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EMI1.1
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Dispositifs Electroniques à bain de mercure.
L'invention concerne les dispositifs électroniques à bain de mercure et plus particulièrement un allumeur diélectrique destiné à ces dispositifs ainsi qu'un procédé de fabrication de celui-ci.
On a suggéré de fabriquer des électrodes, généralement désignas sous le nom d'allumeurs, pour amorcer un arc dans un dis- positif à bain de mercure dont le type le plus courant est connu sous le nom d'ignitron, en recouvrant une tige métallique d'une couche de verre et en disposant cette tige de telle manière qu'au moins une partie de celle-ci plonge dans le bain de mercure. Les ignitrons fabriqués de cette manière ont une vie relativement courte due à un percement de la couche de verre résultant de l'éro- sion de la surface du verre proche du mercure. Dans de nombreux ' @
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cas, cette érosion se présente tout autour de l'allumeur près du ménisque du mercure, avant le percement final.
La tension et l'énergie nécessaires à amorcer un tel allumeur dépendent de l' épaisseur de la couche et de la capacité existant entre la partie de l'allumeur immergée et le mercure.
La présente invention a pour but de produire un allumeur exempt des défauts signalés des allumeurs antérieurs.
L'invention ressortira, clairement de la description suivante de deux formes d'exécution choisies, représentées à titre d'exemple au dessin annexé.
Les figures 1 et 2 sont des coupes verticales de deux formes d'exécution de l'invention telles qu'elles sont incorpo- rées dans un dispositif électronique du type à bain de mercure.
La figure 3 donne des courbes qui montrent la relation entre la tension et le temps d'application de cette tension pour les deux formes d'exécution des figures 1 et 2, titre de compa- raison.
Dans les deux figures 1 et 2, une enveloppe hermétique 10 comprend de préférence une partie inférieure en forme de cuvette 11, une partie supérieure 12, les deux avantageusement en verre, et un manchon intermédiaire au cylindre métallique 13 scellé par ses bords périphériques d'extrémité aux pièces inférieure et supé- rieure respectivement. La partie supérieure 12 est de préférence rentrante à son sommet, comrne en 14, de façon à présenter un bord dirigé vers le bas se trouvant à l'intérieur de la paroi extérieu- re de la pièce supérieure, une anode 15 en forme de cuvette étant suspendue à cette partie rentrante 14. Ce bord, dirigé vers le bas, de la pièce supérieure est scellé au bord supérieur de la cuvette, sur tout le tour.
Pour des raisons de fabrication;, ces parties supérieure et inférieure ainsi que l'anode ont des formes géométriques de révolution toutes coaxiales. Le fond 16 de la
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cuvette est, par conséquent, dans un plan perpendiculaire à l'axe commun, et comme, en cours de fonctionnement, le dispositif se trouve dans une position verticale, ce fond de la cuvette est normalement horizontal. Comme on peut le voir, le plan du fond de la cuvette se trouve approximativement au niveau du plan du bord périphérique supérieur du manchon au cylindre métallique 13.
De plus, l'écartement de la paroi latérale cylindrique de la cu- vette est proportionné de préférence de telle façon que la paroi latérale en question se trouve à une distance raisonnable de la paroi extérieure de la pièce supérieure de manière à éviter des décharges dans l'espace annulaire 17 entourant la cuvette et à faire ainsi de la face inférieure du fond de la cuvette la partie anodique réelle de celle-ci.
Un bain 18 de mercure ou d'une matière équivalente est logé à l'intérieur de l'enveloppe et, comme on peut le voir, ce bain remplit la pièce inférieure 11 et monte au-dessus de celle-ci jusqu'à un niveau très supérieur au bord inférieur du manchon ou cylindre métallique 13, de préférence à un niveau pratiquement à mi-hauteur du cylindre métallique précité. Ce bain forme la ca- thode du dispositif et est relié électriquement à l'extérieur au moyen, par exemple, d'une tige ou borne 19 plongée dans le bain, concentrique à la pièce inférieure et traversant le fond de cel- le-ci tout en y étant scellé.. Le bout supérieur de cette tige ou borne 19 plongée dans le bain, reste bien en-dessous de la sur- face supérieure du bain de sorte que la décharge ne se produit qu' au départ de la surface dû bain seulement.
On peut remarquer ici que l'espace est relativement restreint entre la surface cathodi- que formée par le dessus du bain et la surface anodique formée par le fond de la cuvette anodique et que ces surfaces sont pratique- ment dans des plans parallèles entre eux et forment un espace de décharge; cette construction étant particulièrement intéressante pour des fonctionnements à haute tension et à haute fréquence
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pour lesquels le dispositif est prévu.
L'allumeur servant à amorcer la décharge comprend le cylindre métallique ou manchon 13. Comme ce cylindre embrasse dans le sens diamétral une plus grande partie de la région de décharge que l'anode, et qu'il est concentrique à l'anode, il n'intervient pas dans l'espace étroit séparant l'anode de la catho de et se trouve pourtant à une distance suffisamment courte de la trajectoire de décharge entre cathode et anode pour éviter un re- tard indésirable dans l'obtention de la décharge.
L'allumeur de la présente invention a un revêtement diélectrique 20 séparant le métal du bain de mercure. Dans la figure 1, le revêtement diélectrique 20 recouvre la partie infé- rieure du cylindre métallique 13 mais laisse une bande de métal 21 près du bord scellé supérieur, nue vers l'intérieur de l'enve- loppe. Dans la figure 2, ce revêtement diélectrique 20 couvre la surface intérieure entière du cylindre métallique comprise entre les bords scellés supérieur et inférieur. Cette différence affec- te les caractéristiques de fonctionnement, comme on le verra ci- après. Dans chaque montage on obtient une grande surface pour l'allumeur et une grande capacité.
Quoique l'on puisse utiliser pour les diverses parties du dispositif un diélectrique convenable quelconque tel que le verre et du métal, il est évidemment très intéressant d'employer des matériaux qui ont pratiquement les mêmes coefficients de dila- tation de façon à assurer des scellements permanents entre verre et métal et à empêcher le verre de se fêler. On peut trouver sur le marché un alliage métallique approprié dénommé "Kovar". Le verre au boro-silicate utilisé avec ce métal est vendu en deux qualités dénommées VerreCorning 704 et Verre Corning 705,2.
En ce qui concerne la forme d'exécution déterminée de la présente invention, l'allumeur de la figure 1 est fait d'un allia- ge de nickel-cobalt-manganèse-fer désigné ci-dessus. De préférence @
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avant rassembler le cylindre-allumeur avec la pièce inférieure et/ou la pièce supérieure du dispositif, ce cylindre est recou- vert intérieurement sur une partie de sa longueur, par exemple par du verre Corning 705,2, laissant une bande 21 nue à l'autre bout du cylindre. La couche est très mince, cette couche ayant une épaisseur faible comparativement à l'épaisseur du verre uti- lisé dans la fabrication de la paroi de l'enveloppe, de l'ordre de 0,1 à 0,5 mm.
Cette couche mince peut être appliquée en pisto- lant le verre sur le cylindre "Kovar" et en le chauffant, obte- nant ainsi une couche uniforme de l'épaisseur voulue.
De même, la forme d'exécution'de l'invention représen- tée à la figure 2 comprend un cylindre en alliage nickel-cobalt- manganèse-fer défini ci-dessus. Il est également préférable, avant d'assembler le cylindre-allumeur avec la pièce inférieure et/ou la pièce supérieure du dispositif, de garnir intérieurement ce cylindre, mais dans ce cas-ci sur toute sa longueur, par exem- ple par du verre Corning 705,2. L'épaisseur de cette couche et la façon de l'appliquer sont les mêmes que celles décrites à la fi- gure 1. Dans les deux exemples, le scellement de la pièce infé- rieure en verre est pratiqué sur la bordure du cylindre-allumeur recouvert et en partie sur ce recouvrement. De même à la figure 2, la partie supérieure en verre est scellée par son bord à la bordure recouverte du cylindre-allumeur.
On obtient un lien spé- cialement tenace en scellant le "Kovar" par le verre qui le recou- vre.
Les allumeurs décrits ci-dessus utilisant le verre com- me recouvrement intérieur diélectrique de cylindres en "Kovar" ont été construits et utilisés à 3 kilovolts utilisant un trans- formateur éleveur de rapport 10 à 1. Un condensateur de 0,005 microfarad chargé à 300-500 volts a.été déchargé dans le primaire du transformateur. L'allumeur de type antérieur mentionné au dé- but de cette description comprenant une tige recouverte d'une
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couche diélectrique nécessite l'emploi d'un condensateur de 16 à 30 microfarads pour une même charge.
Ainsi l'énergie nécessaire à l'allumeur de la présente invention vaut moins que 1/3000ème de celle requise par un allu- meur de type antérieur.
Les courbes de la figure 3 donnent une description comparative du fonctionnement des allumeurs des figures 1 et 2.
Ces courbes donnent la tension appliquée et la durée de son ap- plication à l'allumeur, la ligne en trait plein se rapportant au dispositif de la figure 1 et la courbe en traits interrompus se rapportant à la figure 2. A cause de la bande nue du cylin- dre métallique de l'allumeur située au-dessus de la partie re- couverte de ce cylindre, l'arc d'allumage initial amorcé aux bornes du diélectrique de l'allumeur passe rapidement ou s'étend jusqu'au métal nu de l'allumeur, qui joue momentanément le rôle u'anode pendant le passage de l'arc a l'anode principale. La partie verticale de la courbe A représente ce passage rapide et complet de l'arc à l'anode et la suppression résultante de la. tension de l'allumeur.
Dans le dispositif de la figure 2, comme il n'y a pas de décharge aussi longtemps que l'arc ne démarre pas à l'anode principale, la tension de l'allumeur n'est pasdissipée dans un arc préliminaire comme au cas de la figure 1, mais elle se maintient sur l'allumeur jusqu'au moment où les constantes du circuit d'amorçage de l'allumeur la ramènent à zéro, ce qui est représenté par la partie de droite de la courbe B qui s'étale en pente douce.
L'allumeur de la figure 1 a l'avantage d'être soumis à la fatigue d'une tension pendant un temps très court seulement, ce qui diminue les chances de pannes. Le dispositif de la figure 2 a l'avantage que sa partie métallique est entièrement protégée, du côté intérieur alors que dans la figure 1 l'alliage nu peut libérer de l'oxygène ou d'autres gaz pendant et au détriment du fonctionnement du dispositif.
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La description ci-dessus montre que l'invention pro- duit un allumeur qui réduit au minimum l'érosion en cours de fonctionnement et allonge la vie du dispositif en général, mais qui en plus ne nécessite pour son fonctionnement que l'applica- tion d'une quantité d'énergie minime.
REVENDICATIONS.
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1. Dispositif à décharge électronique ayant une cathode liquide écartée de l'anode par une région de décharge, caractéri- sé en ce qu'un allumeur annulaire est placé concentriquement à la cathode et à l'anode et qu'il a une partie conductrice recou- verte à l'intérieur d'un revêtement diélectrique partiellement en contact avec la cathode liquide et-partiellement exposé à la ré- gion de décharge.