Brevet FR2579383A1 — publié le 19860926

L'invention concerne les lampes à émission continue, et plus particulièrement les lampes à arc à atmosphère de gaz utilisables comme source de pompage optique pour laser. Les lampes à arc de ce type utilisées actuellement comprennent, à l'intérieur d'un tube de silice rempli de plusieurs atmosphères d'un gaz (généralement du krypton ou du xénon) deux électrodes disposées aux deux extrémités du tube et reliées à un circuit électrique de déclenchement dit "trigger", le tube étant disposé dans un milieu de refroidissement (air ou eau). On constate que, dans de nombreux cas et de façon apparemment aléatoire, lorsque ces lampes sont utilisées avec un "trigger" parallèle ou "trigger" extérieur d'amorçage, il se produit lors de l'établissement de l'arc une explosion du tube au niveau de la jonction entre la paroi de celui-ci et la cathode ce qui, outre la destruction de la lampe, peut entraîner des détériorations importantes de l'installation. A la suite de nombreuses expériences, la déposante a découvert que ces explosions étaient dues au fait que, lors de l'emploi d'un "trigger" extérieur (ce qui correspond à l'utilisation la plus fréquente), il se crée une capacité parasite importante ayant pour conséquence que l'arc d'amorçage et de démarrage de la lampe se produit très en arrière de la pointe de la cathode, très près de la paroi en silice mince du tube. Or, à la jonction de l'arc du gaz ionisé de la lampe et des électrodes (en particulier de la cathode) se produit un phénomène de point chaud dû à l'évaporation superficielle des matériaux utilisés. Si ce point le plus chaud vient au contact de la paroi de silice, il provoque la fonte de celle-ci et ltexplosion du tube. La présente invention a pour obJet de remédier à l'inconvénient mentionné ci-dessus des lampes conventionnelles et elle propose à cet effet de réaliser une lampe modifiée de façon que son arc d'amorçage se produise obligatoirement sur la partie avant, généralement effilée, de la cathode émissive, loin de la paroi de silice de la lampe et donc sans risque de détérioration de celle-ci. Selon l'invention, on crée à l'intérieur de la lampe une barrière isolante artificielle disposée autour de la cathode (ou éventuellement de l'anode), et cette barrière se présente sous la forme d'un anneau de matière isolante, en particulier d'un anneau de silice, qui est soudé à la face interne du tube de façon à entourer la cathode en laissant celle-ci faire saillie vers l'intérieur du tube par son extrémité effilée. La barrière isolante ainsi réalisée empeche la création de l'arc à proximité immédiate de la paroi du tube en obligeant l'arc à contourner cette barrière et à créer le point chaud du plasma sur la cathode en un endroit de celle-ci éloigné de l'enveloppe de silice, en empechant ainsi la détérioration de la lampe et en favorisant l'effet de pointe de la cathode. Pour bien faire comprendre la réalisation selon l'invention, on en décrira une forme d'exécution préférée en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une lampe à arc conventionnelle pour pompage optique laser, montrant comment s'effectue l'amorçage de l'arc lors de l'utilisation d'un 1,trigger11 série de démarrage la figure 2 représente la même lampe à arc conventionnelle, et montre l'arc d'amorçage obtenu en utilisant un "trigger" extérieur la figure 3 est une vue similaire d'une lampe à arc selon la présente invention, montrant l'arc d'amorçage obtenu en utilisant un "trigger" série la figure 4 est une vue de la lampe à arc selon l'invention de la figure 3, montrant l'arc d'amorçage obtenu en utilisant un "trigger" extérieur ;; et la figure 5 est une vue de la lampe de la figure 4, quelques secondes après l'amorçage, montrant le rétablissement normal de l'arc. En référence à la figure 1, on a représenté une lampe à arc conventionnelle constituée par un tube 1 de silice mince pincé à ses extrémités d'une part sur la cathode 2 à extrémité effilée 3 et, d'autre part, sur l'anode 40 Pour permettre le refroidissement de la cathode 2 par dissipation thermique, le tube 1 est plongé dans liteau d'un circuit de refroidissement (non représenté). En utilisant un "trigger" série haute tension de démarrage, on constate que l'arc d'amorçage 5 de la lampe se crée au centre du tube 1, axialement de la cathode à l'anode, le rôle d'effet de pointe de la cathode étant parfaitement rempli. En référence à la- figure 2 on utilise, pour commander le démarrage de la lampe conventionnelle, un "trigger" extérieur (non représenté) qui a pour conséquence de créer une capacité parasite extérieure. Le champ électrique ainsi créé favorise l'amorçage de la lampe sur la partie externe du tube 1 et la jonction de l'arc 5' du gaz ionisé et de la cathode 2 s'effectue en un point 6 situé en arrière de la partie pointue 3, dans la zone de jonction de la cathode et du tube de silice 1. La chaleur dégagée au point 6 peut faire fondre la silice et provoquer l'explosion du tube. Aux figures 3 à 5, on a représenté la lampe selon l'invention qui diffère des lampes conventionnelles par l1adjonction, à l'intérieur du tube 1, d'un anneau 7 en silice qui est soudé à la paroi intérieure du tube et qui entoure la cathode 2 de façon que cette dernière ne présente en saillie vers l'intérieur du tube 1, à travers l'anneau 2, qu'une partie de son extrémité effilée 3 (sur une longueur de un à plusieurs millimètres). Comme représenté à la figure 3, en cas de démarrage commandé par un "trigger" série haute tension (non représenté), l'arc d'amorçage 8 se crée de façon idéale au centre du tube 1, même s'il y a une très forte capacité parasite entre la cathode et l'environnement du tube. Ainsi qu'on le voit maintenant à la figure 4, lorsqu'on utilise un "trigger" parallèle ou extérieur (non représenté) pour amorcer la lampe, même avec une très forte capacité parasite entre la cathode 2 et l'environnement du tube, ltarc 9 se crée le long de la paroi du tube 1 mais il se produit en un point 10 de la cathode disposé soit sur la pointe de celleci, soit au voisinage de cette pointe sur la partie conique émissive 3 de la cathode0 L'anneau 7 en silice joue alors avec efficacité le rôle d'une barrière en obligeant l'arc 9 à le contourner pour aller créer le point chaud 10 sur l'extrémité de la cathode. Ce point chaud 10 est alors suffisamment éloigné de la paroi en silice du tube pour qu'il n'y ait aucun risque de voir fondre celle-ci. Comme représenté à la figure 5, quelques secondes après la création de l'arc 9 de la figure 4, cet arc se rétablit normalement au centre du tube 1 et des électrodes 2,4. On comprendra que la description ci-dessus a été donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Lampe à émission continue utilisable comme source de pompage optique pour laser, constituée par un tube de silice au contact extérieurement d'un milieu de refroidissement et rempli intérieurement d'un gaz tel que le krypton ou le xénon, deux électrodes étant disposées à l'intérieur du tube aux deux extrémités de celui-ci, caractérisée par une barrière (7) en un matériau isolant qui est disposée au voisinage de l'une au moins des électrodes (2,4) pour empocher que le point chaud de jonction (10) de l'arc d'amorçage (9) se produise en une partie de ladite électrode (2,4) disposée au contact de la paroi du tube (1). 2. Lampe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite barrière (7) est constituée par un anneau isolant fixe qui entoure l'électrode (2,4) en ne laissant en saillie vers l'intérieur du tube (1) qu'une partie effilée de l'électrode. 3. Lampe selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit anneau isolant est réalisé en silice 4. Lampe selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit anneau isolant est soudé à la paroi intérieure du tube (1). 5. Lampe selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée par le fait que l'anneau isolant entoure la cathode (2) de façon que la partie effilée (3) de celle-ci fasse saillie vers l'intérieur du tube (1).