Tube à décharge électrique. Cette invention a trait aux tubes à dé charge électrique, tels que les redresseurs, les amplificateurs, les oscillateurs et autres, et est en particulier avantageusement applicable en combinaison avec les inventions décrites dans les brevets suisses Nos 119064, 119817, 120626 et 121432.
L'invention se base sur le fait qu'une ca thode chaude travaillant en présence de la vapeur d'un métal alcalind-terreux (baryum, strontium et calcium) est une source puis sante d'électrons. Par exemple, dans une at mosphère de vapeur de calcium à une pres sion de l'ordre de 10--5 mm de mercure, le tungstène émet un grand courant fhermioni- que à des températures inférieures à 1800 C et le nickel émet un grand courant ther- mionique vers 1000' C, par exemple de l'ordre de grandeur de 1 amp. ou davantage par cm' de surface émettrice.
L'invention comprend en outre des moyens pour produire ladite vapeur près de la surface active de la cathode et pour loca liser cette vapeur dans la région de ladite surface, ce but étant obtenu à l'aide d'une enceinte, n'ayant de préférence qu'une ouver ture limitée pour la décharge électrique, la dite enceinte étant formée soit par exemple d'une cathode creuse présentant sa surface active à son intérieur, soit d'une pièce addi tionnelle entourant la cathode.
La vapeur du métal alcalino-terreux est, de préférence, pra tiquement confinée à l'intérieur de cette en ceinte, la vapeur étant engendrée dans l'en ceinte soit, par exemple par de la chaleur dé rivée de la décharge entre la cathode et l'anode, soit à l'aide d'autres moyens de chauffage.
Quelques-unes des nombreuses applica tions possibles de l'invention ont été repré sentées, à titre d'exemples; sur le dessin an nexé dont les figures sont schématiques.
Dans la fig. 1, T représente l'enve loppe qui peut être de toute construction convenable, A' et Az sont les plaques ano diques, C est un émetteur d'électrons tubu laire,<I>FI</I> est un filament de chauffage dis posé dans le tube C, g est une boîte formant une enceinte autour de l'émetteur et présen tant une ouverture limitée S pour la décharge électrique passant entre l'intérieur de Ii et les anodes,<B>AI</B> est la source de vapeur, par exemple du calcium ou un alliage de calcium disposé dans la partie inférieure d'un appen dice tubulaire allongé fermé au bout, que comporte K,
R est une bande servant à con duire la. chaleur du tube C à cet appendice et <I>Hg</I> est une goutte de mercure servant à main tenir de la vapeur de mercure dans toutes les parties du tube. Le dessin montre le tube relié à un circuit redresseur comprenant une charge Z, le filament H étant chauffé par une bobine auxiliaire d'un transformateur T montée en série avec ledit filament et la boîte K.
En fonctionnement, le filament H est chauffé suffisamment pour porter la pression de la vapeur du métal 11f jusqu'à la. valeur désirée. Lorsqu'il est fait usage de calcium, par exemple, la. température du calcium mé tallique peut être environ 500 C. La partie principale de l'intérieur de la boîte Ii est pré- férablement portée à une température plus élevée (par exemple 1000 C, quand il est fait usage de calcium).
La différence de température entre ladite partie principale de l'intérieur de la boîte k et l'endroit<B>où</B> se trouve le calcium est due au fait que l'ap pendice contenant ce métal a une forme étroite et longe, son extrémité étant éloignée du filament de chauffage et également de la plus grande partie de la, décharge qui passe à la. cathode.
La vapeur de calcium adhère à la surface du tube C à des températures assurant une grande émission thermionique; le calcium revêtant le tube C peut. être porté à une température pour laquelle le courant thermionique est grand, sans que sa pres sion de vapeur dépasse 10-7 mm de mer cure, tandis que la. pression de vapeur du calcium dans son état libre, à ces mêmes tem pératures, serait des milliers de fois plus grande.
Lorsqu'une faible pression de vapeur est maintenue dans K, telle que celle de 10-7 mm qui convient pour de la. vapeur de cal- cium, l'échappement de la vapeur par l'ou verture S (dont le diamètre peut être par exemple de 1,5 mm) est lent, même lorsqu'il n'est pas entravé. Min de localiser la vapeur plus strictement autour de la surface catho dique, le tube peut être rempli d'un gaz inerte, par exemple de l'argon ou du néon. comme décrit. dans certains des brevets sus mentionnés. La. vapeur ne pourra. alors s'é chapper que par diffusion, ce phénomène étant très lent.
La présence de ce gaz n'est toutefois pas nécessaire; la vapeur peut aussi être retenue par une action de pompage élec trique ayant lieu si l'ouverture S est tra versée par un courant considérable, à savoir plusieurs ampères par em2. Cette action d__ pompage, dans le cas de la fig. 1, peut s'ex pliquer comme suit: Le tube, fi(;. 1, contient aussi de la va peur de mercure, à 0,01 mm de pression par exemple, qui conduit le courant à, travers l'orverture S, les ions positifs formés dans la vapeur de mercure permettant d'obtenir à.
travers S une -rande décharge électronique :ans que la différence de potentiel dépasse quelques volts (par exemple 10 volts). Comme le voltage ionisant de la vapeur de calcium est de 6 volt, alors que celui de la vapeur de mercure est: de 10,4 volts, la vapeur de calcium est presque complètement ionisée.
par les particules chargées, mises en mouve ment par le champ qui agit sur elles dans les environs de l'ouverture S, et va ainsi vers l'intérieur de la boîte lis Quand la. décharge passe dan: ces conditions. le spectre du cal cium est prononcé à. l'intérieur de K et ab sent à. l'extérieur.
I1 ressort de ce qui précède que la matière il est chauffée indépendamment d,,@ la dé charge à travers le tube (quoiqu'elle puisse aussi dériver un peu de chaleur de la. dé charge), l'appendice étant trop long et trop étroit pour permettre à la décharge d'attein dre directement la matière. Par conséquent, la pression de vapeur du calcium peut être maintenue suffisamment basse pour empê cher une perte sensible par l'ouverture S en tous les points compris entre les limites d'une gamme étendue de courants de travail.
La forme de réalisation représentée, fig. ?, diffère de celle de fig. 1 en ce que la cathode C' est constituée par une barre de nickel, de tungstène ou d'une autre matière convenable et est espacée de l'enceinte K' de tf-lle sorte que la décharge principale qui a lieu à travers l'ouverture S' entre la cathode C' et l'anode A peut être amorcée en produi sant d'abord une décharge auxiliaire entre C' et K' à un voltage de l'ordre de 110 volts (courant alternatif).
Cette décharge auxiliaire chauffe K' et C' jusqu'au moment où le cal cium 111' commence à se vaporiser, le mode d'action étant ensuite le même que celui dé crit relativement à fig. 1. La décharge entre K' et C' devrait être connectée de préférence dans un système ayant un faible réglage de tension, c'est-à-dire une caractéristique de courant à forte chute de tension, par exem ple un circuit contenant des impédances con sidérables.
De cette façon K' s'échauffe, jusqu'au moment où il devient un émetteur appréciable d'électrons, après quoi la tempé rature ne s'élève plus, puisque le voltage entre C' et K' est tombé à une valeur faible, la température de K' étant ainsi maintenue sensiblement constante et automatiquement réglée. Par conséquent, l'appendice contenant la matière ilI' sera porté à une température prédéterminée qu'on choisira à<B>500</B> C en viron quand 11I' est du calcium, par la boîte K' maintenue, comme on l'a vu, à tempéra ture constante.
Ainsi qu'il a. été dit plus haut, l'appli cation d'un gaz inerte dans le tube limite l'échappement de la, vapeur de calcium par l'ouverture S' en raison de la lenteur de la diffusion; clans un dispositif tel que celui représenté fig. 2, le gaz peut par exemple être de l'argon ou du néon à. une pression de deux centimètres environ.
Le dispositif de fig. 3 comprend une boîte ou enceinte cylindrique D dont les extrémités sont fermées à l'exception de pe tites ouvertures axiales, un filament F dont les conducteurs passent à travers lesdites ou- vertures, des disques isolants X et Y montés sur ces conducteurs pour s'opposer à des dé charges partant du filament et traversant les ouvertures, un appendice contenant la matière fournissant la vapeur E (par exem ple du calcium) et un aimant G produisant un champ suivant l'axe de D.
Quand le fila ment est chauffé par du courant le traversant, il chauffe D et vaporise E. La vapeur trans forme F en un excellent émetteur d'électrons et fournit des ions positifs pour neutraliser la charge d'espace entre F et D, la décharge passant -entre F <I>et D.</I> En employant une pression relativement faible (par exemple 0,001 mm), la décharge peut être réglée par le champ magnétique dont l'intensité d6ter- mine la chute de voltage dans le dispositif.
Ce tube peut être employé pour redresser un courant alternatif en combinant avec le champ constant un champ alternatif en syn chronisme avec le courant à redresser, le tube étant ainsi rendu conducteur pendant un demi-cycle et non-conducteur pendant l'autre demi-cycle, même si les deux électrodes émet tent suffisamment d'électrons pour que le courant puisse être conduit dans les deux sens.
Dans la fig. 4, qui représente une appli cation de l'invention à un triode, B est un filament formant cathode, I une grille cylin drique et J une anode en forme de coupe ser vant d'enceinte pour la vapeur, chacune de ces électrodes étant supportée par son ou ses conducteurs respectifs. L'extrémité inférieure de l'anode en forme de coupe est munie d'une fermeture présentant trois ouvertures tubu laires pour le passage des conducteurs reliés au filament et à la. grille. La matière don nant de la vapeur (par exemple du calcium) peut être placée en N, endroit où elle est va porisée principalement par le rayonnement du filament B.
En faisant étroites les ouver tures tubulaires, on réduit au minimum l'é- chappemlent de vapeur de calcium et en pro longeant lesdites ouvertures considérablement. à l'intérieur de.l'enceinte J, elles sont chauf fées suffisamment pour empêcher le calcium de s'y condenser intérieurement. Des chi- canes diseoides peuvent être montées sur les conducteurs juste du côté extérieur des ouver tures pour empêcher la condensation sur la tige, la petite quantité de calcium qui s'é chappe par les ouvertures se condensant sur les chicanes froides. Si on le désire, un gaz inerte peut être introduit dans le tube comme il a été décrit plus haut.
Ce dispositif peut être employé de l'une quelconque des nom breuses manières auxquelles se prêtent les tubes du type dit triode ou à grille.
Dans les fig. 5 :et 6, l'enceinte 0 est tu bulaire et en forme de T. La. branche verti cale de l'enceinte est fermée à son bout infé rieur et contient le calcium ou autre matière productrice de vapeur P. Les branches hori zontales de l'enceinte sont ouvertes et traver sées par un filament Q qui chauffe l'enceinte et vaporise le calcium. Le filament peut être fait de tungstène, et lorsqu'on fait usage de vapeur de calcium à une pression de l'ordre de 10-5 mm par exemple, ce filament peut être chauffé à 1600 C environ. Les anodes en forme de plaques U et V sont placées de part et d'autre de l'enceinte. Une goutte de mercure W peut être disposée dans le tube comme il a été décrit précédemment.
Dans le fonctionnement d'un dispositif du type des fig. 5 et 6, on peut employer comme cathode soit le filament Q, soit l'en ceinte 0. Quand le filament Q est monté comme cathode, il émet une quantité suffi sante d'électrons clans les conditions spéci fiées et la décharge passe aux anodes à tra vers les extrémités ouvertes de l'enceinte 0. Quand l'enceinte est montée comme cathode, elle émet principalement par sa surface in terne en raison de la chaleur dérivée du fila ment, clé la présence du calcium sur sa, sur face interne et de la. présence de la vapeur de calcium ionisée à l'intérieur de l'enceinte.