Brevet FR2569515A1 — publié le 19860228

CIRCUIT D'ALIMENTATION POUR TUBE FLASH La présente invention a pour objet un circuit d'alimentation pour tube flash. Elle trouve une application notamment en cinématographie ultrarapide appliquée à la détonique. Un circuit d'alimentation pour tube flash comprend, de manière connue, une source de haute tension, un moyen de stockage d'énergie électrique et un organe de déclenchement apte à commander la décharge du moyen de stockage dans un tube flash. La présente invention reprend cette structure mais avec des moyens qui, par leur combinaison, permettent d'obtenir des performances avantageuses dans l'application envisagée. En effet, lorsqu'il s'agit de filmer une explosion, ou les effet d'une détonation, l'installation produisant le flux lumineux éclairant la scène à filmer doit présenter des propriétés particuLières, à savoir : - une grande puissance Lumineuse doit etre émise pour permettre La photographie de la scène à une distance faible de lXordre de 1 mètre, avec un temps de pose court et avec éventuellement l'interposition de filtres colorés, - la cinétique du flux lumi-neux doit correspondre à une montee rapide, à un palier puis à une descente rapide, l'ensemble ne devant pas excéder 50 ps, - un réglage de l'intensité lumineuse doit être possi ble par action sur La haute tension d'alimentation, - une excellente synchronisation doit etre obtenue entre le déclenchement du flash et l'apparition du phénomène à filmer, - une fiabilité parfaite est de règle dans cette ap plication où souvent il s'agit de saisir un phénomè ne unique. Or, les installations existantes ne permettent pas de reunir toutes ces conditions et cela pour plusieurs raisons. Tout d'abord, l'utilisation de condensateurs comme moyens de stockage conduit à un transfert d'énergie électrique médiocre vers le tube flash avec, comme conséquence, une puissance lumineuse affaiblie. En outre, la mauvaise adaptation entre L'organe de stockage et le flash conduit à une traine dans L'impulsion lumineuse, qui est inexpLoitable en cinématographie, et qui est donc perdue. Ensuite, L'emploi d'un éclateur comme organe de déclenchement ne permet pas de travailler à des énergies variables, sauf à accepter de modifier l'intervalle interélectrode en fonction de la tension utilisée, ce qui n'est guère concevable sur un champ de tir.Enfin, les tensions utilisées sont généralement de quelques kilovolts (5 à 10) ce qui oblige à utiliser de gros condensateurs et allonge inutilement la durée de l'impulsion lumineuse. L'invention résout tous ces problèmes par un choix judicieux de composants. Tout d'abord le moyen de stockage est constitué de condensateurs et d'inductances disposés en alternance, l'ensemble formant au moins une ligne à constantes localisées possédant une impédance caractéristique faible, de l'ordre de 0,5 à 2 Q. Le tube flash utilisé est un tube possédant la même impédance, de sorte qu'il y a adaptation électrique parfaite entre la ligne et le tube. Le transfert d'énergie électrique est alors optimum et la cinétique de l'impulsion lumineuse se rapproche de la forme idéale en pLateau avec des fronts de montee et de descente raides. En outre, L'invention préconise l'utilisation de tensions de charge de forte valeur pouvant aller jusqu'à 20 kV. Cela permet de réduire la taille des condensateurs à énergie stockée constante. Par ailleurs, puisque l'on constitue, selon l'invention, une ligne à impédance caractéristique donnée, la faible valeur des capacités permet d'adopter des inductances egalement de faible valeur. Il en résulte alors un faible encombrement et des pertes d'énergie reduites. Enfin, pour pouvoir commuter une telle ligne chargée à 20 kV, il est fait usage d'un organe particulier qui est un ignitron. Un tel composant possède une électrode de commande sur laquelle doit être ap pliquée une impulsion de commande de valeur élevée. Selon l'invention cette impulsion est obtenue par un circuit comprenant un premier thyristor émettant une impulsion de basse tension, et un second thyratron qui est d'un type particulier à eathode froide et qui est appelé encore krytron. L'impulsion basse tension délivrée par le premier thyristor est appliquée au krytron et c'est finalement ce krytron qui commande l'igni trou. Un autre avantage lié à l'utilisation de l'ignitron est de permettre un fonctionnement à plus basse tension (10, 15 kV) sans qu'il soit besoin def- fectuer des réglages, comme c'est le cas avec les éclateurs. Cette combinaison particulière de moyens (ligne de stockage à basse impédance-haute tension- ignitron-thyristor-krytron) permet d'utiliser des tubes flash du commerce (tubes droit ou en U), destinés généralement à l'excitation de lasers ou à la photographie grand public. Les énergies sont de l'ordre de 1350 J par tube sous 20 kV. La puissance crête est de l'ordre de 55 MW pendant environ 25 us. De toute façon l'invention sera mieux comprise apres la description qui suit d'un exemple de réalisation donne à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfere à un dessin unique annexe, qui représente un mode de réalisation de l'invention. l'installation représentée sur cette figure comprend 4 tubes flash 11, 12, 13, 14, un moyen de stockage d'énergie électrique 20 comprenant 4 lignes 21, 22, 23, 24, formées chacune par une alternance de condensateurs et d'inductances, ces lignes ayant une impédance caractéristique voisine de 2 su. Q. Chaque ligne à une extrémité qui se termine par une inductance, Laquelle est reliée à une sortie haute tension (res pettivement S7, S2, S3 et S4). Les sorties sont reliées à la masse par des résistances rl, r2, r3, r4, ladite masse pouvant être l'enveloppe extérieure 25 du moyen de stockage 20. L'installation représentée comprend encore une source de haute tension continue 30 ayant une entrée 32 reliée au secteur (110V ou 220v, 50 ou 60 Hz) et une sortie 34 délivrant une tension réglable entre O et 20 kV. Cette source comprend classiquement un autotransformateur genre Variac, des redresseurs et des moyens de filtrage. La sortie 34 est reliée à tous les condensateurs des lignes 21 à 24. Grâce à un tel montage, les armatures inférieures des condensateurs sont portées à une haute tension positive, mais les armatures supérieures restent à la masse grâce aux résistances tant que la décharge n'est pas déclenchée, ce qui confère à l'installation une grande sécurité de mise en oeuvre. Pour décharger cette structure il faut relier les armatures inférieures à la masse. C'est le rôle du circuit de commutation 40 qui comprend un ignitron 42 possédant une electrode de commande 43, une électrode 44 reliée à la masse et une autre électrode 45 portée à la haute tension fournie par la source 30.'L'électrode de commande 43 reçoit une impulsion de commande d'un krytron 48, lequel est commandé par un thyristor 50, à son tour commandé par un générateur d'impulsion basse tension 52. La mise en conduction de l'ignitron ferme le circuit de décharge, ce qui fait apparaitre une haute tension négative sur les sorties S1 à S4 (en l'occurrence -20 kV). Les lignes de stockage se déchargent alors à travers les 4 flashes Il à 14. Naturellement, on comprendra que l'inven- tion n'est pas limitée à l'utilisation de 4 flashes et de 4 lignes, ce nombre n'étant choisi qu'à titre d'exemple, On peut utiliser un nombre quelconque de lignes, qu'on peut d'ailleurs grouper en série ou en parallèle. REVENDICATION Circuit d'alimentation pour tube flash comprenant un moyen de stockage d'énergie électrique (20), une source haute tension continue (30) et un organe (40) de commande de la décharge du moyen de stockage, ce circuit étant caractérisé par le fait que Le moyen de stockage (20) est constitué par au moins une ligne (21-24) d'impédance caractéristique voisine de 0,5 à 2 fL et formée d'une alternance de condensa- teurs et d'inductances, et par le fait que l'organe de commande (40) comprend un ignitron (42) commandé par un krytron (48) lui-meme commandé par un thyristor (50) déclenché par un générateur d'impulsion (52).