollicités par le champ électrique vers la cathode de la décharge auxiliaire, c'est-à-dire vers l'élec- trode à incandescence 2, de façon que la vapeur de sodium soit empêchée de pénétrer jusqu'au pincement 4. Du fait que le courant de décharge auxiliaire passe dans la demi-période @
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où l'électrode 2 est négative par rapport à l'autre élec- trode principale 3, la cataphorèse provoquée par la décharge auxiliaire contrarie aussi la cataphorèse dans le trajet de la décharge principale.
En effet, cette cataphorèse dans le trajet de décharge principal confère aux ions du sodium un mouvement dans la direction de l'électrode principale qui fonctionne comme cathode à ce moment. L'effet de la dé- charge auxiliaire est favorisé par la distance assez grande entre l'électrode auxiliaire et l'électrode principale, la- quelle distance est supérieure au diamètre du tube à décharges.
La décharge auxiliaire entre l'électrode à incan- descence 3 et l'électrode auxiliaire.SI fonctionne d'une fa- çon analogue, de sorte que dans ce trajet de décharge auxi- liaire les atomes de sodium qui s'y trouvent sont également empêchés d'atteindre le pincement 5.