Brevet FR2626107A1 — publié le 19890721

TRIODE A GAZ MULTIFONCTION La présente invention concerne les triodes à gaz, et elle porte plus particulièrement sur de telles triodes qui permettent à la fois de détecter et d'amplifier, avec une seule triode. On connaît depuis longtemps pour les applications de détection ou d'amplification les triodes et les tétrodes à déclenchement à cathode froide, comme décrit dans le document "Cold Cathode Trigger Tubes", C.H. Tosswill, 18 Philips Tech- nical Review 128 (1956/57). Un détecteur de flamme de la marque Sylvania, d'un type utilisé en pratique dans l'art antérieur, emploie une photocathode à fil. On a découvert qu'il était possible de réaliser une détection et une amplification utiles dans un seul tube, en employant une triode qui comporte une anode, une cathode et une électrode de commande qui se trouve entre l'anode et la cathode et qui interagit à la fois avec l'anode et la cathode, respectivement dans une partie de déclenchement et une partie de décharge couronne. Dans des modes de réalisation préférés, une tension appliquée agit à la fois de façon à charger un condensateur et à alimenter l'anode, le condensateur ayant également pour fonction d'alimenter l'anode; l'électrode de commande est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance; et lorsque la cathode reçoit des rayons ultraviolets caractéris- tiques de flammes, elle libère des électrons, pour procurer un détecteur de flamme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique de ce mode de réalisation, avec des circuits associés; La figure 2 présente des graphiques montrant des re- lations tension/courant dans les espaces entre (1) l'anode et la partie de déclenchement de l'électrode de commande, et (2) la cathode et la partie de décharge couronne de l'électrode de commande. Structure Sur la figure 1, le mode de réalisation préféré est désigné de façon générale par la référence 10. Une enveloppe en verre 12, transparente pour le rayonnement ultraviolet proche, de 15 mm de diamètre exté- rieur et remplie d'un mélange de 97% de néon et de 3% d'argon sous une pression de 3330 Pa, contient une anode 14, une ca- thode 16 revêtue d'un matériau qui libère des électrons lors- qu'il reçoit de l'énergie dans l'ultraviolet proche, et une électrode de commande 18. Une partie de déclenchement 20 de l'électrode de commande 18 définit un espace 22 avec l'anode 14. Une partie de décharge couronne 24 définit un espace 26 avec la cathode 16 (cette partie de décharge couronne consis- te en un anneau formé par un fil de tungstène de 100 microns supporté par deux fils croisés 25, chaque support 25 étant lui-même supporté en position centrale par une perle, non représentée, située au sommet d'une partie de fil de nickel vertical de 0,5 mm de l'électrode de commande 18). Une ali- mentation continue 28 destinée à appliquer un potentiel de 300 volts est connectée par l'intermédiaire d'une résistance de 10 kiloohms à un condensateur 32 de 1 microfarad et (par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de courant 34) à l'anode 14. L'électrode de commande 18 est connectée à la masse par une résistance 36 de 1 téraohm. La cathode 16 est connec- tée à la masse par une ligne 38. Les fils 38, 18 et 54 tra- versent de façon hermétique une paroi de verre 50, sur un diamètre de celle-ci. Un disque en céramique 46, constituant un isolateur, empêche un courtcircuit entre l'anode et la cathode et il porte un tube en céramique 48 à travers lequel s'étend (avec un dégagement annulaire de l'ordre de 0,1 mm) une partie de fil 18. Entre la partie inférieure en verre 50 de l'envelop- pe 12 et le disque 46 s'étend un tube en céramique 52 à tra- vers lequel s'étend de façon similaire un fil 38. Pour la mise en fonctionnement, on applique un po- tentiel de 300 volts au condensateur 32 et à l'anode 14, par l'intermédiaire de la résistance 30. Le condensateur commence à se charger et l'anode commence à faire circuler un courant dans l'espace d'anode 22; lorsque ce courant est établi, la tension sur l'anode est tombée à 150 volts, ce qui fait que la tension sur l'électrode de commande 18 est également de 150 volts, et la tension par rapport à la masse aux bornes de l'espace de cathode 26 et de la résistance 36 est donc de volts. Le tube est maintenant préparé. Si des rayons de lumière 40 dans l'ultraviolet pro- che entrent maintenant dans l'enveloppe 10 et tombent sur la cathode 16, cette dernière libère des électrons. Du fait de la tension aux bornes de l'espace de cathode 26, ces élec- trons sont attirés vers la partie de décharge couronne 24, et au moment o ils l'atteignent, ils ont été multipliés au moins dans un rapport de mille, de façon à produire un cou- rant relativement élevé. Ces électrons doivent circuler quel- que part sous la forme d'un courant et, du fait que la résis- tance 36 a une valeur trop élevée pour permettre leur passa- ge, ils traversent l'espace 22 et l'anode 14. (La loi d'Ohm est évidemment inapplicable à une circulation d'électrons de ce type.) Comme on l'a indiqué, la figure 2 représente gra- phiquement la chute de tension en fonction, en fait, du cou- rant dans les espaces 22 et 26. Le courant s'élève à partir de zéro avant qu'un courant quelconque ne circule dans l'es- pace 22, jusqu'à ce qu'il atteigne en 42 un palier 44, lors- que la préparation est complète; aussi longtemps qu'aucun rayon ultraviolet ne tombe sur la cathode, le dispositif pré- paré reste sur ce palier. La résistance 36 limite la circula- tion du courant dans l'espace 22 à une valeur correspondant au palier. Lorsque le courant dépasse le point d'intensité maximale du palier, 46, la tension aux bornes de l'espace 22 diminue, à cause de la distorsion de charge d'espace du champ électrique dans la partie inférieure du tube 10. La tension aux bornes de l'espace d'anode 22 tombe donc à environ 100 volts. Une décharge luminescente commence dans cette zone lorsque le courant et la tension sont au point 48. (Comme il est bien connu, une décharge luminescente exige à la fois un courant relativement plus élevé (que dans la partie initiale de la courbe) et une tension relativement plus faible (que sur le palier de la courbe)). Cependant, la chute de tension aux bornes de l'es- pace 22 se traduit par une augmentation de la tension sur l'électrode de commande 18, du fait que la tension d'anode est maintenue pendant un certain temps par le condensateur 32. Cette augmentation provoque une expansion de la décharge dans la partie supérieure du tube 10, depuis une gaine mince autour de la partie de décharge couronne 24, jusqu'à une dé- charge luminescente occupant la partie supérieure du tube. Dans ces conditions, avec la décharge luminescente dans les deux parties du tube, un courant de plus de 10 mil- liampères circule de l'anode vers l'électrode de commande et vers la cathode. Le condensateur 32 maintient ce courant jus- qu'a ce que, par un mécanisme qui est décrit à la page 134 du document précité, la tension sur l'anode tombe au-dessous de la valeur suffisante pour maintenir la circulation du cou- rant dans les espaces 26 et 22; la circulation du courant cesse alors dans tout le tube. Un autre cycle commence ensuite automatiquement: le condensateur 32 est rechargé, une nouvelle préparation a lieu au niveau de l'espace 22, et si des rayons ultraviolets appropriés entrent dans le tube, le reste du cycle se déroule une nouvelle fois. L'appareil de mesure 34 indique un signal de sortie en dents de scie, avec une dent pour chaque cycle. La courbe 26 de la figure 2 montre des relations qui coincident avec celles représentées pour l'espace 22. Des points numérotés de façon correspondante et affectés du sym- bole prime sur la courbe pour l'espace 26 correspondent fonc- tionnellement (mais non dans le temps) à des points numérotés de façon correspondante sans symbole prime sur l'autre courbe. Ce dispositif présente l'avantage d'avoir une grarde sen- sibilité (avec sa photocathode plus grande qu'une photocatho- de à fil et son amplification élevée), une longue durée de vie (du fait qu'il n'utilise que des gaz inertes), la possi- bilité de fournir un signal de sortie à courant continu in- dépendamment du fait qu'il soit alimenté en courant continu ou en courant alternatif, et la possibilité de fonctionner avec les tensions des prises de courant domestiques habituel- les d'Europe ou des Etats-Unis. D'autres modes de réalisation apparaîtront à l'homme de l'art. La cathode pourrait émettre sous l'effet d'énergie d'un type autre que l'énergie ultraviolette. On pourrait changer le gaz inerte et sa pression, de même que, par exem- ple, les matériaux des électrodes. Les électrodes pourraient consister en matériaux autres que le nickel qui est utilisé dans les trois électrodes du mode de réalisation préféré. L'alimentation peut être alternative (à cause des aires dif- férentes de la cathode et de la partie de décharge couronne, on obtient néanmoins en fait un fonctionnement en continu). Le disque d'isolateur pourrait être en mica. REVENDICATIONS 1. Une triode à gaz, caractérisée en ce qu'elle com- prend: une anode (14), une cathode (16) et une électrode de commande (18), cette électrode de commande comportant une partie de déclenchement (20) qui est espacée de l'anode (14) de façon à définir un espace d'anode (22), et une partie de décharge couronne (24) qui est espacée de la cathode (16) pour définir un espace de cathode (26). 2. Triode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anode(14) est connectée de façon à recevoir un po- tentiel à la fois à partir d'une alimentation (28) et à par- tir d'un condensateur (32). 3. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'électrode de commande (18) est également connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de valeur élevée (36). 4. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la cathode (16) libère des électrons lorsqu'elle reçoit un rayonnement ultraviolet. 5. Triode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'aire de la cathode (16) est supérieure à l'aire de la partie d'électrode de décharge couronne (24), pour faciliter à la fois l'application d'éner- gie à la cathode (16) et l'utilisation d'une alimentation alternative.