Brevet FR2012364A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne les indicateurs du type à décharge dans un gaz, dans lesquels un support porte-cathodes fait partie d'un "boîtier hermétiquement fermé contenant un gaz ionisable, les lueurs de luminescence des catliodes étant visi-5 "bles à travers une anode transparente recouvrant le support et réunie avec lui de façon hermétique» Les dispositifs connus du type sus-mentionné ont normalement une durée de vie relativement courte. Le matériau pulvérisé des catliodes est le principal responsable des pannes prématurées de 10 ces dispositifs du fait qu'il forme des passages ou des circuits de moindre résistance entre des éléments de cathode voisins. On a tenté de prolonger cette durée de vie en mélangeant un gaz présentant un poids moléculaire élevé, tel que du mercure, avec le gaz ionisable. Bien que cette technique ait abouti au prolonge-15 ment de la durée de vie de certains types de tubes à décharge dans un gaz, elle n'améliore pas à elle seule jusqu'à le rendre satisfaisant le fonctionnement des indicateurs du type plan dans lesquels les éléments formant cathodes sont déposés, liés ou appliqués d'une aiutre façon sur un support commun et où ils se 20 trouvent à proximité immédiate les uns des autres. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'apporter une solution à ces problèmes. Elle est matérialisée dans un indicateur à décharge dans un gaz comprenant un support porte-cathodes, un certain nombre 25 de broch.es conductrices de l'électricité traversant ce support et fixées hermétiquement sur lui, l'une des extrémités de chaque "broche faisant saillie par rapport à la surface du support que l'on regarde lors de l'utilisation de l'indicateur, un certain nombre d'éléments formant cathodes étant fixés sur ces extrémités 30 des broches, de façon à se trouver à une certaine distance de la surface du support, et- une anode transparente montée sur la surface. du support et destinée à être placée à une certaine distance de celle-ci, ainsi que des éléments de cathode, l'anode et le support étant réunis hermétiquement et l'espace compris entre 35 eux formant une enceinte pour un gaz ionisable sous une pression de décharge luminescente prédéterminée, les distances anode-cathode et cathode-support étant telles que, pour cette pression de gaz prédéterminée, les éléments de cathode ne soient luminescents que du côté que l'on regarde lorsque l'indicateur est ex-40 cité. 69 22504 2 2012364 Ainsi, chaque élément de cathode est placé à une certaine distance de l'anode et du support, les distances relatives étant telles que, pour une pression de gaz prédéterminée, les éléments de cathode ne fournissent une luminescence que du côté corres-5 pondant à l'anode ou côté visible» Par exemple, pour un gaz tel que du néon sous une pression de 50 mm de mercure, une distance anode-cathode de 0,75 ™ et une distance cathode-support de 0,13 mm fournissent ce type de luminescence visible uniquement du côté de 1'anodeo De plus, pour réduire les effets de la pulvérisa-10 tion, on peut prévoir une gorge ou un évidement en cuvette autour de la base de chacune des broches porte-cathode. Un avantage supplémentaire offert par les distances anode-cathode et cathode-support consiste en ce que l'énergie nécessaire pour produire une intensité de luminescence donnée est réduite d'environ 15 50 %• L'invention est également matérialisée dans tin procédé pour fabriquer un indicateur à décharge dans un gaz au cours duquel on monte plusieurs broches porte-cathode sur un support en verre, les extrémités correspondantes de ces broches étant de niveau 20 avec la surface du support que l'on regarde lors de l'utilisation de l'indicateur, les autres extrémités de ces brioches s'étendant au delà de la surface opposée du support, et on attaque chimiquement la surface visible du support de façon à exposer une longueur désirée de chacune des broches au-dessus de la surface du 25 support. Pendant l'attaque chimique, il se forme dans le support une échancrure ou une gorge en cuvette autour de la base de chacune des broches. Les gorges formées pendant le processus d'attaque chimique du support résultent de l'utilisation d'une combinaison support-broches qui produit des joints étanches soumis à 30 une contrainte de compression, les zones de contrainte ainsi déterminées dans le verre du support subissant l'attaque chimique plus rapidement que ses zones sans contrainte. . On a déterminé que. les éléments de cathode surélevés et les gorges réduisai-ent, sensiblement les effets de la pulvér^sa-35 tion des-cathpdeç, et, augmentaient de façon importance la durée de vie-de l'indicateur.., .On suppose,,.que les produits pulvérisés tendent ..à..^e..pas revêtir, les parois abruptes des gorges en cuvet-te. et que, -par, conséquent, des surfaces annulaires apparaissent autour de._ chaque broche qui sont sensiblement exept.es de produits,. 40 pulvérisés et qui, par conséquent, forment une barrière isolante 69 22504 3 2012364 entre, d'une part, la surface du support ayant subi la pulvérisation et par conséquent légèrement conductrice et, d'autre part, la broche» En d'autres termes, les éléments de cathode sont isolés électriquement du support. Selon d'autres particularités de 5 l'invention, on prévoit de multiples caractères alpha-numériques dans une seule enveloppe fermée hermétiquement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple en se référant au dessin annexé, dont la figure unique est line repré-10 sentation en perspective "éclatée" d'un indicateur à décharge dans un gaz selon l'invention. L'indicateur comprend un support en verre 1 percé d'orifices destinés à recevoir un certain nombre de broches de contact électrique 2 qui sont fixées de façon hermétique sur le support. 15 Les extrémités des broches 2 placées du c£té visible du support 1 (le plus proche sur la figure) font saillie par rapport à sa surface et la dépassent d'une distance prédéterminée, égale à 0,13 mm dans le mode de réalisation particulier représenté. Les broches font également saillie par rapport à la surface opposée 20 du support 1 et la dépassent d'une distance convenable, permettant de les loger dans des douilles correspondantes (non représentées) destinées à permettre d'appliquer des tensions électriques de commande. Des éléments de cathode individuels 3 sont montés sur les extrémités visibles des broches 2 pour former 25 un certain nombre de configurations alpha-numériques classiques. En plus des éléments de cathode alpha-numériques 3j on prévoit un élément de cathode 4 destiné à représenter une virgule décimale; on prévoit également des éléments de cathode 5 et 6 destinés à représenter la lettre L, ainsi que des éléments de catho-30 de 7, 8 et 9 destinés à représenter la lettre E. Le réseau des éléments de cathode décrits est simplement donné à titre d'exemple et correspond à un instrument de représentation destiné à un engin aérien. Tous les éléments de cathode se trouvent approximativement 35 dans le même plan et à des distances sensiblement identiques du support 1. On prévoit également de ménager dans le support un perçage 11 auquel on adapte hermétiquement un tube 12 rempli de gaz et monté du côté du support opposé aux éléments de cathode. Une ampoule de mercure 13 est introduite à 1'intérieur du 40 tube 12. Finalement, le support 1 est équipé d'une paire de 69 22504; A 2012364 "broches d'entrée 14 et 15 fixées hermétiquement et destinées à établir des contacts électriques avec un élément 16 formant l'anode de l'indicateur à décharge dans un gaz. L'élément formant anode 16 est constitué par un support 5 en verre sur lequel on a déposé une mince pellicule 17 d'un matëriau conducteur transparent recouvrant entièrement la surface de l'anode faisant face aux éléments de cathode et au support 1. Ce dernier est séparé de l'anode 16 par une plaque de verre 18 formant cale et possédant un orifice principal ou une fenê-10 tre 19 déterminant conjointement avec le support 1 et l'anode 16 un volume de gaz ionisable destiné à produire la luminescence cathodique lorsque l'indicateur est assemblé et excité. Des é-triers de contact élastiques 22 et 23 traversent une paire d'orifices 20 et 21 de façon à établir des contacts électriques 15 entre les broches 14 et 15 et la pellicule conductrice 17 de l'anode 16 dans l'ensemble monté. Selon l'invention, l'épaisseur de la plaque formant cale 18 est déterminée par les distances anode-cathode et cathode-support nécessaires pour provoquer la luminescence d'un seul côté des éléments de cathode pour 20 une pression de gaz donnée, en tenant compte évidemment de l'épaisseur des éléments de cathode eux-mêmes. Dans le mode de réalisation illustré, l'épaisseur de la cale est de 0,1 mm, alors que la distance anode-cathode est de 7j5 ©a tenant compte de l'épaisseur des éléments de cathode. 25 . A titre de variante, l'anode séparée 16 et la cale 18 peuvent ftre combinées en un seul ensemble moulé dont les parois latérales sont réduites aux dimensions requises pour fournir la distance intéréléments indiquée plus haut. Selon une autre variante, l'anode transparente 16 peut être constituée par un tamis 30 séparé en fil fin{ par exemple en acier inoxydable) soudé aux broches faisant saillie par rapport au support 1, telles que les broches 14 et 15, à la distance nécessaire pour fournir les écartements indiqués anode-cathode et cathode-support. 35 tré, l'indicateur est assemblé en empilant et en appliquant les éléments 1, 16, et 18 les uns^ïes autres, puis en réunissant de façon hermétique toutes les surfaces terminales de ces éléments empilés. On utilise ensuite des techniques classiques pour faire le vide dans l'ensemble étanche, pour le remplir d'un gaz ioni-40 sable approprié, pour placer une certaine quantité de mercure Si l'on se réfère à nouveau au mode de réalisation illus- éad QF 69 225Q4 5 2012364 dans l'ampoule 13 et pour fermer l'ensemble hermétiquement. Le mercure est libéré dans 1'atmosphère gazeuse étanche à un moment convenable pendant la fabrication et d'une façon bien connue des spécialistes. Après cette libération, le mercure fournit une cer» 5 taine. quantité d'un gaz de poids moléculaire élevé et l'on pense que ce gaz s'oppose à la pulvérisation des cathodes en absorbant une quantité importante de l'énergie cinétique des particules de gaz ionisées avant qu'elles ne bombarefent les éléments de cathode. 10 Chacun des éléments de cathode 3 à 9 est respectivement soudé ou fixé d'une autre façon convenable sur l'extrémité d'une broche 2 faisant saillie par rapport à la surface du support 1 et la dépassant d'une distance déterminée de façon à répondre aux exigences d'écartement indiquées plus haut et qui, dans le 15 cas illustré, est de l'ordre de 0,13 mm comme cela a déjà été indiqué. Selon l'invention, les extrémités des broches 2 auxquelles les éléments de cathodes sont fixés sont conçues pour se trouver sensiblement dans un même plan parallèle à la surface du support 1 grâce à un processus d'attaque chimique. Au cours de 20 ce processus, les broches d'entrée 2 sont mises en position dans leurs orifices respectifs ménagés dans le support 1, de sorte que leurs extrémités se trouvent de niveau par rapport à la surface visible du support. Les broches 2 sont ensuite fixées hermétiquement au support grâce à un joint de scellement ou 25 à une colle verre-métal qui produit des zones de contrainte de compression autour de la circonférence des broches. La surface visible du support est ensuite attaquée chimiquement jusqu'à la profondeur requise de 0,13 mm par rapport au plan de la surface initiale des broches de façon à exposer la longueur désirée de 30 chaque broche au-dessus de la surface.attaquée chimiquement. L'attaque chimique produit simultanément des échancrures . ou des gorges 24 en cuvette autour de la base de chaque broche 2, ces gorges en cuvette résultant du fait que l'agent corrosif attaque les zones de contrainte du support dues à la jonction 35 verre-métal et se trouvant autour de chaque broche à une vitesse plus grande qu'il n'attaquele support en verre à l'écart de ces jonctions verre-métal, c'est-à-dire dans les zones, sans contrainte du support. Une solution d'eau distillée et d'acidefLuorhydri-que constitue un agent corrosif convenable. On a déterminé que 40 la vitesse avec laquelle le matériau pulvérisé formant cathode i i i BAD ORiQlN^t 69 22504 6 2012364 se dépose sur la surface du support 1 jusqu'à constituer une quantité suffisante pour établir des passages ou des circuits de faible résistance entre les éléments de cathodes est sensiblement réduite si l'on prévoit des échancrures ou des gorges 5 24, par comparaison avec la vitesse obtenue en l'absence de ces gorges. Il semble que cette vitesse réduite correspondant à la réalisation des passages de faible résistance est attribuable à l'augmentation des zones superficielles qui sont exposées entre des broches voisines 2 grâce à la présence des échancrures ou 10 gorges 24 autour de la base de chaque broche. Il semble également que les produits pulvérisés ne tendent pas à revêtir les parois relativement abruptes des écfeancrures ou des gorges 24, ce qui fait apparaître des couronnes ou des anneaux isolants autour des broches. Ainsi, pour une vitesse de pulvérisation don-15 née, le laps de temps nécessaire pour déposer une couche conductrice préjudiciable sur la surface est lui-même sensiblement accru, Il en résulte que la durée de vie de l'indicateur à décharge dans un gaz est augmentée d'une façon importante. Bien que la formation des échancrures ou gorges 14 en 20 cuvette résulte du type de joint verre-métal utilisé et aboutisse à des zones de contrainte autour des broches 2 qui, à leur tour, sont attaquées avec une plus grande vitesse que les zones sans contrainte, il est évident que l'on peut utiliser dé nombreuses techniques diverses pour former ces échancrures ou gor-25 ges, sans sortir du cadre de l'invention. Par èxemple, ces techniques peuvent être purement mécaniques, purement chimiques ou composites. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, 30 sans s'écarter de l'invention. 69 22504 7 2012364 REVENDICATIONS 1. Indicateur à décharge dans un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un support porte-cathodes, un certain nombre de broches conductrices de l'électricité traversant ce support et 5 fixées hermétiquement sur lui, l'une des extrémités de chaque broche faisant saillie par rapport à la surface du support que l'on regarde lors de l'utilisation de l'indicateur, un certain nombre d'éléments formant cathodes étant fixés sur ces extrémités des broches, de façoh à se trouver à une certaine distance 10 de la surface du support, et une anode transparente montée sur la surface du support et destinée à être placée à une certaine distance de celle-ci, ainsi que des éléments de cathode, 1*anode et le support étant réunis hermétiquement et l'espace compris entre eux formant une enceinte pour un gaz ionisable sous une 15 pression de décharge luminescente prédéterminée, les distances anode-cathode et cathode-support étant telles que, pour cette pression de gaz prédéterminée, les éléments de cathode ne soient luminescents que du côté que l'on regarde lorsque l'indicateur est excité. 20 2. Indicateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du support que l'on regarde possède une échan-crure ou une gorge prévue autour de la base de chaque broche» 3. Indicateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque échancrure ou gorge a la forme d'une cuvette. 25 4. Indicateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute du mercure au gaz ionisable. 5. Indicateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de cathode cons- 30 tituent des parties de caractères alpha-numériques. 6. Indicateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de cathode sont séparés du support par une distance d'environ 0,13 mm et sont séparés de l'anode par une distance d'environ 0,75 mm, la pression 3? de gaz étant de l'ordre de 50 mm de mercure. 7. Indicateur plan à décharge dans un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un support généralement plan constitué par un matériau non conducteur, un élément porte-anode transparent généralement plan recouvrant le support, placé à une certaine dis- 40 tance de celui-ci et comportant des parois latérales fixées 69 22504 8 2012364 hermétiquement à une partie périphérique du support de façon à délimiter une enceinte étanche destinée à contenir un gaz sous une pression de décharge luminescente, un certain nombre de "broches conductrices de l'électricité traversant le support et fi-5 xées hermétiquement sur lui, les extrémités de ces "broches se trouvant dans un même plan situé à l'intérieur de l'enveloppe, parallèle au support ainsi qu'à l'anode et placé à une certaine distance de ces derniers, et un certain nombre d'éléments sensiblement rigides formant cathodes, fixés sur les extrémités des 10 broches et portés par celles-ci de façon que chacun de ces éléments soit surélevé par rapport à la surface du support et se trouve dans ledit plan commun. 8. Procédé pour fabriquer un indicateur à décharge dans un gaz, caractérisé en ce que l'on monte plusieurs broches porte-15 cathode sur un support en verre, les extrémités correspondantes de ces broches étant de niveau avec la surface du support que l'on regarde lors de l'utilisation de l'indicateur, les autres extrémités de ces broches s'étendant au delà de la surface opposée du support, et on attaque chimiquement la surface visible du 20 support de façon à exposer une longueur désirée de chacune des broches au-dessus de la surface du support.