Procédé de formation d'une électrode La présente invention a pour objet un procédé de formation d'une électrode froide et de forme creuse, pour dispositif à décharge en atmosphère de gaz et de vapeur de mercure, électrode à la paroi interne de laquelle on a fixé au moins une petite pièce en une matière se composant, au moins princi palement, d'au moins un métal des terres rares à l'état métallique,
la superficie de ladite matière étant inférieure au dixième de celle de la paroi interne de l'électrode et celle-ci étant agencée de façon que la superficie de ladite matière reste inférieure au dixième de la superficie de ladite paroi au moins pendant la presque totalité de la durée de vie de l'électrode. Ce procédé est caractérisé par le fait que ladite électrode, munie de ladite pièce, est soumise à des décharges électriques dans une atmosphère constituée au moins en très grande partie d'hélium et ne contenant au plus qu'un très faible pourcentage d'oxygène, cette atmosphère étant à une pression absolue de quel ques, millimètres de mercure à froid.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé quelle que soit la nature de l'atmosphère de gaz et de vapeur de mercure où fonctionnera l'électrode, que cette atmosphère contienne de l'hélium ou non, ce dernier cas étant le plus fréquent, de beaucoup.
On va décrire maintenant un exemple de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. L'électrode sur laquelle on va opérer comporte un cylindre en tôle nickelée aux extrémités duquel se trouvent deux pièces en stéatite : un fond et un anneau dont une collerette protège la tranche du cylindre. Une arrivée de courant est soudée à ce der nier. On a soudé un tronçon, ou plusieurs, de fil de lanthane à l'intérieur du cylindre, à peu de distance du fond.
La superficie totale de ce tronçon, ou<B>de</B> ces tron çons, est inférieure au dixième de celle de la paroi interne de l'électrode et celle-ci est agencée de façon que ladite superficie totale reste inférieure au dixième de la superficie de ladite paroi au moins pendant la presque totalité de la durée de vie de l'électrode.
Une fois les. diverses parties de l'électrode fixées les unes aux autres, celle-ci est soumise à un traite ment de dégazage et de formation qui, en même temps, dégaze la surface interne de l'enveloppe dans laquelle elle est montée à ce moment. Ce traitement est décrit ci-après.
Deux électrodes semblables et telles que celle décrite ci-dessus sont scellées de façon étanche res pectivement aux extrémités d'un tube de verre muni d'un queusot. Le tube est ensuite relié par son queu- sot à une pompe à vide de façon à le purger assez complètement de l'air qu'il contenait. On remplit alors le tube d'hélium commercial pour la soudure dont la pureté (99,995 /o) est amplement suffisante, cet hélium étant à une pression de l'ordre de un à deux millimètres de mercure.
Cet hélium ne contient que d'assez faibles proportions d'impuretés, principa lement en ce qui concerne la teneur en oxygène. On raccorde ensuite les. deux électrodes à une source de courant de façon à faire passer entre elles une dé charge électrique dont l'intensité est augmentée pro- gres.sivement. Cette décharge chauffe le verre du tube et porte les électrodes au rouge sombre.
Lorsque le chauffage est suffisant, on recommence à vider le tube et l'on arrête la décharge tout en continuant à pomper jusqu'à obtention d'un assez bon vide, de façon à éliminer les gaz qui se sont dégagés des élec trodes et de la paroi interne du tube, ainsi que le reste de l'hélium qui a été introduit.
Dans le cas d'une électrode prévue pour un cou rant de 0,1 ampère en fonctionnement normal, la décharge utilisée pour ce traitement présente, par exemple, une intensité que l'on fait augmenter de 0,1 à 0,3 ampère environ et une durée d'environ 3 minutes. Une telle décharge est moins puissante que celle que l'on utiliserait si les électrodes ne com- portaient pas de lanthane ; elle est cependant suffi sante car le lanthane absorbera ensuite ce qu'il pourra y avoir comme traces de gaz nuisible.
Il y a plusieurs avantages à se contenter d'une décharge relativement faible: l'outillage pour la fabrication est simplifié et la matière fluorescente qui revêt éventuellement le tube n'est que très. peu affectée par ce traitement.
De même que l'azote, dont l'utilisation est déjà connue, l'hélium utilisé comme atmosphère pour ce traitement réduit considérablement l'oxydation super ficielle des pièces en métal des terres rares, par rap- port à un traitement analogue mais effectué dans les traces d'air qui restent après un pompage pas très poussé. En outre, l'hélium présente l'avantage suivant sur l'azote : il réduit considérablement ou totalement, selon sa teneur en azote, la nitruration superficielle du lanthane ou autre métal ou alliage émettant faci lement des électrons.
Cette nitruration diminuerait la faculté d'absorption de gaz de ce métal et rendrait possible un dégagement excessif d'azote si l'électrode était employée pour des courants trop intenses, étant donné ses dimensions. Les électrodes traitées de la façon décrite utilisent mieux que celles traitées, à l'azote les propriétés avantageuses des métaux des terres rares, tout en résistant aussi bien au bombar dement par la décharge.
On a constaté que, avec les électrodes du type décrit, l'hélium donne de meilleurs résultats que les autres gaz rares comme atmosphère de traitement par décharge électrique ; ceci est assez surprenant étant donné que, lorsqu'on traite une électrode dans une atmosphère de gaz rares, il est usuel d'utiliser pour celle-ci de l'argon, du néon, ou un mélange de ces gaz.
L'atmosphère que l'on introduit pour leur fonc tionnement dans les tubes à décharge dont les élec trodes ont été traitées de cette façon, peut avoir une composition quelconque utilisée normalement dans les tubes à cathodes froides, composition contenant, ou non, de l'azote.
Le lanthane peut être remplacé par d'autres mé taux des terres rares ou par d'autres matières se com posant, principalement ou en totalité, d'un ou plu sieurs métaux des terres rares à l'état métallique.
Method of forming an electrode The present invention relates to a method of forming a cold electrode of hollow shape, for a discharge device in a gas and mercury vapor atmosphere, an electrode at the internal wall of which there is fixed at least one small part made of a material consisting, at least mainly, of at least one rare earth metal in the metallic state,
the area of said material being less than one tenth of that of the internal wall of the electrode and the latter being arranged so that the area of said material remains less than one tenth of the area of said wall at least for almost the whole of the life of the electrode. This method is characterized by the fact that said electrode, provided with said part, is subjected to electric discharges in an atmosphere consisting at least in large part of helium and containing at most only a very small percentage of oxygen, this atmosphere being at an absolute pressure of a few millimeters of cold mercury.
The method according to the invention can be used regardless of the nature of the atmosphere of gas and mercury vapor in which the electrode will operate, whether this atmosphere contains helium or not, the latter case being the most frequent, greatly.
An example of the implementation of the method according to the present invention will now be described. The electrode on which we are going to operate comprises a nickel-plated sheet cylinder at the ends of which are two pieces of soapstone: a bottom and a ring, a collar of which protects the edge of the cylinder. A current inlet is welded to this last. A section, or several, of lanthanum wire was welded inside the cylinder, a short distance from the bottom.
The total area of this section, or <B> of </B> these sections, is less than one tenth of that of the internal wall of the electrode and the latter is arranged so that said total area remains less than one tenth. of the area of said wall at least for almost the entire lifetime of the electrode.
Once the. various parts of the electrode attached to each other, the latter is subjected to a degassing and forming treatment which at the same time degasses the inner surface of the casing in which it is mounted at this time. This processing is described below.
Two similar electrodes and such as that described above are sealed in a leaktight manner respectively at the ends of a glass tube provided with a tail. The tube is then connected by its tail to a vacuum pump so as to purge it fairly completely of the air it contained. The tube is then filled with commercial helium for welding, the purity of which (99.995 / o) is amply sufficient, this helium being at a pressure of the order of one to two millimeters of mercury.
This helium contains only relatively small proportions of impurities, mainly with regard to the oxygen content. Then connect them. two electrodes to a current source so as to cause an electrical charge to pass between them, the intensity of which is gradually increased. This discharge heats the glass of the tube and causes the electrodes to dark red.
When the heating is sufficient, the tube is emptied again and the discharge is stopped while continuing to pump until a fairly good vacuum is obtained, so as to eliminate the gases which have evolved from the electrodes and the inner wall of the tube, as well as the rest of the helium that has been introduced.
In the case of an electrode designed for a current of 0.1 ampere in normal operation, the discharge used for this treatment has, for example, an intensity which is increased from 0.1 to 0.3 amperes approximately. and a duration of about 3 minutes. Such a discharge is less powerful than that which would be used if the electrodes did not contain lanthanum; however, it is sufficient because the lanthanum will then absorb what may be traces of harmful gas.
There are several advantages to being satisfied with a relatively low discharge: the tooling for the manufacture is simplified and the fluorescent material which eventually coats the tube is only very. little affected by this treatment.
Like nitrogen, the use of which is already known, the helium used as the atmosphere for this treatment considerably reduces the surface oxidation of rare earth metal parts, compared to a similar treatment but carried out in traces of air that remain after not very thorough pumping. In addition, helium has the following advantage over nitrogen: it considerably or totally reduces, depending on its nitrogen content, the surface nitriding of lanthanum or other metal or alloy which easily emits electrons.
This nitriding would decrease the gas absorption capacity of this metal and would make possible an excessive release of nitrogen if the electrode were used for currents that were too intense, given its dimensions. Electrodes treated in the manner described make better use of the advantageous properties of rare earth metals than those treated with nitrogen, while also resisting bombardment by discharge.
It has been found that, with electrodes of the type described, helium gives better results than other rare gases as an atmosphere for treatment by electric discharge; this is quite surprising since, when treating an electrode in a rare gas atmosphere, it is usual to use argon, neon, or a mixture of these gases therefor.
The atmosphere which is introduced for their operation into the discharge tubes, the electrodes of which have been treated in this way, may have any composition normally used in cold cathode tubes, which composition may or may not contain liquid. 'nitrogen.
Lanthanum can be replaced by other rare earth metals or by other materials consisting mainly or wholly of one or more rare earth metals in the metallic state.