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Tubes à décharges à pression élevée.
Dans les tubes à décharges remplis de vapeur mé- tallique sous pression élevée et comportant des électrodes à incandescence solides, il est connu de monter en avant de ces électrodes des écrans métalliques ou isolants percés d'un trou central, qui servent à intercepter les particules de matière projetées des électrodes à incandescence.
On a mis au point récemment des tubes à décharges à vapeur métallique sous pression très élevée qui possèdent un diamètre interne relativement faible. Ce diamètre est inférieur à 7 mm et fréquemment même inférieur à 5 mm. A cause de ces faibles dimensions, il n'est pas possible en pratique
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de monter à l'intérieur du tube des écrans distincts.
L'invention est relative à des tubes à décharges à vapeur métallique sous pression élevée qui comportent une chambre de décharge étroite à diamètre interne, par exemple, inférieur à 7 mm,et au moins une électrodeà incandescence solide, plus particulièrement une électrode à oxyde. L'in- vention a pour objet un mode de construction tel que les particules de matière projetées des électrodes à incandescen- ce, soient interceptées sans qu'il soit nécessaire de monter des écrans distincts à l'intérieur du tube.
Conformément à l'invention, la chambre pour l'élec- trode est scellée séparément à la chambre de décharge, celle- ci ou celle-là étant munies à l'endroit de la jonction, d'une paroi transversale à ouverture centrale. La fabrication sé- parée des chambres pour les électrodes et des chambres de décharge permet de donner à cette paroi transversale une épais- seur faible sans que la rigidité mécanique de la paroi du tube soit réduite. Il est très important que la paroi trans- versale soit mince parce qu'à l'intérieur du tube à déchar- ges il peut régner une pression élevée de la vapeur de mer- cure (cette pression étant en général supérieure à 10 atm. ) et, en conséquence, un gradient de potentiel élevé, c'est-à- dire une tension élevée par centimètre de la longueur du trajet de décharge.
Si la paroi transversale était formée par un étranglement du tube, la chute de tension se pro- duisant dans cette partie rétrécie, aurait une valeur appré- ciable et pourrait constituer une partie considérable de la totalité de la tension existant aux bornes du tube de sorte qu'il n'y aurait plus de disponible, pour la partie utile du trajet de décharge, qu'une tension réduite. De plus, le ré- @
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trécissement du tube aurait pour conséquence une augmentation considérable de la tension d'amorçage. Par contre, une paroi transversale établie conformément à l'invention, présente (mesurée suivant la longueur du tube) une dimension très inférieure à la longueur d'un rétrécissement produit par étranglement du tube.
Il est possible de former la paroi transversale de telle façon qu'elle soit sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube, ce qui a pour résultat que les particules de matière interceptées par cette paroi, ne s'en détachent pas facilement.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, un tube à décharges conforme à l'invention ainsi que son mode de fabri- cation.
Une chambre d'électrode est établie à partir d'un tube étroit en quartz dont la paroi a une épaisseur, par exemple, de 1 à 3 mm. Ce tube est fermé par fusion à l'une de ses extrémités et est épanoui de telle façon qu'il se produise une chambre 1 ayant la forme d'un cône creux (Fig.l).
La partie centrale de la paroi terminale de cette chambre est chauffée, soufflée et percée de telle sorte qu'on obtient une paroi mince 2 à ouverture centrale 3. (Fig. 2). A la chambre 1 est scellé ensuite un capuchon 4 (Fig.3) constitué par un verre ayant, de préférence, la composition suivante : 88,3% de Si .2
8,4% de B2O3
2,9% d'Al2O3
0,4% de CaO
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Dans ce capuchon 4 on fait une ouverture 5 à tra- vers laquelle on passe un fil en tungstène 7 (Fig.4) revêtu d'une couche 6 de verre de la composition indiquée ci-dessus, le capuchon 4 étant ensuite scellé à la couche de verre. Sur la partie du fil en tungstène qui fait saillie à l'intérieur de la chambre ainsi produite, est enroulé un mince fil de tung- stène qui est ensuite revêtu d'oxyde à pouvoir émissif élevé.
Cette partie 8 constitue une électrode à incandescence qui est portée par la décharge, au cours du fonctionnement du tube, à une température élevée.
Finalement, on attache par fusion une chambre d'électrode produite de la manière indiquée ci-dessus à chacune des extrémités de la chambre de décharge 9 en quartz (Fig.5), le tube à décharges étant ensuite terminé de la manière connue et garni d'une faible quantité de mercure.
Pour plus de clarté, on mentionnera ci-après les dimensions d'un tube à décharges à vapeur de mercure sous pression élevée réalisé en pratique. Les diamètres interne et externe du tube 9 en quartz étaient, respectivement, de 4 et de 7 mm. L'écartement entre les extrémités des élec- trodes était d'environ 20 mm. L'épaisseur de la paroi trans- versale était d'environ 1 mm. Le tube était rempli de gaz rare et monté à l'intérieur d'une gaine protectrice en verre affectant la forme de l'ampoule d'une lampe à incandescence remplie d'azote. Le tube fonctionnait sur courant alternatif dont l'intensité était, à l'état final, de 0,4 amp. La ten- sion entre les électrodes était de 230 Volt et la charge de 70 Watt, la pression de la vapeur de mercure étant de 25 atm. environ.
L'épaisseur de la paroi transversale faisant saillie dans la chambre de décharge, était très inférieure à celle de la paroi du tube, le diamètre de l'ouverture pratiquée dans ,
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la paroi transversale était de 1,5 à 2 mm. On a constaté que .la paroi transversale contribuait à un degré appréciable à la protection de la paroi de la chambre de décharge contre le noircissement par suite du dépôt des particules de matière projetées des électrodes à incandescence, ces particules étant interceptées par la face de la paroi transversale qui est tournée vers l'électrode.
Il est très avantageux que les faces des parois transversales par lesquelles ces particules sont interceptées, soient sensiblement perpendiculaires à l'axe du tube,parce que dans ce cas les particules de ma- tière se déposant sur ces faces ne peuvent pas facilement s'en détacher.
Bien qu'il soit aussi possible de former la paroi @ transversale à l'extrémité de la chambre de décharge et, après la .formation de la paroi transversale, d'y fixer par fusion une chambre d'électrode, il est plus avantageux industrielle- ment de munir ce dernier de la paroi transversale.
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High pressure discharge tubes.
In discharge tubes filled with metallic vapor under high pressure and comprising solid incandescent electrodes, it is known practice to mount in front of these electrodes metallic or insulating screens pierced with a central hole, which serve to intercept the particles. of material projected from the incandescent electrodes.
Recently, very high pressure metal vapor discharge tubes have been developed which have a relatively small internal diameter. This diameter is less than 7 mm and frequently even less than 5 mm. Because of these small dimensions, it is not possible in practice
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to mount separate screens inside the tube.
The invention relates to high pressure metal vapor discharge tubes which comprise a narrow discharge chamber with an internal diameter, for example, less than 7 mm, and at least one solid incandescent electrode, more particularly an oxide electrode. The object of the invention is a method of construction such that the particles of material projected from the incandescent electrodes are intercepted without it being necessary to mount separate screens inside the tube.
In accordance with the invention, the chamber for the electrode is separately sealed to the discharge chamber, the latter being provided at the location of the junction with a transverse wall with a central opening. The separate manufacture of the chambers for the electrodes and of the discharge chambers makes it possible to give this transverse wall a low thickness without the mechanical rigidity of the tube wall being reduced. It is very important that the transverse wall be thin because inside the discharge tube there can be a high pressure of the mercury vapor (this pressure being generally greater than 10 atm.) and, therefore, a high potential gradient, i.e. high voltage per centimeter of the length of the discharge path.
If the transverse wall were formed by a constriction of the tube, the voltage drop occurring in this constricted part would have an appreciable value and could constitute a considerable part of the totality of the tension existing across the tube so that there would only be a reduced voltage available for the useful part of the discharge path. In addition, the re- @
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Shrinkage of the tube would result in a considerable increase in the starting voltage. On the other hand, a transverse wall established in accordance with the invention has (measured along the length of the tube) a dimension much smaller than the length of a constriction produced by constriction of the tube.
It is possible to form the transverse wall in such a way that it is substantially perpendicular to the axis of the tube, which results in the particles of material intercepted by this wall not easily detaching therefrom.
The invention will be better understood by referring to the appended drawing which shows, by way of example, a discharge tube in accordance with the invention as well as its method of manufacture.
An electrode chamber is made from a narrow quartz tube, the wall of which has a thickness, for example, from 1 to 3 mm. This tube is closed by fusion at one of its ends and is spread out in such a way that a chamber 1 is produced having the shape of a hollow cone (Fig.l).
The central part of the end wall of this chamber is heated, blown and pierced in such a way that a thin wall 2 with a central opening 3 is obtained (Fig. 2). In chamber 1 is then sealed a cap 4 (Fig. 3) consisting of a glass having, preferably, the following composition: 88.3% of Si. 2
8.4% of B2O3
2.9% Al2O3
0.4% CaO
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In this cap 4 an opening 5 is made through which is passed a tungsten wire 7 (Fig. 4) coated with a layer 6 of glass of the composition indicated above, the cap 4 then being sealed. layer of glass. On the part of the tungsten wire which protrudes inside the chamber thus produced is wound a thin tungsten wire which is then coated with a high emissivity oxide.
This part 8 constitutes an incandescent electrode which is carried by the discharge, during operation of the tube, at a high temperature.
Finally, an electrode chamber produced in the above manner is fused attached to each end of the quartz discharge chamber 9 (Fig. 5), the discharge tube then being terminated in the known manner and packed. a small amount of mercury.
For greater clarity, the dimensions of a high pressure mercury vapor discharge tube produced in practice will be mentioned below. The internal and external diameters of the quartz tube 9 were, respectively, 4 and 7 mm. The spacing between the ends of the electrodes was about 20 mm. The thickness of the cross wall was about 1 mm. The tube was filled with rare gas and mounted inside a protective glass sheath in the shape of the bulb of a nitrogen-filled incandescent lamp. The tube operated on alternating current, the intensity of which was, in the final state, 0.4 amps. The voltage between the electrodes was 230 volts and the load was 70 watts, the mercury vapor pressure being 25 atm. about.
The thickness of the transverse wall protruding into the discharge chamber, was much less than that of the tube wall, the diameter of the opening made in,
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the transverse wall was 1.5 to 2 mm. The transverse wall has been found to contribute to an appreciable degree in the protection of the wall of the discharge chamber against blackening as a result of the deposition of particles of material projected from the incandescent electrodes, these particles being intercepted by the face of the electrode. transverse wall which is turned towards the electrode.
It is very advantageous that the faces of the transverse walls by which these particles are intercepted are substantially perpendicular to the axis of the tube, because in this case the particles of matter depositing on these faces cannot easily be removed. detach.
Although it is also possible to form the transverse wall at the end of the discharge chamber and, after forming the transverse wall, to melt an electrode chamber therein, it is more advantageous industrially. - ment to provide the latter with the transverse wall.