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Dispositif électronique à remplissage de vapeur.
L'invention concerne les dispositifs électroniques à remplissage de vapeur et plus particulièrement de tels dispo- sitifs à électrode liquide et du type généralement désigné sous le nom d'ignitrons.
Dans les dispositifs de ce type, l'électrode liquide est en une matière qui peut tour à tour être vaporisée et conden- sée, le mercure étant la matière généralement employée. On a constaté que les ignitrons habituellement fabriqués conviennent à des tensions basses ou modérées, mais ne donnent pas satis- faction à des tensions élevées telles que 30 ou 40 kilovolts.
Il est cependant très souhaitable que des tubes ignitrons pour haute tension puissent être produits. Des recherches et des
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études de ce problème attribuent l'impossibilité de faire fonctionner l'ignitron usuel à des tensions au-delà d'un niveau modéré, au fait que la condensation du mercure affaiblit nette.gent la résistance de l'ignitron à des décharges haute tension anormales.
On a constaté que le mercure qui se dé- pose sur les parois en verre, à l'endroit d'un champ élec- trique élevé,les gouttelettes de mercure traversant de telles régions à champ élevé et les gouttelettes qui provoquent des éclaboussures en tombant dans le bain de mercure font que l'ignitron s'allume en avance ou donne un arc de retour à des tensions bien inférieures à celles où ces phénomènes auraient lieu, si les inconvénients signalés, et d'autres aussi, ne se présentaient pas. Même la présence de goutte- lettes de mercure sur une surface conductrice d'un ignitron, spécialement une surface où les parties sont très rapprochées, peut produire un point à concentration de champ suffisante pour provoquer une émission froide et un arc prématuré.
Il est donc de première importance pour un ignitron à haute tension de pouvoir contrôler la condensation du mercure ou d'une autre matière tour à tour vaporisée et condensée utilisée comme cathode.
L'invention a principalement pour but de faire en sorte que le produit de condensation dans un ignitron ou appareil semblable demeure sous contrôle.
Ceci est réalisé en créant un dispositif pour rassembler le produit de condensation dans une région où il ne peut avoir d'effet nocif sur la résistance de l'ignitron à des décharges haute tension anormales.
L'invention ressortira clairement de la description suivante d'une forme d'exécution choisie, représentée à titre
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d'exemple au dessin annexé.
La figure 1 est une coupe verticale d'un ignitron con- forme à l'invention; et
Les figures 2 et 3 sont des coupes suivant les lignes II-II et III-III respectivement.
Le chiffre de référence 10 désigne un récipient scelle de forme générale cylindrique dont une partie supérieure et extérieure est une pièce en verre 11 dont le bord cylindrique inférieur est représenté ici comme -étant scellée sur la bordure supérieure d'un collecteur 12 en métal en forme de cuvette formant fond. Une particularité de la présente construction consiste en une paroi intérieure cylindrique rentranté 13 faisant corps avec la partie supérieure de la pièce extérieure Il et continuant celle-ci, cette paroi intérieure 13 -étant coaxiale avec cette pièce extérieure et ménageant ainsi un espace creux entre cette pièce extérieure et la paroi, espace fermé vers le dessus et ouvert vers le fond du récipient.
La paroi cylindrique intérieure 13, dans l'exemple donné, est plus longue que la pièce en verre extérieure 11 et est égale- ment en verre formant ainsi une pièce en verre intérieure par- tant du haut et pénétrant dans le collecteur métallique en forne de cuvette, tout en restant écartée et isolée de celui-ci.
La cathode comprend un bain 14 de mercure ou d'une autre ma- tière vaporisable pouvant se reconstituer, contenu dans le collecteur métallique formant fond et dont le niveau est nette- ment en-dessous des bords inférieurs des deux pièces en verre extérieure et intérieure décrites ci-dessus.
L'anode 15 est représentée ici sous la forme d'une rigole annulaire, l'ouverture de la rigole étant dirigée lon- gitudinalement à l'axe de l'anneau, au centre duquel est formé
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un passage axial; sa forme peut être comparée à celle d'un coupe-pâte avec une paroi d'extrémité 16 en forme de rondelle et des rebords intérieur et extérieur en forme de collerettes 17, 18 dirigés tous deux dans le même sens en partant du fond 16.
Dans le présent montage, l'anode concentrique avec le collecteur 12 est plus petite que celui-ci et pénètre à l'intérieur du collecteur, et sa paroi d'extrémité 16 est dirigée face à la surface supérieure du bain 14, de façon pra- tiquement parallèle, à une faible distance de celui-ci. La collerette extérieure 18 est scellée par son bord périphérique supérieur au bord inférieur d'un renflement tubulaire en verre 19 dirigé coaxialement à l'intérieur de la paroi cylin- drique 13 précitée.
L'extrémité supérieure de ce renflement tu- bulaire 19 fait un avec un tube en verre plus petit 20 concen- trique qui pénètre partiellement à l'intérieur du renflement tubulaire et monte en partie au-dessus de celui-ci. L'extrémité inférieure du tube de verre intérieur 20 est scellée au moyen d'une cuvette 21.
Il est bon de faire remarquer ici qu'aucun des différents scellements décrits ci-dessus ne se trouve placé en face d'un autre de ces scellements, et que le scellement du rebord intérieur d'anode est placé plus haut que le scellement du rebord extérieur d'anode, et que le scellement de la cu- vette 21 sur le tube de verre intérieur 20 est placé au- dessus du scellement du rebord intérieur d'anode. Cette dis- position permet de réaliser le mieux les scellements et élimine les risques de claquages électriques dans les vides séparant des scellements.
La cuvette 21 montée sur le tube de verre intérieur 20 maintient un allumeur 22 coaxial qui plonge dans le bain 14 où ii est terminé par une pointe de diamètre réduit A -
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et en matière semi-conductrice servant à amorcer une -étincelle ou une décharge dans le récipient., à la surface du bain.
L'allumeur 22 est relié à travers la cuvette 21 à un fil de connexion appropria 23 qui descend jusqu'à la cuvette à l'in- térieur du tube de verre intérieur 20. Une connexion pour l'anode est formée par un manchon métallique 24 fixé, par exemple, au moyen d'une bague 25 soudée à l'intérieur de la rigole d'anode. Ce manchon 24 est disposé concentriquement entre la paroi intérieure 13 de l'enveloppe en verre et le renflement tubulaire, et sort au-dessus de l'enveloppe, muni d'ailettes ou d'un autre dispositif rayonnant la chaleur 26.
Comme ce manchon 24, thermiquement conducteur, évacue de la chaleur de l'anode, il rayonnera avantageusement une certaine quantité de cette chaleur vers la poche 30 formée entre le renflement 19 et le tube intérieur 20 de façon à empêcher que le mercure ne se cohdense dans cette poche.
Le récipient contient encore., comme élément caracté- ristique de la présente invention, un écran 27, représenté ici sous la-forme d'une cuvette, métallique de préférence, dont le fond plonge dans le bain 14. Le niveau du bain est maintenu, à l'intérieur et à l'extérieur de cette cuvette 27, au moyen d'une quantité de trous .28 pratiqués dans le fond de la cuvette.
Ce qui est important dans cet écran 27 est une paroi latérale concentrique, ici de forme cylindrique, montant de l'intérieur du bain 14 à une bonne hauteur vers le sommet de l'espace com- pris entre les parois intérieure et extérieure de la pièce cylindrique en verre 11 du récipient et divisant ainsi cet espace en une chambre extérieure 29 entre la paroi de l'écran et la paroi extérieure.
Comme le dispositif particulier con- sidéré est refroidi par l'extérieur, par exemple par un jet
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d'air sur la paroi extérieure venant d'un point tout juste au-dessous du fond du dispositif, la paroi extérieure du corps sera notablement plus froide que la paroi intérieure 13 et la chambre voisine 29 jouera le rôle de chambre de con- densation où la matière condensée du bain se déposera et cou- lera le long de la surface intérieure de la paroi extérieure de retour dans le bain. La paroi intérieure 13, se trouvant derrière la paroi extérieure, est protégée contre le jet de refroidissement, et comme elle reste chaude pratiquement aucune condensation ne se produit sur elle.
De même, le rebord intérieur de l'anode est protégé et son support en verre 19, ainsi que le tube connexe intérieur 20, le;allumeur 22 et le support de l'allumeur 21 se trouvent tous dans des régions chaudes par rapport à la température inférieure de la paroi extérieure et de la chambre 29. En consquence, la con- densation du mercure est limitée cette paroi extérieure, qui est la surface la plus froide, et à la chambre refroidie adjacente ou de condensation 29. Cette région où le mercure se condense est réellement isolée de l'anode et de la région de décharge du dispositif par l'intermédiaire de la paroi cylindrique de la cuvette-écran.27.La condensation est donc réellement isolée des champs électriques élevés dans la région de décharge active.
La forme d'exécution de l'invention décrite ci-dessus convient très bien à la modulation par impulsions des radars refroidis par air et certaines de ses caractéristiques nou- velles sont dues aux exigences spéciales qui ont présidé à sa réalisation. Donc, pour obtenir une tension disruptive élevée entre anode et cathode liquide et pour, en même. temps, réduire au mieux la chute de tension dans le tube
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et permettre à l'arc amorcé de se propager rapidement jusqu'à l'anode, on préfère rapprocher fortement l'anode de la cathode plutôt qu'employer les grilles ou les écrans des redresseuses plus conventionnelles.
Il 'faut remarquer cependant que l'invention peut être aussi bien appliquée à des tubes à bain de type plus courant utilisant une chemise à refroidissement pae eau avec ou sans grilles ou écrans. Il n'est pas nécessaire non plus 'que l'anode soit uniquement faite en métaux qui peuvent être facile- ment scellés au verre, et l'on peut utiliser une anode en une matière appropriée quelconque, telle que carbone ou graphite, en la suspendant à un fil de connexion convenable.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif électronique comprenant un récipient her- métique contenant une cathode tour à tour vaporisée et condensée localisée dans le fond du récipient, une anode à l'intérieur de ce récipient au-dessus de la cathode, et un -écran parallèle à la paroi latérale du récipient et ménageant dans ce dernier une chambre de condensation attenante à la paroi latérale, cette anode se trouvant à l'intérieur de l'écran et dans une région isolée de la chambre de condensation.
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Electronic device with steam filling.
The invention relates to electronic devices with vapor filling and more particularly to such devices with a liquid electrode and of the type generally referred to as ignitrons.
In devices of this type, the liquid electrode is of a material which in turn can be vaporized and condensed, mercury being the material generally employed. Usually manufactured ignitrons have been found to be suitable for low or moderate voltages, but not satisfactory for high voltages such as 30 or 40 kilovolts.
It is, however, very desirable that high voltage ignitron tubes can be produced. Research and
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Studies of this problem attribute the inability to operate conventional ignitron at voltages above a moderate level, to the fact that mercury condensation markedly weakens the resistance of ignitron to abnormal high voltage discharges .
It has been found that the mercury which settles on the glass walls at the location of a high electric field, the droplets of mercury passing through such high field regions and the droplets which cause splashing upon falling. in the mercury bath cause the ignitron to ignite in advance or to give a return arc at voltages much lower than those where these phenomena would take place, if the noted disadvantages, and others too, did not present themselves. Even the presence of droplets of mercury on a conductive surface of an ignitron, especially a surface where the parts are very close together, can produce a point with sufficient field strength to cause cold emission and premature arcing.
It is therefore of prime importance for a high voltage ignitron to be able to control the condensation of mercury or of another material which is in turn vaporized and condensed used as a cathode.
The main object of the invention is to ensure that the condensation product in an ignitron or similar apparatus remains under control.
This is achieved by creating a device to collect the condensation product in a region where it cannot adversely affect the resistance of the ignitron to abnormal high voltage discharges.
The invention will emerge clearly from the following description of a chosen embodiment, shown by way of illustration.
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example in the accompanying drawing.
Figure 1 is a vertical section of an ignitron according to the invention; and
Figures 2 and 3 are sections along lines II-II and III-III respectively.
Reference numeral 10 denotes a sealed container of generally cylindrical shape, an upper and outer part of which is a piece of glass 11, the lower cylindrical edge of which is shown here as being sealed to the upper edge of a collector 12 of shaped metal. bowl forming the bottom. A feature of the present construction consists of a retracted cylindrical inner wall 13 forming an integral part of the upper part of the outer part II and continuing the latter, this inner wall 13 being coaxial with this outer part and thus leaving a hollow space between this part. outer part and the wall, closed space towards the top and open towards the bottom of the container.
The inner cylindrical wall 13, in the example given, is longer than the outer glass part 11 and is also made of glass thus forming an inner glass part starting from the top and penetrating into the metal collector in the form of cuvette, while remaining separated and isolated from it.
The cathode comprises a bath 14 of mercury or other vaporizable material which can be reconstituted, contained in the metallic collector forming the bottom and the level of which is clearly below the lower edges of the two outer and inner glass pieces. described above.
The anode 15 is shown here in the form of an annular channel, the opening of the channel being directed lengthwise to the axis of the ring, in the center of which is formed.
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an axial passage; its shape can be compared to that of a pastry cutter with an end wall 16 in the form of a washer and inner and outer edges in the form of flanges 17, 18 both directed in the same direction starting from the bottom 16.
In the present arrangement, the anode concentric with the manifold 12 is smaller than the latter and penetrates inside the manifold, and its end wall 16 is directed facing the upper surface of the bath 14, in a practical manner. - tically parallel, at a short distance from it. The outer flange 18 is sealed by its upper peripheral edge to the lower edge of a tubular glass bulge 19 directed coaxially inside the aforementioned cylindrical wall 13.
The upper end of this tubular bulge 19 is one with a smaller, concentric glass tube 20 which partially penetrates the interior of the tubular bulge and partly rises above it. The lower end of the inner glass tube 20 is sealed by means of a cup 21.
It should be noted here that none of the various seals described above is placed opposite another of these seals, and that the seal of the inner anode rim is placed higher than the seal of the rim. outer anode, and that the seal of the cuvette 21 on the inner glass tube 20 is placed above the seal of the inner anode rim. This arrangement makes it possible to achieve the best possible seals and eliminates the risk of electrical breakdowns in the voids separating the seals.
The bowl 21 mounted on the inner glass tube 20 maintains a coaxial igniter 22 which plunges into the bath 14 where it is terminated by a tip of reduced diameter A -
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and a semiconductor material used to initiate a spark or a discharge in the container, at the surface of the bath.
The igniter 22 is connected through the bowl 21 to a suitable lead wire 23 which runs down to the bowl inside the inner glass tube 20. A connection for the anode is formed by a metal sleeve. 24 fixed, for example, by means of a ring 25 welded inside the anode channel. This sleeve 24 is arranged concentrically between the inner wall 13 of the glass casing and the tubular bulge, and exits above the casing, provided with fins or other heat radiating device 26.
As this thermally conductive sleeve 24 removes heat from the anode, it will advantageously radiate a certain quantity of this heat towards the pocket 30 formed between the bulge 19 and the inner tube 20 so as to prevent the mercury from cohdense. in that pocket.
The receptacle also contains, as a characteristic element of the present invention, a screen 27, shown here in the form of a bowl, preferably metallic, the bottom of which is immersed in the bath 14. The level of the bath is maintained. , inside and outside this bowl 27, by means of a quantity of holes .28 made in the bottom of the bowl.
What is important in this screen 27 is a concentric side wall, here of cylindrical shape, rising from the interior of the bath 14 at a good height towards the top of the space comprised between the interior and exterior walls of the room. cylindrical glass 11 of the container and thus dividing this space into an outer chamber 29 between the wall of the screen and the outer wall.
As the particular device under consideration is cooled from the outside, for example by a jet
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air on the outer wall coming from a point just below the bottom of the device, the outer wall of the body will be significantly cooler than the inner wall 13 and the adjoining chamber 29 will act as a condensation chamber where the condensed matter from the bath will settle and flow along the inner surface of the outer wall back into the bath. The inner wall 13, located behind the outer wall, is protected against the cooling jet, and as it remains hot hardly any condensation occurs on it.
Likewise, the inner rim of the anode is shielded and its glass holder 19, as well as the associated inner tube 20, the igniter 22 and the igniter holder 21 are all in hot regions relative to the flame. lower temperature of the outer wall and chamber 29. As a result, the mercury condensation is limited to this outer wall, which is the cooler surface, and to the adjacent cooled or condensing chamber 29. This region where the mercury condenses is actually isolated from the anode and the discharge region of the device via the cylindrical wall of the screen cuvette. 27 The condensation is therefore effectively isolated from the high electric fields in the active discharge region. .
The embodiment of the invention described above is very suitable for pulse modulation of air-cooled radars and some of its new characteristics are due to the special requirements which have presided over its realization. Therefore, to obtain a high breakdown voltage between anode and liquid cathode and for, at the same. time, reduce the voltage drop in the tube as much as possible
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and to allow the arc initiated to propagate rapidly to the anode, it is preferred to bring the anode very close to the cathode rather than to use the grids or screens of more conventional rectifiers.
It should be noted, however, that the invention can equally well be applied to bath tubes of the more common type using a water-cooled jacket with or without grids or screens. It is also not necessary that the anode be made only of metals which can be easily sealed to glass, and an anode of any suitable material, such as carbon or graphite, can be used. hanging from a suitable connecting wire.
CLAIMS
1.- Electronic device comprising a hermetic receptacle containing a cathode alternately vaporized and condensed located in the bottom of the receptacle, an anode inside this receptacle above the cathode, and a screen parallel to the side wall of the container and forming therein a condensation chamber adjoining the side wall, this anode being located inside the screen and in a region isolated from the condensation chamber.