Retour aux sources……
Au cours de la r•alisation du petit •metteur pr•c•demment d•crit, et plus particuli‚rement
pour la partie amplification de puissance, il y avait souvent en arri‚re pens•e qu’il serait plus
logique d’utiliser des triodes TM pour retrouver pleinement les conditions du d•but desann•es vingt. C’•tait alors le seul tube accessible „ l’amateur moyen….qui le mettaitd’ailleurs souvent „ rude •preuve.
Oui mais voil„…ces v•n•rables anc…tres sont rares, ch‚res, et forc•ment fragiles plus dequatre vingt ans apr‚s leur fabrication. La derni‚re remarque concerne plus particuli‚rement lefilament dont l’•tat de sant• est a priori inconnu : dur•e d’utilisation, avec un chauffage plus
ou moins intense suivant les montages. Ceci ind•pendamment du chauffage plus ou moins
prolong• „ 6 volts durant le pompage, suivi du ‘durcissement’ du tube apr‚s sa fabrication.
Quoi qu’il en soit le courant maximum (de saturation) de ces tubes tourne autour de 12
mA. pour un chauffage avec 4 volts sous 0,7 amp‚re, valeurs confirm•es par de nombreux
auteurs : C. GUTTON-M. VEAUX-L. BRILLOUIN etc. Ce courant est donc assez limit•,
sauf si l’on pousse „ 6 volts le chauffage…..A vos risques et p•rils…..En 1924 Paul BERCHE•voque le sort des tubes TM suraliment•s „ 6 volts. ‘Ils durent un mois avant de rendre l’‡me ;ils s’en vont vers l’ouest’…suivant une expression ch‚re aux amateurs Am•ricains.
Mis „ part le filament, il est •galement possible que le vide, d•j„ plus ou moins pouss• „l’origine, se soit d•grad• : d•gazage r•siduel des •lectrodes ou du verre suite „ un emploi „puissance •lev•e. Enfin on peut craindre une lente rentr•e d’air par les microfuites r•sultant
d’une •tanch•it• imparfaite entre les fils de sortie et le verre du pied….quatre vingt ans c’est
long, m…me avec un tube reconnu bon „ l’origine. Cette crainte est a rapprocher del’observation de R. ALINDRET (QST Franˆais 7/1924) ‘Il n’est pas rare de trouver remplie
d’air une lampe qui •tait bonne quelques jours auparavant’. Tout ceci donnera de jolies
effluves bleues et un tube impropre „ notre emploi.
Un filament constitu• par du tungst‚ne ‘pur’, donc ni ‘thori•’ ni recouvert d’oxydes,
fournit un courant •lectronique directement li• „ sa temp•rature, elle m…me d•pendant de lapuissance (tension x courant) appliqu•e. Ce flux d’•lectrons disponibles augmenteconsid•rablement d‚s que le filament d•passe 2400 degr•s, une faible variation de lapuissance de chauffage provoquant un accroissement important du courant utilisable.
Le tungst‚ne pur donne 1 mA. de courant plaque ‘utile’ par watt filament selon CLIQUET(tome 1 page 96), alors que R. WARNER propose plut‰t de rapporter le courant cathodiqueutilisable au courant de saturation par Ic=Is/6 (Etude du fonctionnement des lampes dans le‘Haut Parleur’ nŠ810)…. cela nous ram‚ne toujours au chauffage filament…
Ceci explique pourquoi les Amateurs poussaient „ 6 volts le filament de leurs tubes TM
reconvertis en •mission. Par suite la solution logique se trouvait dans l’emploi d’un filament
consommant nettement plus et d•livrant finalement 40 ou 50 mA. „ la saturation.
D‚s octobre 1922 on voit la publicit• pour les triodes E4 dont le filament chauff• sous 6
volts avec 2,3 Amp‚res autorise un courant de 62 mA. sous 800 volts. On trouve •galement
dans la premi‚re •dition du livre de Paul BERCHE (page 348) des informations sur lefilament de diverses lampes d’•mission du moment……Destin•e aux •metteurs de lacat•gorie ’50 watts’ la triode E4 est repr•sentative des tubes ‘a cornes’ ou les connexions
grille et plaque se trouvent sur l’ampoule, et non plus sur le culot, afin de r•duire les capacit•sparasites et en permettre l’emploi en ondes courtes. Pour l’anecdote cette forme de tube •tait
surnomm• ‘Kamerad’ en allusion aux soldats Allemands qui se rendaient en levant les bras.
Rapidement adopt• par les Radio-Amateurs du moment on trouve ce tube au cœur des•metteurs de 8BA – 8BV – 8BN (Paul BERCHE) ce dernier utilisant un tube ‘refilament•’,
cette op•ration •tant assez courante en ce temps la, en raison du prix tr‚s •lev• des tubes.
Bien que pr•vue pour l’emploi projet• nous avons renonc• a utiliser notre v•n•rable
triode E4 apr‚s lecture d’un num•ro sp•cial de ‘La T.S.F. Moderne’ consacr• „ l’•mission
d’amateur:
J. LABORIE d•crit minutieusement deux •metteurs, dont un utilise la triode E4. Dans sesconseils de mise au point, une mise en garde m•rite d’…tre prise en consid•ration…’Nous
avons l„ une lampe de grand prix et une fausse manœuvre peut parfaitement la fairetr•passer’…..Cette •ventualit• •tant redoutable cette lampe est donc d’un emploi tout aussial•atoire que celui d’une TM ordinaire reconvertie en •mission……
Ceci nous conduit a envisager de r•aliser nous-m…mes le tube souhait•….
A ce stade, et avant de se lancer dans l’aventure, il faut rendre hommage „ ceux qui ontd•j„ r•alis• cela a titre individuel : le plus connu •tant, selon nous, Monsieur H. MIGNET,
nous ne pouvons mieux faire que de reproduire, en annexe, la s•rie d’articles publi•e au d•but
des ann•es vingt dans ‘La T.S.F. Moderne’…..A lire et relire plusieurs fois pour admirer….
Apr‚s ce retour aux sources du v•ritable Amateurisme (avec un A majuscule…du latin
amator ; de amare aimer, donc rien, ici, de p€joratif…P. BERCHE serait content…) on peut
tirer divers enseignements sur les probl‚mes et les solutions apport€es…. ƒ cette €poque.
Quatre vingt ans plus tard il est facile de voir les d€fauts des lampes obtenues par
Monsieur MIGNET. En premier lieu le niveau de vide limit€ par l’emploi d’une trompe a
mercure aux alentours de 0,001 mb. ; ce vide imparfait amenant des effluves en cas
d’utilisation du tube avec une tension plaque d€passant 50 volts.
Dans ‘Au delƒ des ondes perdues’ deux t€moignages sur le probl‚me du vide :Lucien CHRETIEN se souvient des Amateurs qui fabriquaient eux-m†mes leurs tubes :‘Ces fanatiques soufflaient le verre et avaient fabriqu€ une trompe a eau pour faire le vide’
On rappelle €galement que F. DUROQUIER, dans ses conseils pour r€aliser une triode,cite l’emploi d’une pompe a vide utilisant le robinet de l’€vier. Aujourd’hui, faute de d€tails
compl€mentaires, on peut supposer qu’il s’agissait de pompes utilisant l’eau pour remonter lemercure dans la pompe principale, puisque l’emploi de l’eau dans une trompe limite le videaux alentours de 15 millibars donc parfaitement insuffisant…Revenons ƒ Monsieur MIGNET.
Ensuite le choix des m€taux, de plaque notamment, et l’absence de d€gazage des €l€ments
qui devaient peu ƒ peu d€t€riorer le vide. Enfin l’assemblage des divers €l€ments qui demandedes doigts de f€e…Au moins…La soudure platine cuivre, entr’autres, nous laisse r†veur.
Entendons nous bien, il n’est pas question ici de r€aliser une TM avec des performances‘ann€es 2000’, mais de se rapprocher de l’illustre mod‚le, ne serait-ce que pour se conformer
au dicton
SAVOIR C’EST BIEN…..FAIRE C’EST MIEUX
Avant d’aller plus loin il faut rappeler que la forme ou l’assemblage d’une •ventuelletriode ne sont pas forc•ment fig•s dans la descendance directe de la TM. Cot• forme on sait
que le tube initial de LEE DE FOREST •tait tr‚s •loign• de celle habituelle o• la plaqueentoure l’ensemble grille-filament. La disposition centrale du filament avec la plaque et la
grille situ•es de part et d’autre se retrouve dans le tube •lectrom‚tre PHILIPS 4060 (M.
ADAM d•crit ce tube en montrant sa diff•rence par rapport aux mod‚les habituels). On trouved•j„ ce tube dans ‘L’Onde Electrique, num•ro sp•cial de mai 1935, ou encore L. CHRETIEN‘th•orie et pratique de la radio•lectricit•’. Du cot• de l’assemblage on se reportera aux lampesd•montables de F. HOLWECK souvent d•crites (par exemple ‘Toute la Radio’ de juin 1934).
En fait il faut convenir que la forme et conception g•n•rale de la TM •taient pratiquement
parfaites pour l’•poque, du moins dans la version o• les •l•ments sont positionn•s „l’horizontale. On consultera avec int•r…t la brochure ‘Grande et petite histoire de la triode

TM’ de R. CHAMPEIX ; de m†me ‘le G€n€ral FERRIE’ par Michel AMOUDRY donne denombreux d€tails sur la mise au point du tube.
Les dimensions des €l€ments internes de la triode TM, ainsi que la nature des m€taux
utilis€s, sont reconstitu€s, et confirm€s, a partir de diverses sources : H. MIGNET (La T.S.F.
Moderne 1920/1921), ou Robert CHAMPEIX dans la brochure d€jƒ cit€e.
Quelques l€g‚res diff€rences existent toutefois entre les tubes r€alis€s sous les marques
FOTOS ou METAL. Le nickel est employ€ dans les deux cas pour la plaque avec un diam‚trede 8 ou 10 mm. pour une longueur de 15 mm. Le filament de tungst‚ne, diam‚tre 0,051 ƒ
0,059mm est long de 21 ou 23 mm pour le chauffage normal 4 volts 0,7 amp‚re.
Par contre la grille montre plus de variations :m€taldiam‚tre du fil
diam‚tre pas
nb. de tours longueur
FOTOS molybd‚ne
0,2 mm.
4,5 mm. 1,3 mm.
12
16 mm.
METAL nickel
0,3 mm.
4,0 mm. 1,7 mm.
11
19 mm.
Dans son cours de T.S.F. (1926) M. VEAUX donne les courbes d€taill€es Ip/Vg des deux
marques, au demeurant tr‚s voisines, les valeurs ci-dessous €tant bien sur des moyennes
variant l€g‚rement suivant les exemplaires, dans chaque marque.
coeff. amplif.
FOTOS
10,5
METAL
9 ƒ 10pente
0,4 ma/v
0,4 ma/v

r€sistance int.
23000 ohms
24000 ohms

Courant de saturation
14 ma.
11 ma.

Au passage signalons que M. VEAUX d€crit longuement les €metteurs a €tincelles
amorties et arcs ou alternateurs haute fr€quence en ondes entretenues ; ce qui fait de son
ouvrage une r€f€rence pr€cieuse sur ces sujets bien oubli€s…..
Avant de revenir au temps pr€sent, une remarque….Monsieur H. MIGNET est tr‚s
probablement le m†me que celui cit€ par C. PEPIN (F8JF/F1001 ‘p‚re’ de la radiocommandeen France) , dans le num€ro sp€cial consacr€ ƒ la t€l€commande par ‘Le Haut Parleur’ end€cembre 1966 . Leur collaboration €tant la suite de la rencontre de deux Amateurs
exceptionnels ayant marqu€ leur €poque…Il semble que Monsieur H. MIGNET €tait€galement le p‚re du ‘pou du ciel’ tr‚s petit avion qui eut son heure de gloire …..

Apr‚s ces d€tours il est donc temps de revenir ƒ notre sujet principal……la triode.
Au terme de la lecture de nombreux ouvrages sur le sujet, et compte tenu de notre volont€de rester proche du mod‚le de base, il est devenu €vident que le filament est le cœur du tube,
en particulier si ce dernier doit d€livrer tant soit peu de puissance. Ceci conduit a mesurer lecourant €lectronique qu’il est possible d’obtenir de filaments de diam‚tre ou longueur vari€s,
le tout soumis ƒ un chauffage plus ou moins €nergique….Toutefois il existe de nombreux
tableaux dans les ouvrages d€taillant le probl‚me, ce qui permet de d€broussailler le terrain et€vite de grossi‚res erreurs. Quelques r€f€rences sur le sujet : ‘Les cathodes chaudes’ Charles
BIGUENET 1947 – ‘Les tubes a vide’ (tome 1) H. BARKHAUSEN 1933 – ‘Physique ettechnique des tubes €lectronique’ R. CHAMPEIX 1959 etc….Cette petite liste n’est pas
limitative, mais ces trois livres, et le dernier en particulier, valent la peine que l’on casse sa
tirelire pour les obtenir…..(Nous en avons trouv€s, bien esseul€s, dans des brocantes…)
En d€pit des pr€cieux renseignements fournis par ces livres nous avons pr€f€r€ passer ƒ unpeu d’exp€rimentation ne serait-ce que pour sortir du cot€ livresque de la question…De plus
certains d€tails doivent †tre v€rifi€s par la pratique…par exemple l’influence des deux points
de fixation du filament qui emp†chent ses extr€mit€s d’atteindre la m†me temp€rature que lecentre du filament ; donc •mission •lectronique r•duite d’autant….H. BARKHAUSEN
analyse cela avec quelques d•tails math•matiques, mais, „ nos yeux, rien ne vaut un essai.
Les r•sultats obtenus sont donn•s en laissant momentan•ment de cot• les probl‚mes der•alisation du vide, ou de sa mesure,qui sont ici suppos•s r•solus.…..
Pour faciliter le changement et lacomparaison entre divers filaments,
le plus simple est d’utiliser undispositif d•montable inspir•, enplus modeste, des travaux de H.
HOLWECK.Apr‚sdiverses tentatives
interm•diaires, nous utilisons unensemble qui se compose d’une
embase m•tallique munie desarriv•es du courant de chauffage, unepetite cloche en verre recouvre le tout, un joint torique en Viton assurant l’•tanch•it•.
A propos d’•tanch•it• : les arriv•es du courant de chauffage sont isol•es par des tubes enverre coll•s avec le m•lange Scotch-Weld 2216 B/A de la Soci•t• 3M. Cette colle bicomposants, une fois durcie , d•gaze peu et autorise son emploi dans des enceintes „ videentretenu. Hormis le filament l’ampoule recouvre le collecteur d’•lectrons qui est soit uncylindre de nickel diam‚tre 10x15 mm., soit une spirale en molybd‚ne faisant office de grillepour v•rifier son comportement dans l’op•ration de d•gazage par bombardement •lectronique.

Sur le croquis montrant l’int•rieur de l’embase on note les ailettes refroidissant l’extr•mit•
des arriv•es du courant filament. Elles limitent la temp•rature dans une zone ou les joints decolle risquent de se d•grader sous l’action d’une chaleur excessive….A quelques centim‚tresde l„ nous avons un filament qui d•passe all‚grement les 2000 degr•s, aussi l’action
bienfaisante d’un petit ventilateur a•rant les arriv•es de courant est-elle appr•ci•e….
Les ailettes de plus gros diam‚tre font partie d’un cylindre de cuivre ayant fait office deplaque, pour des essais pr•liminaires, avant passage „ la petite cloche en verre.
Pour les divers essais une tension de 400 volts est appliqu•e entre plaque et filament.

Filament diam‚tre 0,15 mm. x 18 mm. de long :If (A)
3,15 3,25 3,30 3,35 3,40 3,35 3,39 3,41 3,37
Ip (mA) 5
10
15
20
30
40
50
60
70
La tension aux bornes du filament est de 2,6 „ 3 volts „ la naissance du courant plaque.
Ce premier relev• met en •vidence la tr‚s rapide augmentation de l’intensit• plaque pourde petites variations du courant filament. On note •galement que le courant plaque final est
obtenu avec une intensit• filament inf•rieure „ celle venant d’…tre relev•e : ceci a •t• observ•
sur d’autres mesures et sugg‚re que le filament doit …tre stabilis• (rod•..?..) avant d’…tre utilis•
au r•gime souhait•. Durant cet essai, compte tenu du refroidissement apport• par les supports
du filament, on peut estimer que seulement un centim‚tre de tungst‚ne est r•ellement
productif d’•lectrons, sa temp•rature d•passant les 2500 degr•s la d•finition de l’aspect ‘blanc•blouissant’ est parfaitement justifi•e. Un autre essai, avec un filament de m…mes diam‚tre etlongueur, mais dispos• diff•remment a confirm• les mesures pr•c•dentes.
Filament diam‚tre 0,15 mm. x 26 mm. de long :Avec 3,2 Amp‚res sous 5,15 volts ce filament d•livre 70 mA. sur la plaque qui est cettefois constitu•e par un tube de nickel diam‚tre 10 mm. x 25 mm. de long, au lieu de l’anode
massive en cuivre des essais pr•c•dents. Le tube en nickel, port• au rouge sombre avec 70
mA., passe au rouge vif dans sa partie centrale sous un courant de 100 mA. obtenu avec 3,2 A
sous 5,3 volts sur le filament. A nouveau on constate la forte variation du courant plaque pour
un faible changement de l’intensit• du chauffage, ceci •tant du reste assez difficile a mesurer
avec une grande pr•cision, l’ajustage du chauffage filament •tant assez ‘pointu’ a ce stade.
Filament diam‚tre 0,12 mm x 23 mm. de long :Cette fois l’anode est munie de deux petites ailettes am•liorant la dissipation. Elle passe
au rouge sombre, sous 100 mA., environ 5 secondes apr‚s application de la haute tension maissans arriver au rouge vif. Le chauffage filament est de 2,28 Amp‚res sous 4,47 volts.
Le courant plaque retombe „ moins de 1 mA. avec un chauffage de 1,5 A x 2 volts.
On observe que, pour un m…me courant plaque, ce filament absorbe seulement 10,2
watts contre 17 watts pour celui de l’essai pr•c•dent. Autre point int•ressant : au cours de lamont•e graduelle du chauffage, avec la tension plaque appliqu•e, plusieurs d•charges dugenre ‘arcs’ se produisent mais disparaissent une fois le r•gime maximum atteint . Apr‚splusieurs mont•es de 0 „ 100 mA. le probl‚me disparaŽt. Cela est peut-…tre du „ la lib•ration
brutale de gaz occlus, ou encore „ la volatilisation de particules lubrifiantes utilis•es au cours
du tr•filage du tungst‚ne. Quoi qu’il en soit…il faut purger le filament sans tension plaque.
Les anomalies •voqu•es ci-dessus sont a rapprocher d’une •tude sur le nettoyage desfilaments de tungst‚ne pour tubes •lectroniques, parue dans la revue ‘Le Vide’ en novembre
1950. Il s’agit, pour l’essentiel, de se d•barrasser du graphite collo•dal servant de lubrifiant aucours de l’op•ration de tr•filage : hormis les proc•d•s purement chimiques, par la soude, on sed•barrasse du graphite par chauffage sous vide au dessus de 1000 degr•s….notre cas.
L’•tude •voque •galement la variation de la ‘temp•rature de brillance’, mesur•e au
pyrom‚tre optique, sur des filaments ayant subi des temp•ratures •lev•es, ceci •tant arapprocher de certaines de nos mesures sugg•rant un ‘rodage’ du filament….a suivre.
Filament diam‚tre 0,05 mm. x 23 mm. de long :Avec ce filament nous retrouvons pratiquement celui de la triode TM. A partir de cet
essai, pour r•duire les risques d’arcs susceptibles de d•truire le filament, une r•sistance est
plac•e en s•rie avec la source de haute tension, ceci diminuant en cons•quence la tension
appliqu•e. Celle-ci avec 470 volts „ vide aux bornes d’un condensateur de 125 microfarads est
capable de d•charges fatales pour un filament qui devient nettement plus fragile.

Vf
6,72
6,86
6,98
7,13
7,23
7,36
Ip (mA.) 50
60
70
80
90
100 N.B : r•sistance de 1000
Vp
340
320
300
270
250
230 ohms en s•rie avec la HT
Pour le tableau ci-dessus le courant filament a •t• relev• pratiquement constant „ 0,56A
entre 50 et 100 mA. sur la plaque, alors que la tension de chauffage montait r•guli‚rement.
Ceci justifie le conseil de P. BERCHE ( et d’autres) de mesurer plut‰t la tension filament
que le courant. H. BARKHAUSEN proposant lui de r•gler le chauffage pour obtenir lecourant de saturation d•sir•. A nouveau on comparera la puissance de chauffage, 4,15 watts „celle des premiers essais. Pour confirmer l’ensemble des essais ci-dessus une mesure sur unfilament de petit diam‚tre, assez court, est r•alis•e suivant divers param‚tres.
Filament diam‚tre 0,05 mm. x 13 mm. de long.
If
Vf
Ip
R s•rie
Vp
0,63
4,12
10
6400
400
P•riode de ‘rodage/purge’ du filament
0,64
4,38
20
300
pour •viter les arcs.
0,65
4,58
30
230
0,60
0,62
0,62
0,62
0,62
0,63
0,63
0,61
0,61
0,61

3,96
4,24
4,36
4,50
4,65
4,83
4,95
5,17
5,26
5,36

10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

1000
-

450
420
400
370
350
330
300
280
260
240

Mont•e en puissance…..

0,59
0,55
0,52
0,50

5,33
5,01
5,02
5,00

100
100
100
100

330
-

310
310
310
310

En fin d’essai la puissance filament
diminue pour un m…me courant
plaque…Filament ’d•crass•’ ???
Anode rouge clair (31 watts)

Noter la valeur presque constantede If, la tension Vf •tant plus variable.

Anode rouge sombre (24 watts…)

Sur cet essai la puissance absorb•e par le filament est, en gros, de 2,5 „ 3 watts, arapprocher des essais pr•c•dents. Ceci ne doit pas faire oublier que le filament est nettement
plus sollicit•, et que sa temp•rature plus •lev•e abr‚ge d’autant sa dur•e suite „ l’•vaporation.
Suivant les ‘bons auteurs’ on admettra qu’un filament sera d•truit lorsqu’il aura perdu
10% de son diam‚tre, ceci arrivant d’autant plus vite qu’il est plus chaud, ce qui conduit tout
naturellement „ l’emploi de filaments de plus gros diam‚tres avec l’inconv•nient d’avoir despuissances de chauffage tr‚s •lev•es…Une autre possibilit• consiste „ augmenter la longueur
du filament, pour un m…me diam‚tre, mais nous aurons rapidement une ‘cathode’ qui ne sera
pas du tout •quipotentielle, probl‚me plus particulier au cas d’emploi du tube en r•ception.
Pour en finir avec les essais de filaments…V•rification du comportement de la future
grille pendant l’op•ration de d•gazage par bombardement •lectronique
Un enroulement de 12 tours, en fil de molybd‚ne diam‚tre 0,21 mm., bobin•s sur undiam‚tre de 4 mm. x 16 mm. de long fait office d’anode. Avec un courant de 50 mA. sous 350
volts (17 watts dissip•s) la spirale ne montre pas de signe de d•formation. Si l’examen visuelde cette ‘grille’ ne laisse rien deviner de ce qu’elle subit, on peut n•anmoins supposer qu’elle
est port•e „ une temp•rature tr‚s •lev•e en raison de la dissipation qu’elle supporte, surtout si

on compare avec le cylindre de plaque, en nickel, qui rougit avec des puissances certes plus•lev•es, mais r•parties sur une plus grande surface. La proximit• du filament incandescent nepermet pas vraiment de distinguer un changement dans la forme ou la couleur de la spirale.
Au terme des essais sur divers filaments, notre choix s’est orient• sur un diam‚tre de 0,1mm pour un bon compromis entre puissance de chauffage/temp•rature/courant de saturation.
D’ailleurs le livre de P. BERCHE d•j„ cit• mentionne ce filament comme •tant celui de lalampe d’•mission de 10 watts. Cette derni‚re valeur peut paraŽtre modeste, mais il ne faut pas
oublier que la plaque en nickel ne doit pas, sans risque de d•gradation, dissiper plus de 1,5watt au centim‚tre carr•, soit ici environ 7 watts, ce qui est acceptable pour notre projet
Quoi qu’il en soit le nickel ‘nu’ (m•tal brillant) convient pour la r•alisation de la plaquedont la temp•rature ne devrait pas d•passer 900 degr•s. En cas d’une dissipation plus
importante, faute de pouvoir utiliser du m•tal carbur• (noirci), dont le facteur d’•missivit• est
quadruple, l’emploi du molybd‚ne autoriserait un doublement de la temp•rature…..
Avant de clore le chapitre ‘filament’, quelques remarques sur la grande diff•rence entrela r•sistance a froid, au moment de sa mise sous tension, et celle atteinte en service normal.
Les constantes thermiques du tungst‚ne donn•es par diff•rents auteurs sont •loquentes :la r•sistivit• a froid, exprim•e en microhms/cm, est de 6 „ 8 pour BERCHE, 5,66 „ 6 pour
BIGUENET, et 5,51 pour TERMAN, une valeur moyenne de 6 •tant donc repr•sentative.
Ceci change radicalement au moment ou le filament chauffe, pour atteindre 70 „ 90 vers
2000 „ 2300 degr•s, temp•rature prise comme r•f•rence par BERCHE. Par ailleurs TERMAN
et BIGUENET donnent 0,0045 et 0,0053 (par degr•) au coefficient de variation de lar•sistivit•. Globalement ces chiffres concordent pour arriver „ un d•cuplement de la r•sistance‘a chaud’, vis a vis de celle ‘a froid’, ce que confirme la formule Rch=Rfr(1+K(Tch-Tfr)).
Dans ces conditions une triode TM, qui pr•sentait une r•sistance normale de l’ordre de 6
ohms, devait d•marrer avec gu‚re plus de 0,5 ohm…soit un courant instantan• de 7 amp‚res.
Bien entendu cette valeur excessive ne durait qu’une fraction de seconde, le tr‚s faible
volume du filament •tant rapidement amen• „ la temp•rature normale de fonctionnement.
On retrouve cela dans le livre de R. CHAMPEIX, dans le tableau des divers param‚tres desfilaments de tungst‚ne, un rapport de 13 a 15 •tant observ• vers 2400 „ 2700 degr•s.
Ce qui pr•c‚de est ais•ment v•rifi• sur des petites ampoules aliment•es par les piles platesde 4,5 volts bien connues : la r•sistance ‘a froid’ est tr‚s inf•rieure „ celle relev•e sous 4,5 v.,
on passe de 1,5 ohm au repos „ une douzaine d’ohms en marche normale. Il faut toutefois
noter que le choc thermique initial est moins s•v‚re compte tenu de la r•sistance interne despiles classiques. Dans le cas de la triode TM, g•n•ralement aliment•e par des accumulateurs
au plomb, un rh•ostat en s•rie sur le circuit des filaments trouvait toute sa justification. En cequi nous concerne, une mont•e ou descente graduelle, et automatique, de la tension filament
sera a pr•voir; ceci ne pr•sentant pas de difficult• avec l’•lectronique actuelle…
Au terme de cette •vocation de l’aspect ‘filament’ du tube, au demeurant passionnant etqui m•riterait d’…tre encore d•velopp•, il faut revenir sur un probl‚me que nous avonssuppos• r•solu, a savoir le vide, son obtention et sa mesure…tout au moins „ notre •chelle….

LES POMPES…….
Les trompes a mercure.
Un tube •lectronique n’est au fond qu’une petite enceinte de verre ou m•tal avec quelques
tiges et fils bobin•s en spirale, le tout comportant un minimum d’air dans ladite
enceinte……rien de bien compliqu• n’est-il pas.. ?.. A priori la s•quence logique de cetteconstruction semble …tre l’assemblage des •l•ments internes (plaque-grille-filament) suivi deleur montage dans ‘l’emballage’ et enfin le vidage au moyen d’une pompe plus ou moins•labor•e. Or c’est justement cette derni‚re op•ration qui nous a paru devoir …tre solutionn•een premier, tout au moins sous l’aspect ‘pompes’. En effet les Amateurs audacieux qui se sontlanc•s dans cette aventure ont subi les limites impos•es par la seule pompe qui leur soit
accessible, a savoir la ‘trompe a mercure’.
Bien que de nombreux mod‚les existent, rappelant bien souvent le nom de leur inventeur,(SPRENGEL…TOEPLER…) ils proc‚dent toujours du m…me principe : un tube de chutereˆoit du mercure s’•coulant goutte „ goutte, mais toutefois assez rapidement, „ partir d’unr•servoir reli• par un siphon emp…chant l’air de rentrer. L’air contenu dans le volume a vider
est entrain• sous forme de petites bulles intercal•es dans le chapelet des gouttes de mercure.
Ceci donne une construction assez simple „ la port•e de tout amateur un peu habile de ses
doigts….et sachant travailler le verre. Toutefois cette simplicit• est contrebalanc•e par divers
inconv•nients : la lenteur du processus, li•e au d•bit, donc „ la section des tubes qui est
limit•e „ un diam‚tre int•rieur de 2 mm. maximum pour obtenir un bon vide. Dans ces
conditions il faut une demi-heure „ une heure pour venir „ bout de l’air que contient une triodeclassique, dur•e variant avec l’appareillage annexe qu’il faut •galement vider (tubulures deraccord…manom‚tre •ventuel de contr‰le…). En pratique, dans notre application, cette dur•en’est pas un d•faut r•dhibitoire, un amateur se devant d’…tre patient….encore que….
Plus grave est la limite inf•rieure de la pression obtenue avec ce genre de pompe, lemercure ayant une tension de vapeur (relisez vos cours de physique…) d’environ 0,001 mm.
de mercure aux temp•ratures courantes, pour descendre „ 0,0004 mm. „ z•ro degr•.
On ne peut pr•tendre „ un meilleur vide „ moins d’utiliser des ‘pi‚ges’ refroidis, parexemple „ l’azote liquide, ce qui sort nettement de nos possibilit•s. Et encore faut-il utiliser dumercure parfaitement pur, bien sec et exempt d’impuret•s, zinc, plomb, r•sidus cuivreux qui
vont s’ing•nier „ d•grader les choses. Vues sous cet angle les qualit•s du mercure que nous
utilisons d•pendent directement du prix d’achat : de 50 Francs les 100 grammes chez lesfournisseurs de produits pour laboratoires, „ 20 Francs le kilogramme chez les ferrailleurs duMarch• aux Puces. Bien sur, dans ce dernier cas, il ne faut pas …tre trop regardant sur laqualit• du mercure „ la surface duquel nous avons vu flotter une bille de roulement etquelques r•sidus oubli•s au fond du bocal de harengs marin•s ayant reˆu les 4 Kg de latransaction….Apr‚s d•crassage sur un papier filtre, nettoyage „ l’acide nitrique et enfins•chage „ l’acide sulfurique cela nous a donn• un produit, sinon parfait, du moins tr‚s
acceptable pour notre emploi…Nous sommes loin de la distillation sous vide du mercure….
Malgr• les limites •voqu•es ci-dessus de nombreuses triodes ont •t• vid•es avec destrompes „ mercure, a commencer par les illustres Audions de LEE DE FOREST, et, pour peu
que les tensions appliqu•es restent mod•r•es, ont correctement rempli leur fonction.
Une derni‚re contrainte dans l’emploi de ces trompes vient du relevage du mercure qui
doit …tre r•guli‚rement r•cup•r•, dans le r•cipient au bas du tube de chute, pour remplir ler•servoir et continuer le cycle. Ceci est particuli‚rement fastidieux aussi diversesam•liorations ont •t• propos•es : la plus courante consiste a employer une seconde trompe, aeau cette fois, charg•e de remonter le mercure en haut de la pompe principale.
A ce stade de notre projet, et malgr• les limitations •voqu•es, il devient •vident qu’il fautr•aliser une trompe „ mercure, ne serait-ce que pour se familiariser avec les divers probl‚messoulev•s : mesure du degr• de vide (manom‚tres), •tanch•it• (joints), graisse pour vide,
probl‚mes •ventuels li•s „ l’emploi du mercure, ceci avant de passer „ plus performant.
Apr‚s lecture attentive des descriptions de plusieurs mod‚les de trompe, en particulier
celles de Monsieur MIGNET, et plusieurs tentatives incertaines…nous arrivons „ la version
repr•sent•e ci-contre : Avec pourprincipale caract•ristique l’emploi
de m•taux, avec l’exception ducouvercle sup•rieur et du r•servoir
de mercure, en bas du tube dechute, obtenus „ partir de tubes „essais coup•s „ la longueur voulue.
Dans le cas d’une pompe soumise„ rude •preuve au cours de divers
essais, avec parfois des chocs, cela
met „ l’abri de la casse d’unmod‚le r•alis• enti‚rement enverre. Plusieurs essais sur la forme
ou la position du tube gicleur n’ayant pas montr• la nette sup•riorit• d’unquelconque mod‚le, le plus simple s’est r•v•l• le plus efficace (commecela est souvent le cas….) donc nous amenons le mercure juste au dessus
du trou du tube de chute, assez pr‚s, un point c’est tout. Une vue
rapproch•e de la ‘t…te de pompe’montre l’ensemble. Une pompep•ristaltique assure la circulation
automatique du mercure qu’elle
rel‚ve au niveau de la trompe.
Avant de poursuivre quelquesmots sur ce type de pompe, peu
connue en dehors des milieux
industriels et, surtout, m•dicauxo• elle est irremplaˆable, parexemple en dialyse sanguine.
Suivant le croquis un tambour ,portant trois galets „ 120 degr•s
les uns des autres, tourne en•crasant un tuyau souple danslequel se trouve le fluide „ pomper (g•n•ralement un liquide). Il y a toujours deux galets enaction sur le tuyau , leur mouvement engendrant le d•placement du volume contenu dans letuyau entre les deux galets. Cette pompe pr•sente de nombreux avantages : en premier lieu
l’absence totale de pollution du liquide a pomper par le milieu ext•rieur puisque le tuyau,
choisi compatible avec le fluide, est •tanche bien que d•formable ; de m…me il n’y a pas defuite en sens inverse. Ensuite le d•bit, fonction du diam‚tre du tube et de la vitesse de rotation
du tambour, est tr‚s ais•ment r•glable depuis z•ro ou presque (un tour par minute…) jusqu’„plusieurs dizaines de litres par minute pour les gros diam‚tres. La mati‚re utilis•e pour letuyau est a choisir avec soin pour chaque application. Dans notre cas le silicone habituel est

fortement d•conseill• car rapidement attaqu• par le mercure qui se trouve ensuite pollu• pardes d•p‰ts noir‡tres.. Le VITON est par contre excellent dans l’emploi, aucune d•gradationn’•tant visible, m…me apr‚s un long usage. Toutefois son prix tr‚s •lev• nous a fait choisir le
NORPRENE qui se d•grade assez peu, apr‚s un temps d’utilisation jug• raisonnable, offrantainsi un excellent rapport qualit•/prix. Notons en passant qu’il est•galement possible d’utiliser (a titre de d•pannage) les pompes
peristaltiques en pompe „ vide simples : un vacuoscope (environ
50 centim‚tres cubes) est amen• a 20 millibars au bout d’unedemi-heure….pas vraiment rapide…. Avant d’abandonner lesujet passionnant que sont les pompes p•ristaltiques, nous ne
pouvons que conseiller la lecture du catalogue de la Soci•t•
BIOBLOCK qui donne une foule de renseignements sur ces
pompes et leurs accessoires, notamment les divers tuyaux. Poursuivons l’examen desconstituants de la pompe : les tubes de chute ainsi que de remont•e du mercure sont obtenus „partir d’un tuyau en acier inoxydable de diam‚tre int•rieur 2 mm., filet• sur son diam‚tre
ext•rieur (4mm.), directement viss• dans le corps de la pompe avec interposition d’un peu degraisse aux silicones ‘sp•ciale vide’(cf. BIOBLOCK).
De m…me pour le tube en NORPRENE sortant de la pompe p•ristaltique, simplement
gliss• sur le tube en acier de remont•e du mercure. D‚s „ pr•sent on notera la simplicit• desraccords entre les divers •l•ments avec, le plus souvent, un film MINCE (on ne beurre pas destartines…) de graisse aux silicones. Cette faˆon de faire, fruit de nombreux essais, estappliqu•e sur l’ensemble des diverses pompes que nous avons r•alis•es, m…me pour vide•lev• ; des graisses sp•ciales existant pour cette derni‚re application.
Par contre plusieurs essais malheureux nous ont rappel• qu’il faut proscrire de laconstruction de la pompe certaines mati‚res plastiques, particuli‚rement les polyamides(NYLON) qui, par suite de leur affinit• pour l’humidit• de l’air qu’elles absorbent jusqu’„ 3%de leur poids, se feront un plaisir de la restituer au pompage sous forme de vapeur d’eau
limitant fortement l’efficacit• de la pompe. Egalement ne pas utiliser de laiton ou autre tuyau
en cuivre, pourtant d’emploi si pratique, mais que le mercure va grignoter avec apparitiond’une forte pollution „ sa surface. Donc utiliser de l’acier, inoxydable de pr•f•rence…..
Telle quelle, le moteur tournant paisiblement „ 30 tours par minute, la pompe donne unvide variant entre 0,05 Torr avec un tube NORPRENE et du mercure usag• et ‘quelquechose’…(restons prudents) proche de 0,001 Torr avec du mercure tr‚s propre et tube VITON.
M…me dans le cas le plus d•favorable cela permet quantit• d’essais, notamment dans lazone de 10 „ 1 Torr, point de transition entre les pompes primaires et les pompes pour vide•lev•, comme nous le verrons ult•rieurement. L’emploi d’un moteur assurant l’autonomie dela pompe permet de se consacrer enti‚rement aux essais en cours, m…me si ce confort est
obtenu au prix d’un moindre vide limite au bout d’un certain temps.
Malgr• les limites inh•rentes „ ce genre de pompe nous lui devons beaucoup cot•apprentissage…deux exemples entre cent : comment r•cup•rer des billes de mercure tomb•es„ terre, entre les lames de parquet, au moyen d’une seringue m•dicale en guised’aspirateur…ou encore attendre (longtemps…) que le vide s’•tablisse, faute d’avoir raccord•
les tuyaux en sortie de pompe….passons….
Avant d’abandonner ces v•n•rables anc…tres il convient d’en montrer quelques exemples
remarquables : extraits de ‘La Science et la Vie’ de juillet 1920 deux mod‚les o• le relevage
du r•servoir de mercure s’effectue au moyen d’un ensemble manivelle-volant-poulies etc…
Mis a part la pr•sentation des pompes ‘barom•triques’, l’article d•crit l’ensemble despompes anciennes et actuelles (en 1920…), certaines, tr‚s efficaces, venant d’apparaŽtre ; etceci est d’autant plus int•ressant que nous connaissons leur d•veloppement futur.

En octobre 1934 un autre article fera „ nouveau le point sur l’•tat dela technique des pompes a vide….Nous avons vu plusieurs fois, dansdes brocantes, les deux revues …A ne pas laisser passer car ce sontdeux excellents documents sur l’•volution de ces mat•riels….
On trouvera page suivante le mod‚le utilis• par EDISON pourvider les lampes „ incandescence : c’est un peu plus simple…..
Ici le relevage du mercure est confi• aux mains d’un op•rateur qui
fait alternativement monter et descendre le r•servoir de mercure. En
fait nous avons regroup• l’ensemble des pompes utilisant du mercure
et des tubes barom•triques sous le vocable de ‘trompe a mercure’,alors que les deux exemples ci-dessus font plut‰t appel „ lacirculation du mercure dans divers volumes o• il comprime ou
d•place l’air a •liminer au lieu d’une simple chute en chapelet de la
trompe a mercure conventionnelle. Quoi qu’il en soit toutes ces
pompes ont en commun un nombre parfois impressionnant de tubes
en verre t•moignant de l’habilet• de leur r•alisateur.
Terminons par ce qui nous semble avoir •t• un chef d’œuvre
dans le genre : Vers 1875/1876 William CROOKES r•alise une
longue s•rie d’essais pour obtenir le ‘vide absolu’. Avec l’aide de
GIMMINGHAM (qui •tait un remarquable souffleur de verre) il
utilise une trompe avec un puis trois et, enfin, sept tubes de chute.
Ajoutant „ cela de nombreux perfectionnements de d•tails il arrive „descendre „ une pression de 10-8 atmosph‚re.

Les pompes volum•triques
Apr‚s l’entr•e en mati‚re via les trompes a mercure et les nombreux essais cons•cutifs, ildevient •vident que, comme la th•orie le pr•voit, le vide limite a esp•rer dans notre cas sera,
au mieux, voisin de 0,001 Torr donc insuffisant. Enfin le d•bit est faible et met la patience „rude •preuve….Ceci conduit „ deux •tapes dans le pompage d’un tube : une pompe primaire•tant charg•e d’abaisser rapidement la pression „ un niveau o• une pompe secondaire prendra
la rel‚ve pour parfaire l’op•ration…..Int•ressons nous „ la premi‚re pompe.
Parmi les multiples possibilit•s nous avons tout d’abord •t• tent•s par la classique pompe
a piston, r•miniscence, dans un autre genre, des machines a vapeur de notre p•riode ‘mod‚lesr•duits’ ; il y a bien longtemps….Suivant le sch•ma ci-apr‚s on reconnaŽt quelque chose
ressemblant „ un moteur a quatre temps pour automobile. La comparaison s’arr…te l„ : lessoupapes sont remplac•es par des clapets permettant l’admission et le refoulement de l’aird•plac• par le piston. La principale difficult• r•side justement dans la marche de ces clapets :ils ne sont pas pilot•s par un quelconque arbre „ cames, la d•pression et la compression
agissent seules sur eux pour obtenir leur ouverture. Vers les basses pressions (quelques Torrs)

les poids et r•sistance m•canique des clapets sont capables de s’opposer au libre passage del’air. Les poids et efforts doivent donc se limiter „ quelques grammes, grand maximum.
Un autre ennemi sournois se trouve dans le ‘volume mort’ : quel que soit
le soin apport• „ la construction il existe toujours quelques millim‚tres
cubes qui traŽnent ici ou l„ et sont, dans une pompe „ un •tage, amen•s en
fin de remont•e du piston „ une pression •gale „ la pression atmosph•riqueplus ‘quelque chose’ n•cessaire pour ouvrir le clapet d’•chappement.
Au cours de sa descente le piston va d•tendre le r•sidu d’air qui ne s ‘estpas •chapp• et, „ un certain moment, la pression sera enfin suffisamment
basse pour vaincre l’effort demand• pour forcer l’ouverture du clapetd’admission ; ceci limitant naturellement la pression minimale au niveau del’effort impos• par le clapet. Le volume mort peut …tre r•duit par uneconstruction soign•e amenant le piston pratiquement au contact du bas deschambres portant les clapets .( il restera toujours le volume des chambres)
Nous avons r•duit cet espace „ pr‚s d’un centi‚me de millim‚tre au moyen de roulements„ billes et a aiguilles pour les divers embiellages. Toutefois il restera toujours le volume deslogements des clapets : Apr‚s de multiples essais nous employons une bille de 6 mm. dediam‚tre avec un joint torique pour si‚ge cot• •chappement, un clapet en silicone (rescap•d’un d•tendeur de plong•e sous-marine…) cot• admission. Cette pompe est repr•sent•e dansses diverses •volutions.

Pour m•moire , un essai de clapets pilot•s par des •lectro-aimants, annulant les efforts „ un
moment soigneusement choisi du cycle, s’est r•v•l• un peu trop d•licat „ l’usage bienqu’assez efficace. Une pompe r•alis•e suivant ce principe est •galement repr•sent•e : on voit
les capots des •lectro-aimants en haut de la pompe, leur syst‚me de commande par capteur
optique de position •tant visible au niveau du vilebrequin.

Avec un al•sage de 32 mm. et une course de
25 mm. un vide de l’ordre de 6 Torrs est obtenu
en une „ deux minutes dans les diverses
enceintes utilis•es pour ces essais (50 „ 100
centim‚tres cubes) . Arriv• „ ce stade deux
points sont encore „ am•liorer : le vide atteint
qui est un peu ‘juste’ pour attaquer correctement
la pompe secondaire. Plus grave en pratiquel’effort a vaincre par le moteur d’entraŽnement
varie consid•rablement au cours d’un tour devilebrequin : durant la descente du piston celuici est le si‚ge de deux efforts antagonistes ; laface sup•rieure reˆoit un appui minime de lapart de la pression interne (d‚s que le pistoncommence a descendre), par contre la faceinf•rieure du piston est constamment soumise „la pression atmosph•rique. A la remont•e dupiston les choses s’am•liorent quelquepeu….mais la diff•rence d’effort entre mont•e etdescente du piston reste importante. La solution
de ces deux d•fauts se trouve dans l’emploi
d’une pompe a deux •tages dont lesmouvements seront d•cal•s de 180 degr•s. Ainsi
les efforts sur les faces inf•rieures des pistons secompenseront tr‚s largement, l’embiellage •tant charg• d’encaisser les efforts altern•s detraction et de compression. Enfin la mise en cascade des deux pompes permet d’obtenir unvide convenable pour l’attaque de la pompe secondaire. On retrouve ce qui pr•c‚de sur la vue
d’ensemble de la pompe qui, avec des clapets en silicone et billes •voqu•s plus haut, donne unvide limite un peu en dessous de 1,5 Torr. A l’usage, tournant imperturbablement „ 30 tours
par minute, cette pompe est particuli‚rement fiable et demande tr‚s peu d’attention. De plus

elle est tr‚s agr€able a regarder en fonctionnement….un petit air ‘r€tro’ qui r€compense desnombreuses heures consacr€es ƒ sa r€alisation…..
Dans la gamme des pompes primaires nous avons ensuite
envisag€ la d€sormais classique pompe rotative a palettes.
Bien qu’€tant €galement une pompe volum€trique r€gie parla loi de Boyle-Mariotte, elle substitue un simple mouvement
rotatif au mouvement alternatif de la pompe a pistons. Le
dessin ci-contre donne une id€e de sa constitution interne : unrotor, excentr€ par rapport au cylindre le contenant, est fendu
suivant son diam‚tre, une lame coulissant sans jeu dans cettefente. Au cours de la rotation le d€placement radial de lalame fait varier le volume, d’une part entre l’orificed’aspiration et la lame, et €galement entre la lame et l’orificed’€chappement. Pour peu que les fuites internes soient faibles
on voit que l’air est constamment aspir€ puis refoul€ par led€placement de la lame. En pratique les jeux, au demeurant tr‚s faibles, sont obstru€s par unmince film d’huile. Cette derni‚re est continuellement admise par un petit trou muni d’unrobinet pointeau, l ‘exc€dent €tant refoul€ par la palette qui racle la paroi du cylindre etexpulse un m€lange air/huile par la soupape.
Dans les petites pompes (notre cas bien sur) l’ensemble de la pompe est plac€ dans unbo‰tier rempli d’huile a faible tension de vapeur (ici BIOBLOCK type A, tension de vapeur
4x10-7 mm ƒ 20Š) , donc aucune possibilit€ de rentr€e d’air parasite. Pour peu que l’on placedeux pompes en cascade on obtient ais€ment un vide tr‚s inf€rieur ƒ 1 Torr, les meilleuresatteignant 0,001 Torr, soit un vide comparable ƒ celui des trompes a mercure, mais avec und€bit beaucoup plus €lev€ ; une dizaine de litres par seconde n’a rien d’exceptionnel…..
Avant d’aller plus avant il faut rappeler qu’elles furent r€invent€es par GAEDE au d€but
du si‚cle. ‘r€invent€es’ parce qu’elles rappellent beaucoup une pompe a eau dite ‘du Prince
Rupert’ vers 1650, elle m†me cit€e par Ramelli en 1588…Ceci n’enl‚ve rien au g€nie deGAEDE ƒ qui l’on doit €galement la pompe ‘ƒ escargot’, une petite merveille d’ing€niosit€
qui, avec son mercure tournant dans un tambour muni d’un hublot, vous a un petit air demachine a laver. Dans la foul€e il invente en 1915 la pompe a vapeur de mercure qui, repriseet am€lior€e par LANGMUIR , sera au cœur de tous les syst‚mes de pompage durant desd€cennies. Enfin il est €galement l’inventeur de la pompe mol€culaire dont nous aurons
l’occasion de reparler….Dommage qu’il soit mort mis€rablement en 1945 de dipht€rie et demalnutrition….Cette fin est a rapprocher de celle de F. HOLWECK, qui avait repris etam€lior€ sa pompe mol€culaire, tout aussi tragique et a peu pr‚s ƒ la m†me €poque.
Mais revenons ƒ notre pompe : Elle comporte deux €tages dont le rotor de 50 mm. dediam‚tre tourne dans un cylindre de 60 mm. avec des palettes de 20 mm . de large. Tournant
aux environs de 300 tours par minute elle am‚ne en cinq minutes une enceinte de 200
centim‚tres cubes ƒ 0,02 Torr , ceci €tant une sensible am€lioration vis a vis de la pompe a
pistons. Nous obtenons ƒ nouveau une pompe tr‚s fiable demandant un minimum d’entretien,tr‚s suffisante pour nos objectifs de d€bit et pression . Le corps de pompe proprement dit est
enferm€ dans un carter de 105 mm. de diam‚tre, rempli d’huile pour assurer l’€tanch€it€.
Des joints du type ‘a l‚vre’ €vitent les fuites sur l’arbre d’entra‰nement. Cet entra‰nement
est assur€ par un ensemble moteur/d€multiplicateur ramenant vers 300 tours minute la vitessed’un petit moteur €lectrique. L’emploi de courroies crant€es, associ€es ƒ des roues adapt€es ƒ
ce genre de courroies, serait a pr€f€rer au d€multiplicateur a pignons droits utilis€ dans notrecas. Le fonctionnement nettement moins bruyant facilitant le r€glage auditif de l’admission
d’huile par le robinet a pointeau , en €coutant les petits claquements de la soupape a billesoulev€e ƒ chaque passage du rotor sous la pouss€e du m€lange air/huile. Dans le cas pr€sent

le bon r€glage sera celui donnant le meilleur vide indiqu€ sur un manom‚tre de Pirani….Pas
assez d’huile donnant un vide insuffisant, un exc‚s provoquant des efforts inutiles sur lespalettes et un ralentissement de la vitesse de rotation….A ce propos il convient, avant misesous tension du moteur, de faire tourner le rotor manuellement sur un ou deux tours, afind’€vacuer le surplus d’huile qui peut avoir rempli la chambre et, €tant incompressible,
opposera un effort anormal au d€part de la pompe. Egalement un joint d’Oldham relie led€multiplicateur ƒ l’arbre de la pompe pour €viter un cintrage de l’axe du rotor cons€cutif ƒ
un effort lat€ral transmis par la pignonnerie du d€multiplicateur. Cela serait €galement
indispensable dans le cas d’emploi de courroies pour ne pas transmettre une composante detraction sur l’arbre de la pompe. Ce type de joint autorise des €carts d’alignement tout en€liminant le probl‚me €voqu€ ci-dessus. Pour m€moire le rotor passe ƒ 0,01 mm. de la paroi
des chambres, dans la zone situ€e entre les orifices d’admission et d’€chappement et ilconvient d’€viter toute cause de d€t€rioration par torsion ou traction….Un filtre s€parant l’air
et l’huile est plac€ au dessus de la pompe. En effet, au d€but du pompage, de petits geysers
d’huile ont la f‹cheuse habitude de sortir de la pompe…ce qui est du plus bel effet sur son
environnement si l’on n’y met pas bon ordre….

Au fond le rotor avec les deux fentes recevant les palettes pr€sentes au premier plan.
Si la pompe a palettes r€unit les qualit€s des pompes pr€c€dentes, a savoir le d€bit €lev€de la pompe a pistons plus un niveau assez bas obtenu de la pompe a mercure, il n’emp†cheque ce dernier vide est encore insuffisant pour l’emploi projet€. Notre objectif initial €tant devider un volume de 100 centim‚tres cubes pour l’ensemble tube plus canalisations, ce qui esttr‚s peu. Cot€ valeur du vide nous souhaitons obtenir mieux que 10-5 mb……Cette relative
impr€cision confirme bien notre d€sir d’un bon vide, au sens du d€but des ann€es vingt, sanspour autant pr€tendre aux 10-10 mb. des pompes turbomol€culaires actuelles. Ceci nous placelargement au dessous du vide des premiers Audions, ou encore des tubes ‘mous’ r€serv€s ƒ lad€tection. Donc il nous faut ƒ nouveau envisager la r€alisation de quelque chose de plus
performant, uniquement sous l’angle du vide limite. D€laissant les pompes ƒ vapeur demercure ou d’huile, le cot€ ‘belle m€canique de pr€cision’ nous a attir€ vers la pompe
mol€culaire : Comme d€jƒ mentionn€ elle est due ƒ GAEDE qui propose en 1912/1913 lemontage du croquis ci-dessous. On y trouve un rotor tournant rapidement dans une enceinteo• un vide pr•liminaire de quelques Torrs a d•j„ •t• obtenu. Les mol•cules d’air qui
rebondissent al•atoirement contre les parois reˆoivent une petite impulsion au contact durotor, ceci dans la direction du sens de rotation. Par suite elles sont incit•es a se diriger, parchocs successifs, vers l’orifice de sortie. Bien que tr‚s simple en apparence ce principe
impose une r•alisation m•canique tr‚s d•licate : la vitesse p•riph•rique du rotor doit …tre dum…me ordre de grandeur que la vitesse des mol•cules se d•plaˆant „ plusieurs centaines dem‚tres par seconde. Ceci oblige soit „ un rotor de grand diam‚tre tournant relativement
doucement, ou bien de plus petit diam‚tre mais tournant tr‚s vite. Si au d•but les pompes
tournaient entre 3000 et 10000 tours par minute, les r•alisations actuelles p•dalent aux
alentours de 100.000 tours minute. De ce qui pr•c‚de ond•duit ais•ment que les probl‚mes de paliers (roulements abilles) ou d’•quilibrage (vibrations) sont assez d•licats ar•soudre. Les jeux entre rotor et enceinte doivent …tre tr‚sr•duits pour ne pas offrir une •chappatoire aux mol•cules quitentent de revenir en arri‚re malgr• les sollicitations du rotor.
Un jeu de 0,02 „ 0,05 mm. (grand maximum) est la r‚gle.
Enfin le probl‚me de l’entraŽnement du rotor par un moteur
tournant forc•ment tr‚s vite n’est pas a priori •vident. Ces
probl‚mes m•caniques ont longtemps frein• le d•veloppement de ce type de pompe au profit
des pompes a vapeur de mercure ou d’huile qui n’ont pas d ‘•l•ments internes mobiles.
On doit toutefois „ Fernand HOLWECK, en 1923, un type de pompe mol•culaire tr‚s•volu• vis a vis du mod‚le originel. Ceci
est visible sur la vue en coupe qui permetd’appr•cier les principales innovations :D’abord la pr•sence de deux canauxh•lico•daux dans le stator et, surtout, lemoteur dont le rotor fait partie de la zone
de la pompe qui est sous vide primaire. Un
mince capot de m•tal non magn•tiqueassurant l’•tanch•it•, tout en laissant agir lechamp magn•tique du stator. La grande
longueur d•velopp•e des canaux donne sa
pleine efficacit• au principe des chocs
successifs tout en offrant un d•bitsatisfaisant. On trouve la description de ces pompes en 1923 dans ‘L’onde Electrique’ .
L’apport de Fernand HOLWECK „ la technique du vide est remarquable et permettra lar•alisation de tubes d•montables pour d’•ventuelles r•parations (changement du filament), un
pompage en permanence ne posant pas de probl‚me en raison de la grande fiabilit• de cettepompe. Apr‚s une •clipse de pr‚s de trente ans ce type de pompe est de nouveau revenu au
premier plan , surtout dans la version turbomol•culaire o• une turbine a aubes (analogue „ unr•acteur d’avion)pr•c‚de une pompe d•riv•e de celle que nous venons de voir.
Vis a vis des pompes a vapeur de mercure ou d’huile on appr•cie l’absence der•trodiffusion de vapeur polluante vers l’enceinte a vider. Egalement le vide obtenu est tr‚sbas et limit•, en principe, uniquement par le d•gazage des mat•riaux constituant la pompe,
pour peu que le vide pr•liminaire soit suffisamment bas. A notre niveau le vide a esp•rer sera
•galement d•pendant de la premi‚re pompe, la pompe a palettes •tant ici satisfaisante.
Va donc pour une pompe mol•culaire….Oui mais….il apparaŽt vite que les paliers ou lemoteur plac•s dans l’enceinte sous vide posent probl‚me…Apr‚s •valuations des diverses
objections (et de nos possibilit•s…) le principe d’un rotor en porte „ faux en bout de l’arbremoteur est retenu suivant les vues de d•tail ci-dessous. Choix fait apr‚s •tude attentive descatalogues ou notices techniques des Soci•t•s r•alisant du mat•riel pour l’industrie duvide…BALZERS-VEECO-SOGEV. S’il y a un large foss• entre le mat•riel actuel et nos
objectifs, ce n’est pas une raison pour ne pas s’informer et…garder les pieds sur terre.
En fait la premi‚re op•ration consiste a trouver un moteur de petite taille capable detourner „ plus de 10000 tours minute et entraŽnant un rotor peu charg•, puisque l’air, d•j„rar•fi•, offre peu de r•sistance „ la rotation. Une possibilit• r•side dans la reconversion desventilateurs miniatures utilis•s dans le mat•riel aviation. La place leur •tant chichement
attribu•e ils sont oblig•s de tourner tr‚s vite afin de compenser leurs petites dimensions pourbrasser un volume d’air satisfaisant. Aliment•s en triphas• 400 Hz. leur consommation est
g•n•ralement assez •lev•e pour atteindre les 15000 ou 20000 tours , l’air opposant une forter•sistance „ ces r•gimes au d•placement des ailettes du rotor. Quelques exemples : 27 volts
triphas•s pour les 9000 tours du ventilateur diam‚tre 25 mm. dans l’•metteur-r•cepteur
ARC44 ; 115 volts toujours triphas•s dans le Collins 618T qui monte „ 20000 tours ; enfin
21500 tours avec 40 volts pour les ventilateurs de la Soci•t• Franˆaise L.M.B.

Le cœur de la pompe mol•culaire : le rotor („ gauche) et les deux stators coniques.
Dans notre application on peut tabler sur une sensible r•duction de la consommation suite„ la diminution des frottements •voqu•s plus haut. Par contre on peut s’attendre „ un d•gazage
notable des produits d’impr•gnation des bobinages….Ceci nous ram‚ne au douloureux
souvenir d’un excellent moteur diphas• Sadir-Carpentier, r•cup•r• dans les ‘surplus’, qui
acceptait sans broncher de tourner „ 24000 tours (ou a peu pr‚s….’glissement’ oblige) sous
400 Hz. au lieu des 3000 tours sous 50 Hz de son utilisation normale. Toutefois l’animalsentant „ plein nez l’impr•gnation de ses bobinages il fut d•cid• de le faire d•gazer sousvide…la suite sera moins heureuse….une malencontreuse panne de la r•gulation thermique del’enceinte sous vide qui s’emballe, et le malheureux moteur d•gaze pour de bon, calcin• „point…Ce probl‚me de d•gazage, commun „ tous les types de moteurs envisages devenantpr•occupant, nous avons finalement r•cup•r• un moteur fabriqu• par la Soci•t• PRECILEC,
bien connue pour ses excellents ‘synchros-r•p•teurs-selsyns’. La gamme comprend aussi

POMPE MOLECULAIRE

divers moteurs tournant „ vitesse •lev•e, souvent employ•s dans la technique du vide, leurimpr•gnation est donc tout naturellement adapt•e „ notre projet….Un souci de moins….
Un autre point critique concerne les roulements „ billes qui sont tr‚s sollicit•s : si le faible
poids du rotor en aluminium implique de faibles charges tant statiques que dynamiques, ilreste la vitesse de rotation „ 24000 tours par minute qui limite le choix, du moins dans lesfabrications standard. Nous avons finalement opt• pour des 608 de S.N.R, indiqu•s commepouvant accepter un maximum de 31000 tours minute. Comme il persiste toujours un l•ger
jeu, surtout dans le sens axial, il serait pr•f•rable d’utiliser des roulements a contacts obliques,
avec pr•charge r•glable, analogue au type RA8220 de la Soci•t• R.M.B, dont le prix reste tr‚s
acceptable. Toutefois, dans notre cas o• l’axe de la pompe est vertical, l’utilisation deroulements courants s’est av•r•e satisfaisante, seule une l•g‚re vibration autour de 4000/5000
tours •tant perceptible, les choses s’apaisant au del„. Un autre point important concerne lagraisse lubrifiant les roulements : il existe de nombreuses graisses pour la technique du vide,mais la plupart sont destin•es aux applications statiques et ne conviennent pas forc•ment aux
pi‚ces en mouvement. Nous utilisons finalement de la graisse pour haute vitesse GV de S.N.R
qui, de plus ne d•gaze pas de mani‚re appr•ciable „ notre niveau, m…me chauff•e vers 60
degr•s aux environs de 1 Torr, ceci •tant dans la moyenne de notre vide pr•liminaire.
Enfin le rotor doit …tre parfaitement •quilibr•, toutes les s•quences d’usinage •tant pr•vues
pour obtenir une concentricit• rigoureuse d‚s le d•part car il est pratiquement impossible, „notre niveau, d’•quilibrer un ensemble rotor pompe/rotor moteur. De plus la pr•cision descotes ne donne pas droit „ l’erreur. Pour alimenter le moteur un g•n•rateur 400 Hz. triphas•
est r•alis• suivant un sch•ma classique. Un oscillateur a r•seau d•phaseur 3x120Š attaque trois
amplificateurs •quip•s de TDA2003. L’imp•dance de sortie de ces amplificateurs (quelquesohms) est adapt•e au moteur via destransformateurs sur pots de ferrite. La mont•e enr•gime •tant assez lente (2 minutes pour lastabilisation „ 24000 tours) elle s’accompagned’une relative surcharge du g•n•rateur triphas•et, par suite, d’une abondante production decalories •vacu•es par un radiateur et unventilateur. Une fois le synchronisme 400
Hz./24000 tours •tabli il est possible de r•duire la
charge des amplificateurs au moyen (rustique…)
de l’introduction d’un trio de r•sistances en s•rie
avec les enroulements du moteur. Unephotographie a pr•sent• les •l•ments internes dela version finale de la pompe. Le rotor de 60 mm.
de diam‚tre, conique, tourne entre deux stators
portant les canaux h•lico•daux. L’assemblage dutout donne un bloc diam‚tre 100 sur une hauteurde 150 mm. dans lequel un compte tours,
incorpor• dans la base, permet de suivre le bonfonctionnement de la pompe : mont•e enr•gime….synchronisation.
R•sultat de ces
nombreux essais de diverses pompes, on voit,r•unies sur un support commun, les deux pompes volum•triques (a pistons et a palettes),reli•es, „ travers un robinet, „ un petit r•servoir de vide. Ainsi le vide pr•liminaire est obtenu
de l’une ou l’autre pompe, la pompe mol•culaire prenant la suite. Le r•servoir de vide, isol•en amont si le robinet est ferm•, donne une autonomie suffisante pour se passer des pompes

primaires, une fois l’ensemble convenablement €vacu€. Un manom‚tre (jauge de Pirani)contrŒle en permanence le niveau du vide pour, le cas €ch€ant, relancer la pompe primaire si
la pression remonte trop.
Dans la pratique la pompe mol€culaire fonctionne d’autant mieux que le vide pr€liminaire
est maintenu ƒ la faible pression (0,02 mb.) de la pompe a palettes. A l’inverse elle perd touteefficacit€ si la pression remonte trop et ‘d€croche’ vers 10 ƒ 12 mb. Ce qui laisse une marge…
De m†me la vitesse de rotation de la pompe a palettes a une influence sensible sur le vide
obtenu : si son premier €tage est capable de donner une pression de l’ordre du millibar d‚s
150 ƒ 200 tours par minute, gr‹ce aux joints d’huile qui assurent une bonne €tanch€it€, lasituation est diff€rente pour le deuxi‚me €tage, a vide plus €lev€ . Ce dernier n’utilisant pas dejoint d’huile, l’€tanch€it€ est seulement obtenue par les faibles jeux entre rotor-paletteschambre. Cela donne une conductance entr€e-sortie r€duite qui est acceptable puisque ladiff€rence de pression est, tout au plus, d’un millibar. Encore faut-il que les palettes tournent
assez vite pour compenser ces fuites naturelles : vue sous cet angle, notre pompe qui tourne
vers 300 tours par minute se h‹te lentement compar€e aux pompes commerciales qui tournent
sensiblement plus vite (vers 500/600 tours par minute). Mais nous avons d€jƒ €voqu€ lesbruits de pignonnerie de notre d€multiplicateur….Aussi 300 tours seront d€cr€t€s ‘bons’.

MANOMETRES
Avant de d•crire les divers manom‚tres que nous avons utilis•s, il faut pr•ciser les limitesde leur utilit• pratique:
Leur principal emploi r•side dans le contr‰le de la pression obtenue des diverses pompes
au cours de leur mise au point, plut‰t que de la mesure du vide au cours du vidage d'un tube.
En effet cette derni‚re op•ration peut, dans une large mesure, …tre autocontrol•e parobservation du tube (lueurs bleuatres de l'ionisation de l'air r•siduel) ou mesure du courant
ionique, le tube •tant utilis• comme ‘jauge’ en fin de pompage. Il faut •galement
constamment penser qu'un manom‚tre, quel qu'il soit, repr•sente un volume compl•mentaire avider, ceci •tant a •viter, surtout dans la r•gion des basses pressions. Par contre lacomparaison entre diverses pompes passe obligatoirement par l'utilisation de manom‚tres
plus, le cas •ch•ant, une enceinte plus ou moins volumineuse afin de connaŽtre le d•bit de lapompe en cours de mise au point.
Toutefois le pompage d'un tube mettant en oeuvre une succession de deux pompes (videpr•liminaire, vide final) une zone de transition entre les deux sera observ•e. Cette pression,
situ•e aux alentours d’un Torr, une fois atteinte et d•termin•e par un manom‚tre relativement
simple, permet la mise en marche de la pompe mol•culaire; ceci justifiant l'emploi d'unmanom‚tre interm•diaire. Voyons donc les divers manom‚tres utilisables dans notre cas:-Manom‚tres hydrostatiques: Descendants du barom‚tre de TORRICELLI ils couvrent lagamme 760 a 1 mm de mercure, en deux mod‚les facilement r•alis•s a partir d'un bout detube en verre……… Le premier est on ne peut plus simple…..
Un tube vertical reli• „ la canalisation de vide, une petite cuvette
remplie de mercure….c'est tout. Tr‚s robuste pour peu que le tube soit
d'un diam‚tre raisonnable (5 a 8 min ext•rieur); de m…me ne pas utiliser
un tube trop petit pour •viter les probl‚mes de capillarit• ou de‘collage’ du mercure aux parois. Etalonnage naturellement en mm demercure (Torr) avec une simple r‚gle, une l•g‚re am•lioration de lapr•cision sera apport•e en tenant compte de la pression atmosph•rique
locale en consultant le minitel sur 3615 METEO. Le mercure s'•l‚vedans le tube a mesure que la pression diminue pour plafonner vers 760
mm bien sur. Ce tr‚s rustique instrument sera utilis• pour suivre labonne marche d'une pompe primaire ou •talonner des manom‚tres plus
modernes (et moins encombrants)… La pr•cision n'est pas tr‚s grandea moins d'apporter des corrections
qui nous •loignent du but a atteindre.
Ensuite nous trouvons le manom‚tre
tronqu• du croquis ci-contre. Gu‚replus compliqu• que le premier il sera
obtenu d'un simple tube, recourb• en forme de U et bouch•„ une extr•mit•. Rempli de mercure, en veillant „ ne pas
laisser la moindre bulle d'air en haut de la branche obstru•e(ce qui est plus facile a dire qu'a obtenir en pratique) il sera
employ• en gros entre 40 et 1mm de mercure avec unepr•cision acceptable Le mercure colle au fond du tube
obtur• jusqu'au moment o•, la pression diminuant, ilcommence a descendre tout en remontant dans l'autre
branche. La faible pression existant dans la canalisation devide exerce une pouss•e sur le mercure de la branche dedroite, cette pouss•e •tant •quilibr•e par le poids de la partie gauche du manom‚tre. La
diff•rence des niveaux dans les tubes indique la pression ; avec un vide parfait le niveau dansles deux tubes serait le m…me. ..en th•orie. En pratique, dans notre cas, il y a toujours une
microscopique bulle d'air qui traine quelque part au moment du remplissage en mercure etlimite vers un Torr la pression minimum mesurable. De m…me ce manom‚tre n'appr•cie pas
du tout les brusques rentr•es d'air qui font remonter a vive allure le mercure dans la branchede droite, faˆon "coup de b•lier", capable d'•clater le fond du tube. En fait ce manom‚tre estd'une utilit• restreinte, son seul emploi r•el •tant l'•talonnage de la zone basse pression du
manom‚tre suivant qui couvre 1’intervalle de 2 ou 3 Torrs jusqu'aux 760 Torrs de la pression
atmosph•rique courante.
Manom‚tre avec capteur de pression ‘tout silicium’
Ici nous passons des ann•es 1600 (1647 pour …tre pr•cis, date de l'ascension au Puy deD‰me „ la demande de PASCAL pour v•rifier la pesanteur de 1'air suite aux travaux de
TORRICELLI),……. „ nos jours.
Implant•e sur une puce de silicium une fine membrane se d•forme sous l'action de lapression appliqu•e et, par le jeu de l'effet pi•zo-r•sistif, d•livre une tension variant encons•quence. Ce capteur mont• dans un pont de Wheatstone donne une tension variant
d'environ lOmV./millibar; cette tension, d•ment amplifi•e, •tant l’image m…me de la pression
a mesurer.
Les choses ne sont toutefois pas aussi simples qu'il y parait de prime abord, de s•v‚res
probl‚mes de stabilisation en temp•rature et tension •tant „ prendre en consid•ration.
La revue "ELEKTOR", pour ne citerqu'elle, a consacr• plusieurs articles „ cesujet: Septembre 1981 sur le capteur
LX0503A de National et, en Novembre 1986,
sur le KP1O1A de R.T.C. Un kit bas• sur cedernier article, propos• par la St•
SELECTRONIC, est le coeur du manom‚tre
montr• ci-contre. Une fois soigneusementr•gl• et •talonn• ce petit appareil s'est r•v•l•
extr…mement pr•cieux pour tous les essais depompes "primaires". Donnant la pression en
millibars (Torr x 1,333= mb) son afficheur
LCD est d'une utilisation bien plus
confortable que les colonnes de mercurepr•c•dentes qui seront seulement utilis•espour l'•talonnage. Seule diff•rence parrapport au montage d'origine son •talonnage
sera effectu• d'abord sur les pressions
voisines de z•ro (d•but de la gamme) au lieu
de la zone "1013mb" qui nous int•resse•videmment moins. La pr•cision est
remarquable, meilleure que 1%. sur toute la
gamme, donc tr‚s sup•rieure „ nos besoins r•els. Seule ombre au tableau: arriv• „ 3 ou 4mb
l'affichage passe directement „ 00 pour les pressions inf•rieures; mais il est vrai que nous
sommes en limite du capteur et les d•rives des divers amplificateurs, m…me bien r•gl•s,
rendent d•licate la mesure d'aussi basses pressions. Afin d'appr•cier des pressions plus basses
il nous faut changer encore une fois de principe de mesure et aborder les manom‚tres bas•ssur la variation du flux thermique en fonction de la pression „ mesurer. Le principe, indiqu•pour la premi‚re fois en 1906 par PIRANI (ing•nieur Italien travaillant chez Siemens et
Halske), utilise la variation de r•sistance d'un fil plac• dans une enceinte sous vide.
Quelques exemples de jauges sont visibles cicontre ; un mod‚le m•tallique, donc tr‚s robuste,
voisine avec deux autres r•alis•es en verre. Le
connecteur •lectrique de ces jauges montre aussi
quelque diversit• : si deux jauges sont munies duconnecteur habituel „ deux broches, la troisi‚me est
aliment•e par une douille copie conforme des‘ampoules cadran’ des postes radio…..On trouve detout dans les ‘surplus’….Il suffit de regarderattentivement. Revenons „ nos jauges : on y trouve un fil tr‚s fin, dans l'axe du tube, uncourant, maintenu constant, traverse ce fil et en •l‚ve sensiblement la temp•rature, jusque vers
100 „ 150 degr•s. Cette temp•rature se stabilise „ un niveau qui d•pend des •changes par :rayonnement calorique direct vers l'ampoule - conduction thermique par les connexions
terminales - convection vers l'ampoule en utilisant le gaz de remplissage comme v•hicule duflux thermique (conductivit• thermique). La convection est d'autant plus faible que la pression
diminue, ceci •tant sensible dans l'intervalle de 1 „ 10-3 Torr, par suite le fil chauffe encore
plus pour atteindre un nouvel •quilibre qui se traduit par des variations de r•sistance mises en•vidence sur un pont r•sistif pr•-•talonn• pour des valeurs autour de 150 ohms. Ce principepr•sente certaines analogies avec la mesure des puissances hyper-fr•quences dans un
bolom‚tre (baretter ou thermistance). Dans les deux cas on place l'•l•ment sensible dans une
branche d'un pont aliment• par une tension ajust•e afin d'•quilibrer les deux branches;
l'application de la grandeur a mesurer provoque un d•s•quilibre que l'on appr•cie sur legalvanom‚tre. Ce principe, au demeurant tr‚s simple, se d•cline en de nombreuses variantes
plus ou moins complexes, notamment dans les instruments capables de mesurer quelques
microwatts hyperfr•quence avec une faible marge d'erreur.A notre •chelle il convient de faire
simple et pratique d'autant qu'il s'agit d'appr•cier le degr• du vide obtenu, plut‰t que depr•tendre „ une mesure tr‚s pr•cise hors de nos possibilit•s.
L’•tendue de mesure de ce type de jauge va, approximativement, de 1000 mb „ 10-3 mb.
Avec toutefois les restrictions suivantes : au dessus de 50 mb. La sensibilit• du pont est
presque nulle, l’indicateur d’•quilibre ne d•viant pratiquement pas car, la convection de l’air
contenu dans la jauge •tant •lev•e, la temp•rature du fil, donc sa r•sistance, reste stable; d'ou
limitation d'emploi "en haut". Apr‚s une zone de transition vers 20mb les choses bougent
rapidement pour atteindre un maximum de sensibilit• „ partir de 1mb d•but de la gamme"utile". Vers la fin de la gamme, aux environs de 10-2mb on constate de nouveau un
ralentissement des d•placements de l'aiguille dugalvanom‚tre en fonction de la pression.
A ce stade le flux thermique, entre le fil chaud etla paroi de l'enveloppe, devenant tr‚s faible lesvariations de pression ne sont plus mises en•vidence car la valeur de la r•sistance du fil est
pratiquement constante. Donc limitation d'emploi"en bas"...la courbe ci-contre donne l'allure desvariations que nous venons d'•voquer. Le choix
des •l•ments du pont est effectu• apr‚s mesure dela caract•ristique temp•rature/r•sistance sur desjauges de construction m•tallique ou "tout verre" d'origine inconnue... .Les courbes ont •t•relev•es „ 20-50-75-100 degr•s et sont extrapol•es pour un fonctionnement „ 125 degr•s,temp•rature moyenne d'utilisation cit•e par les "bons auteurs". On notera toutefois que lesdescriptions des montages de DUNOYER(voir plus loin) •voquent le fonctionnement
allant du rouge sombre au rouge cerise suivant
la nature du m•tal du filament avec destemp•ratures pouvant d•passer 500 degr•s.
Le manque de lin•arit• du mod‚le "verre"
est probablement du „ la rusticit• des moyens
de mesure de la temp•rature (casserole d'eau
plus thermom‚tre ordinaire...) alors que lamesure de la r•sistance par un ohm‚tre digital„ faible courant traversant la jauge est plus
digne de foi. Tous calculs faits cel„ nousam‚ne „ un pont constitu• de 3 r•sistances
fixes de 120 ohms plus notre jauge travers•epar un courant qui, par effet Joule direct,
am‚ne •galement sa valeur „ 120 ohms. Apr‚squelques mesures sur les jauges ce courant sesitue aux alentours de 46 mA., soit quelques
5,5 volts aux bornes de la jauge et le double (11v) au sommet du pont. Une alimentation
stabilis•e suivie d'un potentiom‚tre multitours de r•glage du z•ro compl‚tent le sch•ma sansoublier un microamp‚rem‚tre (0 „ 100 microamp‚res R interne 3000 ohms) dans la diagonale
du pont (prendre un instrument avec un cadran d'une bonne taille...). Comme on vient de levoir tout ceci est assez rustique puisque nous n'avons pas pr•vu une deuxi‚me jauge, scell•esous vide, pour compensation, le seul r•glage •tant celui du z•ro apr‚s quelques minutes destabilisation tant thermique qu'•lectrique. A ce propos on ne peut qu'admirer le travail deLouis DUNOYER qui se d•battait entre un pont a fil (au lieu d'un potentiom‚tre multitours
banal de nos jours) et une batterie de 6 volts 160 Amp‚res (bigre...) pour une s•rie de mesurestr‚s pr•cises dont il rend compte dans la revue LE VIDE en Mars et Mai 1949.
Notre but •tant tout autre, le montage s'est r•v•l• suffisantdans l'emploi: Deux •chelles de mesure sont pr•vues, lapremi‚re servant essentiellement au tarage du z•ro avant miseen service. Les r•sistances 120 ohms seront choisies aussi
stables que possible afin de ne pas varier (par •chauffement)
durant la mesure. La pr•cision n'est pas critique, 5% suffisentamplement puisque l'•talonnage final sera effectu• suivant les
indications du microamp‚rem‚tre par rapport „ un •talon
externe. Dans ces conditions nous relevons un courant de 100
microamp‚res pour 5 Torrs (6,5mb) en fin de la premi‚re•chelle, 20 micro-amp‚res pour 3 Torrs et 90 microamp‚res „10-3 Torr sur la seconde •chelle. Ces deux derni‚res valeursappellent quelques remarques: Le niveau 3 Torrs correspond au vide primaire, obtenu avec
une pompe a deux pistons, „ partir duquel est lanc•e la pompe mol•culaire qui peutvalablement entrer en action. 10-3 Torr constitue la limite estim•e du vide (restonsprudents...) d•cel• par la jauge, ceci par comparaison avec un tube a d•charge dont le courantd'ionisation (quelques milliamp‚res au d•part) d•croit „ mesure que la pression baisse pour se
couper brusquement en dessous de 3 microamp‚res dans le tube. De toutes faˆons nous
arrivons „ la limite th•orique de ce capteur de pression, au del„ il faut passer aux jauges"triodes" a cathode chaude. Comme pr•visible „ l'examen de la courbe vue plus avant, led•placement de l'aiguille du microamp‚rem‚tre au dessus de 80 microamp‚res devient tr‚s

lent, ceci correspondant grosso-modo „ 10-2mb. Si ce genre de manom‚tre n'est en aucun cas
lin•aire aux deux extr•mit•s de sa gamme, il pr•sente par contre divers avantages d•cisifs
dans notre emploi: Couverture globale de la gamme des pressions a partir desquelles nous
pouvons utilement activer le tube triode en cours d'•laboration (allumage prudent dufilament...d•gazage des •lectrodes.. etc.). Faible volume interne n’allongeant pas inutilement
la dur•e du pompage. Grande robustesse vis „ vis des rentr•es d'air accidentelles sans risquerde griller le filament comme cela serait le cas d'une jauge triode.
Cette derni‚re remarque est a rapprocher de la temp•rature relativement basse choisie pourpoint de fonctionnement (environ 120 degr•s) au lieu des 150 „ 300 degr•s parfois cit•s et qui
auraient demand• nettement plus de puissance dissip•e dans notre fragile filament.
Hormis l'emploi d'une jauge a fil chauff•, il est possible d'utiliser une thermistance enforme de perle de petites dimensions (diam‚tre de 1'ordre du millim‚tre), des pr•cautions•tant toutefois a prendre en raison de sa structure plus ramass•e vis a vis d'un fil, certes fin
mais long de plusieurs centim‚tres. Le principe est le m…me, le montage final pouvants'inspirer des ponts de mesure hyperfr•quence d•j„ •voqu•s (voir •galement la revue LE
VIDE en Janvier-F•vrier 1964). En Novembre 1948 la revue ‘Le Haut Parleur’ donne d•j„ unsch•ma (simplifi•) de cette application.
Derni‚re famille de manom‚tres a notre port•e, voyons ceux faisant appel „ l'ionisation:
Nous d•buterons par les plus simples indiff•remmenr appel•s "manom‚tres a d•charge" enrappel de leur principe, "voyant" pour leurluminosit•, ou enfin plus simplement "tubeen T" en raison de leur forme . D•riv•s dutube de GEISSLER il sont, en gros,utilisables entre 10 et 10-3mb, l'ionisation
du gaz (de l'air le plus souvent) diminuant
avec la pression. Rappelons que c'est ce
type de manom‚tre qu'utilisait Monsieur
MIGNET pour suivre le pompage de ses
triodes. Il est possible de les alimenter par
une tension continue ou alternative, bienque dans ce dernier cas 1 'observation soit
moins commode suite au d•doublement deszones lumineuses. Ne pas oublier que ces manom‚tres font appel a des tensions •lev•es, donc
dangereuses Toujours pr•voir une r•sistance en s•rie d'environ 100000 „ 150000 ohms pourlimiter le courant, sinon, pour les pressions sup•rieures „ 0,5mb., la puissance dissip•e dans letube arrache des mol•cules de m•tal qui se vaporisent sur les parois et provoquent un d•p‰tg…nant l'observation. De toutes faˆons le courant diminue beaucoup vers les basses pressions
ce qui rend n•gligeable la chute de tension au moment ou le tube se d•samorce fauted'ionisation suffisante. On note environ 3 microamp‚res juste avant la coupure (soit 0,45 voltde chute dans une r•sistance 150000 ohms) pour une alimentation sous 1500 volts d'un tube
avec deux •lectrodes distantes de 8 centim‚tres. Avec une tension encore plus •lev•e (noussommes all•s jusqu'„ 4000 volts) on obtient des courants l•g‚rement plus •lev•s, mais avec
des risques (T.H. T.. !..) encore accrus Donc ce manom‚tre sera utilisable jusque vers 103mb., limite d•finitive de la d•charge qui n'est d'ailleurs plus visible mais constat•e sur lemicro-amp‚rem‚tre mont• en s•rie. Principal avantage: tr‚s robuste, ne craint pas les rentr•esd'air brutales. Cot• inconv•nients: un volume plus ou moins important a vider a seule fin deconnaitre la pression. Par exemple nous utilisons un tube en T dont le volume int•rieur (96centim‚tres cubes) est sup•rieur „ celui d'une classique triode TM (environ 85 centim‚trescubes), ce qui peut allonger abusivement la dur•e du pompage. Egalement on ne peutqu'estimer tr‚s approximativement la pression sans pr•tendre „ une mesure pr•cise. En faitnous utilisons ce manom‚tre uniquement pour la mise au point d'un ensemble de pompes poursuivre la baisse de pression jusqu'au moment ou le courant cesse dans le tube puisque,rappelons le: la valeur exacte de la pression ne nous int•resse pas, nous la souhaitons
seulement la plus faible possible.
Dernier manom‚tre, et le plus sensible, notre triode elle m…me.
Pour peu que le pompage ait abaiss• la pression a mieux que 10-3mb. il est possible
d’alimenter le tube pour observer la descente du courant ionique au fur et „ mesure que le vides'am•liore. Toutefois ceci suppose que le filament ait d•j„ •t• (d•licatement) allum• pour led•gazer.. De m…me il est souhaitable d'avoir d•j„ chauff• le verre de l'enveloppe...la plaque..
la grille...pour en chasser les gaz occlus. Egalement il est souhaitable de limiter le courant
electronique „ une valeur faible (l mA. par exemple) en contr‰lant soigneusement latemp•rature du filament. Cette valeur du courant •lectronique est nettement inf•rieure „ celledes jauges triodes habituelles (environ 10 mA.) maisnous devons m•nager a cet instant notre pr•cieux
filament. Aliment•e suivant le montage ci-contre
notre triode nous permettra d'estimer le vide obtenu „partir des relations liant les dimensions g•om•triques
du tube et les divers courants. De nombreux auteurs
se sont pench•s sur ce probl‚me des le d•but de la"T.S.F" La revue LE VIDE a souvent consacr• delongs articles a ce sujet, le plus souvent dans le but d'obtenir la pr•cision requise par 1 '•lectroniqueactuelle. De bons exemples sont •galement dans le"Trait• Pratique de Technique du Vide"(GEP 1958) ,au chapitre "Mesure des basses Pressions" qui d•critbien le sujet Plus proche de notre probl‚me J.
GROSZf.OWSKI donne (en 1927) dans "Les lampes
a plusieurs •lectrodes et leurs applications" des•l•ments de calcul du vide obtenu, a partir desmesures effectu•es sur le tube en essai: pour undiam‚tre de plaque 1cm. et Vp 220v Vg -2v on doit
avoir 0,3 microamp‚re maximum. Soit un vide de 0,8 10-6mm. de mercure. Dans "Le vide
pouss• au laboratoire et dans l'industrie" G. GRIGOROV et V. KANEV donnent •galement
une vue g•n•rale de cette question. Finalement nous prendrons comme guide H.
B‘RK‘USEN qui •tudie le sujet dans "Les tubes a vide et leurs applications" (tome 1).
Avant, un bref rappel de l'origine du courant ionique n'est peut-…tre pas inutile. Dans une
enceinte remplie d'air les mol•cules se d•placent dans tous les sens, avec une grande vitesse,en s’entrechoquant ou rebondissant contre les parois. La distance moyenne entre deux chocs
successifs est appel•s "libre parcours moyen". Si la pression baisse le nombre de mol•cules
baisse et leur probabilit• de rencontrer une autre mol•cule diminue d'autant. Sous despressions tr‚s faibles les collisions auront pratiquement uniquement lieu contre les parois ‘la pression atmosph•rique le libre parcours moyen sera de 10-5 centim‚tre, pour passer „ 6,3
centim‚tre „ 10-3millibar. Si un centim‚tre cube d'air "atmosph•rique" contient 27x10
puissance 18 mol•cules, il en reste encore 27 milliards „ la pression (!) de 10-6 millibar.
La faible probabilit• de rencontre entre mol•cules est due „ leur tr‚s petite taille (diam‚tre
3,7 10-8 centim‚tre) ce qui les rend absolument minuscules vis „ vis des dimensions

habituelles des enceintes sous vide.
Dans un tube triode courant, les •lectrons rapides, puisque suffisamment acc•l•r•s par lepotentiel de la plaque, traversent le gaz rar•fi• et produisent des ions positifs au moment de lacollision avec les mol•cules. Par suite une •lectrode n•gative attirera ces ions positifs etdonnera un courant proportionnel au nombre de collisions, li• au nombre de mol•cules, donc
„ la pression. Il faut •videmment que le potentiel de l'•lectrode attirant les •lectrons lesacc•l‚re assez pour d•passer nettement le potentiel d'ionisation du gaz consid•r•. Ceci
explique pourquoi on alimente les tubes •lectrom‚tres sous faible tension afin de ne pas fairenaŽtre ce courant grille. Partant de l„ on d•termine un facteur de vide V=I ionique/I•lectronique qui est une mesure directe du degr• de vide atteint. Les dimensions g•om•triques
du tube, notamment le diam‚tre de la plaque dans notre cas, sont a prendre en compte. A ce
point nous ne pouvons mieux faire que de reproduire
un passage du livre de H. BARKHAUSEN qui date,dans sa premi‚re •dition, des ann•es 1920. "I
ionique/I •lectronique =0,001 signifie en fait qu'unpour mille, en moyenne, de tous les •lectrons allant
du filament „ l'anode rencontre une mol•cule de gaz.
Tous les autres passent sans emp…chement. Cela
veut dire que le libre parcours moyen des •lectrons
dans le gaz est mille fois plus grand que le trajetr•ellement parcouru, qui, dans les amplificatrices aplaque cylindrique de 1cm. de diam‚tre est de un
demi-centim‚tre. A la pression atmosph•rique, le libre parcours moyen est •gal „ 10-5
centim‚tre environ et il augmente proportionnellement „ la diminution de pression. Un libre
parcours de 1000x0,5 centim‚tre sera donc atteint pour une diminution de pression dans lerapport 10-5/1000x0,5, c'est a dire pour 2.10-8 atmosph‚re ou 760x2x10-8=1,5x10-5mm. demercure. ". Il donne, par ailleurs un moyen simple de mettre en •vidence le courant ionique en
abaissant progressivement la tension (positive au d•part) appliqu•e „ la grille, unrenversement du sens du courant sera un indice de la pr•sence du courant ionique. On observe
toutefois que le vide estim• par les mesures pr•c•dentes sont souvent quelque peu"optimistes" par rapport „ celles effectu•es avec une jauge de Mac L•od qui sert de r•f•rence„ ce niveau.
Il est possible d'am•liorer nettement la sensibilit• de la jauge triode de base; en inversant
les tensions appliqu•es „ la plaque et „ la grille. Dans ce dernier cas les •lectrons atteignent lagrille (positive) apr‚s une s•rie d'oscillations autour d'elle, ce qui allonge leur parcours et, parla m…me, leur probabilit• de rencontrer une mol•cule, d'ou am•lioration de la sensibilit•.
Toutefois cela peut amener la production d'oscillation sur des fr•quences tr‚s •lev•es(oscillations de BARKHAUSEN ) qui vont perturber la mesure.
Si la mesure du courant ionique (une fraction de microamp‚re), n'•tait pas tr‚s commode
autrefois, cela ne pr•sente gu‚re de probl‚mes de nos jours o• le moindre multim‚tre digital ahaute r•sistance d'entr•e r‚glera la question. Terminons en indiquant les conditions d'essai dela triode TM: elle •tait reconnue "bonne pour le service" si, avec 160 volts plaque et -2 volts
sur la grille, on trouvait un courant plaque entre 3 et 6 milliamp‚res et un courant grilleinf•rieur a un microamp‚re.
Nous arr…tons ici ce petit tour d’horizon des manom‚tres de base, sans d•crire ceux qui
leur ont succ•d•, avec une am•lioration notable de la sensibilit•….Penning….Bayard-Alpert.
A notre niveau, et compte tenu de notre objectif, leur utilisation ne serait pas justifi•e…..
Au sujet des pompes il •tait d•j„ question de…garder les pieds sur terre.

Photographie de l’ensemble des ‘manom‚tres’ •voqu•s ci-dessus……

Montage et fixation des •l•ments…………..

La fabrication des premi‚res triodes rencontrait d•j„ divers probl‚mes dus au manque defiabilit• de l’assemblage des •l•ments internes simplement agraf•s ou pinc•s sur les tiges
supportant l’ensemble ; ces tiges d•passant plus ou moins r•guli‚rement du verre.
Si cela est compr•hensible au vu des r•alisations des Amateurs des ann•es vingt(Messieurs DUROQUIER et MIGNET) on peut remonter „ une note du 7/10/1915 o• leG•n•ral FERRIE se plaignait que ’ sur six lampes envoy•es „ Bordeaux, six sont arriv•eshors service “ …………
A cette •poque la plaque •tait plac•e en position verticale, en porte „ faux, et ne r•sistait
pas aux chocs ou vibrations. Si, „ la suite de cette critique, la plaque fut positionn•e „l’horizontale, sa fixation •tait toujours obtenue par pincement sur les supports.
Cela n’•tant pas vraiment satisfaisant, on eu recours, en 1918, „ une soudure soit „ l’aide
d’un chalumeau tr‚s fin ou bien d’un arc •lectrique.
Plus tard la solution, employ•e par tous les constructeurs de lampes, fut donn•e par la
soudure •lectrique par points.
Ce proc•d•, invent• par Elihu THOMSON dans les ann•es 1880, est rest• relativement
confidentiel jusqu’au d•but des ann•es 1920, principalement pour des raisons technologiques.
N•anmoins il est •tonnant que l’•quipe du G•n•ral FERRIE n’ait pas fait usage de la soudure
par points alors que divers •quipements •taient d•j„ pr•sents „ l’exposition universelle deParis en 1889, 25 ans auparavant. D‚s cette •poque des g•n•rateurs donnaient jusqu’„ 40000
Amp‚res pour souder des barres de 50 mm de diam‚tre. On trouvait •galement des ‘dynamos’plus modestes pour souder des fils de 0,5 mm….Alors la question reste pos•e.
Rappelons bri‚vement le principe de la soudure par points, en insistant d‚s a pr•sent sur lefait qu’il s’agit d’une soudure autog‚ne, donc sans apport de m•tal ext•rieur aux pi‚ces a
assembler.
Nous avons ici l’emploi direct de l’effet JOULE cons•cutif „ un fort courant traversant
une succession de r•sistances avec une •l•vation de temp•rature
amenant la fusion locale des m•taux en pr•sence.
Suivant le croquis, le g•n•rateur fait passer un courant „travers les deux pi‚ces „ souder au moyen de deux ‘pointes’ encuivre. Plusieurs r•sistances s’opposent au passage du courant :R1 et R5 contact entre les •lectrodes en cuivre et les •l•ments „souder, R2 et R4 constitu•es par la nature m…me des pi‚ces „souder, enfin R3 repr•sent•e par le contact initial au point desoudure. Cette derni‚re r•sistance est l’•l•ment le plus important de la chaŽne et, d‚s „pr•sent, il faut noter que sa maŽtrise conditionne beaucoup le r•sultat final. De toutes faˆons
R1 „ R5 sont tr‚s faibles et •valu•es en milliohms plut‰t qu’en Ohms. A partir de ce point ilsuffit de faire passer un courant capable d’amener la fusion de la zone entourant R3.
En effet les autres r•sistances sont plus faibles (contact cuivre/m•tal „ souder R1-R5, oum•tal travers• R2-R4) et, par suite, donnent lieu „ une plus faible •l•vation de temp•rature.
De plus le cuivre des •lectrodes, •tant un excellent conducteur de la chaleur, r•duit d’autant latemp•rature dans les zones R1-R5. Par contre la r•gion autour de R3, en s’•chauffant, verra sa
r•sistance augmenter, d’o• un accroissement correspondant de la chaleur produite, cet effet•tant cumulatif jusqu’au point de fusion des m•taux.
L’•chauffement est donn• par la formule Q=1/J R*T*I*I o• l’on remarque qu’il augmentecomme le carr• de l’intensit•. La dur•e de passage du courant paraŽt donner un moyencommode pour obtenir les r•sultats esp•r•s avec des intensit•s mod•r•es. En fait cela conduit„ un tr‚s mauvais emploi des calories produites, celles-ci •tant largement •vacu•es, „ traversles diverses conductions entre •l•ments „ souder, vers les •lectrodes en cuivre qui vont en
quelque sorte ‘ventiler’ l’assemblage en l’emp…chant d’arriver „ temp•rature de fusion.
Dans la pratique il faut obtenir une ‘bouff•e de chaleur’ qui est le plus souvent provoqu•epar le passage du courant durant moins d’une seconde, voire moins de 100 millisecondes. La
technique actuelle va dans le sens de dur•es tr‚s courtes sous de tr‚s fortes intensit•s : 5000 „
50000 Amp‚res •tant de pratique industrielle courante, avec des dur•es qui se comptent enp•riodes du r•seau E.D.F. 50 cycles. En effet un courant d’une telle intensit• sera logiquement
obtenu „ partir du secteur 220/380 volts convenablement abaiss• au moyen d’untransformateur, souvent de taille respectable, comportant seulement un ou deux tours au
secondaire. Un dernier •l•ment, tr‚s important, r•side dans la force de serrage exerc•e par les•lectrodes sur les •l•ments „ souder : un effort important minimise les r•sistances de contact
et demande par suite un courant plus •lev•, par contre un effort moindre, en faisant remonterla valeur des r•sistances mises en s•rie, demandera un courant r•duit. Cette constatation
trouve son application directe dans les mat•riaux de faible r•sistivit• et de bonne conduction
thermique, tel l’aluminium, qui doivent …tre soud•s tr‚s rapidement (pour •viter de ‘ventiler’
les calories) donc sous forte intensit•, cette intensit• •tant encore augment•e pour compenser
la faible r•sistance d’un assemblage soumis „ un important effort de serrage.
Des compressions de 5000 daN (disons 5 tonnes pour parler comme autrefois) sontfr•quemment atteintes en soudage industriel.
En conclusion de ce pr•ambule on se trouve en face d’un probl‚me „ r•soudre en jouant
sur trois param‚tres : Temps – Courant – Pression.
Le contr‰le pr•cis du temps ne pose aujourd’hui aucun probl‚me avec les circuits logiques
associ•s aux relais ‘statiques’ issus de l’•lectronique de puissance, aussi verrons nous ce pointult•rieurement.
L’effort de serrage, pour ce qui nous concerne, et apr‚s divers essais, s’•tablira entre
quelques centaines de grammes (mettons 3 Newtons) et un maximum de 15 Kg. (15 daN pourles puristes….) rien de bien critique ici.
Cot• courant, compte tenu des tr‚s faibles •paisseurs a souder, 1000 „ 1500 Amp‚res
suffiront. En effet la plus grande part des soudures s’effectuera sur des t‰les de 0,2 mm.
d’•paisseur ou des fils de 0,2 „ 0,5 mm. de diam‚tre, le plus souvent en nickel. De plus laposition relative des pi‚ces a assembler est tr‚s favorable puisque les zones en contact sontfaibles et conduisent „ une densit• de courant tr‚s •lev•e et, par suite, une soudure tr‚s rapide
Les croquis ci-contre montrent quele contact entre les t‰les et les tiges
rondes s’effectue sur lesg•n•ratrices de ces derni‚res avec,
en th•orie du moins, une surface
infiniment petite, cela est encore
plus net dans le cas de tiges rondes
plac•es en croix, dont la soudure est tr‚s facile.
Voyons en d•tail les moyens mis en œuvre :Serrage : le plus simple, utilis• pour les essais pr•liminaires,r•side dans l’emploi d’une petite perceuse d’•tabli l•g‚rement
modifi•e suivant le croquis. Une •lectrode serr•e dans lemandrin, la seconde solidaire d’une tige coulissant dans un tube
isolant fix• sur le plateau mobile de la perceuse. Un ressort „boudin bien choisi donne un effort de serrage progressant „mesure que le mandrin descend……..simple et efficace.
Au final nous avons reconverti une petite presse „ sertir desann•es vingt pour obtenir un serrage de 0 „ 15 daN. Avec un moelleux incomparable, ceci
sans parler du cot• ‘r•tro’ de l’engin auquel nous avons redonn• une nouvelle vie…
Transformateur abaisseur : ici tout n’est qu’affaire de t‰les et de fil de cuivre et nous ne
pouvons que renvoyer aux bons auteurs tels que notre ch‚re Marthe DOURIAU dont led•sormais classique ’construction des petits transformateurs ‘ est une de nos bibles. On y
trouve notamment la description d’un transformateur bien adapt• „ notre cas….En bref :noyau de 32 cm2 de section avec un secondaire de trois tours r•alis• par mise en parall‚le de10 m•plats en cuivre de 25x4mm…..Le primaire comportant 230 tours de fil avec 8 mm2 desection, plus 4 enroulements suppl•mentaires de 45 tours pour ajustage du courant. Le tout
annonc• comme pouvant d•livrer 3000 Amp‚res. Le transformateur que nous employons(photo ) a un petit air de famille. A ceux que rebuterait le bobinage d’un tel transformateur,nous proposons une alternative par l’emploi des transformateurs toriques r•cemment mis au
catalogue des fournisseurs de composants •lectroniques ‘grand public’.
Il est relativement ais• de bobiner quelques tours suppl•mentaires sur ce genre decomposant…A titre d’exemple un modeste transformateur de 16 VA (le plus petit mod‚ledisponible) sur lequel on bobine 7 tours de fil de 6,5 mm2 de section d•livre 90 amp‚res encourt-circuit. Aussi nous pouvons esp•rer beaucoup plus avec certains mod‚les d•passant 500
VA ; en utilisant de la tresse cuivre de forte section pour un secondaire de quelques tours.
Au passage il faut noter que ce type de transformateur admet d’…tre quelque peu surcharg•
car il fonctionne (dans notre emploi) avec des dur•es tr‚s br‚ves suivies de temps de repos
comparativement tr‚s longs. De m…me un point inhabituel est a souligner : ils sont toujours
mis sous tension alors que leur secondaire est (fortement) charg• par le court-circuit virtueldes pi‚ces „ souder. Ils ne fonctionnent donc jamais „ vide, secondaire ‘ouvert’.
Les liaisons entre le secondaire et les •lectrodes de soudage devront …tre de tr‚s forte
section, aussi courtes que possible, et bien serr•es ou, mieux, soud•es au moyen de cosses
bien adapt•es. La section des c‡bles sera choisie afin d’obtenir la r•sistance ohmique la plus
faible possible, une valeur de l’ensemble cosses-cables-bornes etc….bien inf•rieure au
milli‚me d’ohm est imp•rative. De toutes faˆons les crit‚res habituels relatifs „ la densit• decourant par mm2 de cuivre sont de peu d’int€r†t ici car l’€chauffement sera normalementn€gligeable eu €gard ƒ la faible dur€e de fonctionnement.
Dans le m†me esprit il convient d’€viter la pr€sence de tout m€tal magn€tique dans lechamp de la boucle travers€e par le courant du secondaire : nous avons lƒ une bobine d’untour parcourue par un courant d’un bon millier d’amp‚res qui a donc, en elle m†me, unecertaine imp€dance. Donc inutile d’aggraver les choses en pla•ant une quelconque ferrailledans le champ sous peine de voir chuter le courant disponible aux €lectrodes.
Un oscilloscope, avec une sensibilit€ de 10 ƒ 50 millivolts par centim‚tre, sera tr‚s utile
pour visualiser les chutes de tension ind€sirables tout au long de la cha‰ne allant des bornes dusecondaire jusqu’aux €lectrodes.
Quel que soit le type de transformateur r€alis€ il conviendra d’en faire l’essai ƒ puissancer€duite, les sorties du secondaire reli€es par un court morceau de gros c‹ble. Ensuite, enalimentant le primaire par un auto-transformateur (genre VARIAC ou Alternostat FERRIX),
on tracera la courbe tension primaire/courant secondaire, le courant €tant relev€ sur unamp‚rem‚tre ƒ ‘pince’ . Comme ce genre d’instrument plafonne g€n€ralement ƒ 200 ou 500
Amp‚res on extrapolera simplement les valeurs relev€es ƒ 50-100-150-200….Amp‚res.
Il est €galement possible de r€aliser un transformateur de mesure sous forme d’unenroulement torique gliss€ sur le c‹ble. Toutefois, au cas d’emploi d’un noyau magn€tique decouplage, il faut v€rifier qu’il ne soit pas satur€ au passage du courant maximum et, de toutes
fa•ons, minimiser la perturbation apport€e. Le mieux €tant encore un simple bobinage,d€pourvu de noyau, donc peu sensible ce qui se compense ais€ment par un amplificateur.
Quoi qu’il en soit conna‰tre avec pr€cision la valeur du courant disponible n’est pas une
fin en soi, une approximation suffisante €tant donn€e par les m€thodes ci-dessus.
ContrŒle du temps de passage ducourant : sur ce point il est possible der€aliser la commande pr€cise d’unparam‚tre fondamental. Rappelons lesdonn€es du probl‚me : contrŒler lepassage du courant durant un temps
voisin de z€ro jusqu’ƒ un maximum del’ordre de la seconde, deux tout au plus,
ceci par incr€ments d’une p€riode dusecteur 50 cycles, soit 20 millisecondes.
Notons €galement que , dans certains casdifficiles, il est habituel de faire passer le courant pendant moins d’une p€riode du secteur, parexemple 5 ou 10 millisecondes. Cela pr€sente toutefois un s€rieux inconv€nient : le circuit
magn€tique du transformateur reste ‘polaris€’ par le magn€tisme r€siduel cons€cutif ƒ une
fraction d’alternance sans compensation par une demi-p€riode de sens oppos€ ; d’oŽ une forte
pointe de courant, de valeur difficilement pr€visible, ƒ la mise sous tension suivante. Il est
toutefois possible de faire passer un faible courant continu de compensation, de sensconvenable, entre les p€riodes d’activit€, pour d€magn€tiser les tŒles. En poussant leraisonnement plus avant cela am‚ne ƒ d€livrer le courant par p€riodes compl‚tes de 20
millisecondes, d€butant toujours sur une demi-sinuso•de de m†me polarit€. Nous aurons donc
un temporisateur du mod‚le ‘synchrone’ de 1 ƒ 99 p€riodes (20 millisecondes ƒ pr‚s de 2
secondes).
Le sch€ma pr€sente les grandes lignes du montage adopt€ : l’autorisation de d€part ducycle est fournie par un microswitch suivi d’un circuit anti-rebonds. Puis un comparateur
assure que la mise sous tension aura bien lieu au d€but de l’alternance souhait€e. Cette
information, d•ment amplifi€e, provoque la commutation du relais statique de puissance quicontr‰le le transformateur principal. On pr•l‚ve au secondaire la tension qui, une fois mise en
forme, et apr‚s comptage, arr…te le cycle. La dur•e de ce cycle est contr‰l•e par un ensemble
de compteurs et de roues codeuses, un comparateur d•livrant l’information d’•galit•.
On notera la pr•sence de divers monostables permettant de compenser les d•phasages entre
le d•but et la fin de la boucle ainsi r•alis•e. Une temporisation interdit le red•clanchement ducycle durant les quelques secondes suivant une soudure (au cas de manipulations r•p•t•es,
donc intempestives, du contacteur de d•part de cycle). Quelques remarques sont „ faire
concernant le relais statique : si ce genre de composant, tr‚s moderne, peut commander deforts courants (du moins „ notre •chelle…pas d’ignitrons ici) gr‡ce au triac interne, ceci sansliaison directe, au moyen du photo-coupleur interne, il y a n•anmoins quelques pr•cautions
d’emploi. La commutation a bien lieu en principe au passage par un z•ro de tension, mais il
sera judicieux de compenser un •ventuel d•calage (l•ger) d’ou l’utilit• des divers monostables
dans la chaŽne de commande. De m…me si la coupure a bien lieu en principe •galement au
passage par le z•ro de la tension secteur, le triac interne peut …tre maintenu en conduction parle courant r•sultant de l’•nergie r•siduelle conserv•e dans la self du primaire dutransformateur. Donc si ce dernier n’est pas suffisamment charg• nous observerons („l’oscilloscope) des portions de sinuso•de se prolongeant au del„ du point de coupure normal

Ceci est montr• sur le dessin ci-contre.
Ce d•faut disparait lorsque toute l’•nergie magn•tique du transformateur se trouve absorb•e
par la charge qui, en principe, constitue un beau court-circuit. Si l’oscilloscope ne montre pas
un r•sultat satisfaisant, il sera toujours possible de placer une r•sistance d’assez faible valeuren parall‚le sur le primaire afin d’absorber les signaux parasites. Cette faˆon de faire, peu
orthodoxe en soi, est tol•rable ici o• nous utilisons des centaines de watts et non des centainesde kilowatts….. Enfin rappelons que la conduction d•butant indiff•remment sur une
alternance positive ou n•gative ceci nous oblige „ un contr‰le de la phase.

La photographie montre le r•sultat final de ce qui pr•c‚de avec un petit boŽtier decommande muni d’un interrupteur marche-arr…t et de deux roues codeuses pour contr‰le de ladur•e de soudage. On peut difficilement avoir un nombre plus r•duit de commandes….
La mise en pratique de l’ensemble am‚ne quelques observations :La soudure de t‰le d’acier mince ou de fil du genre ‘corde „ piano’ est tr‚s facile (tropm…me…) : sous faible pression de serrage il y a risque de volatisation compl‚te du m•tal qui
s’envole en tous sens dans une belle gerbe d’•tincelles, avec au passage d•gradation des•lectrodes. En augmentant sensiblement la pression on am•liore les choses avec, comme
limite, l’aplatissement excessif des pi‚ces soud•es. Cette d•formation n’est pas due au serrage
initial ‘a froid’, mais „ l’•croulement du m•tal port• „ haute temp•rature, donc comme forg•
par la pression. Solution : r•duire la dur•e de passage du courant et en d•sespoir de cause
diminuer l’intensit•. Avec des m•taux plus coriaces, du type nickel ou molybd‚ne qui nous

concernent plus directement, les choses redeviennent plus int•ressantes : il est possible
d’ajuster la dur•e de passage, en gros entre une et dix p•riodes (grand maximum), un serragebien dos• donnant les r•sultats attendus. Dans les cas rebelles la pression peut …tre
sensiblement augment•e sans que cela apporte des d•formations (a froid) aux pi‚ces enpr•sence, donc en assurant de faibles zones de contact et, par suite, un •chauffement rapide(c’est fou ce que peuvent encaisser sans broncher des fils de 0,2 mm de diam‚tre). Dans notrecas une but•e interne au m•canisme de serrage permet d’appliquer de fortes pressions „l’assemblage, une fois la limite •lastique du ressort atteinte (15 daN) sans risque de led•former d’une mani‚re irr•versible. Des dur•es inf•rieures „ 20 millisecondes sontenvisageables avec d’autres techniques : commande par thyristor dont on fait varier l’angle depassage vis „ vis de la phase du secteur. Toutefois nous avons d•j„ •voqu• les perturbations
dues au circuit magn•tique du transformateur….Ou encore d•charge quasi-instantan•e d’une
batterie de gros condensateurs charg•s en haute tension dans un transformateur du m…megenre que le notre. Toutefois cela impose des contraintes s•v‚res „ ce transformateur (choix
du mat•riau des t‰les-d•charge oscillante plus ou moins bien maŽtris•e-magn•tismer•manent)….Enfin, et surtout, de cuisants souvenirs nous laissent totalement allergiques aux
d•charges de condensateurs, quelle qu’en soit la justification •ventuelle.

Quelques r•f•rences bibliographiques pour en finir avec un sujet passionnant :Science et Vie Juillet 1948
Engineering Electronics de RYDER (Mac Graw Hill 1957)
Dans la biblioth‚que technique PHILIPS on trouve aussi un livre consacr• „l’Electronique industrielle qui pr•sente une bonne analyse des divers probl‚mes:
Commutation au passage par z•ro, nombre pair d’alternances, minuteries…etc…le tout au
moyen de tubes •lectroniques car il date de 1957.(excellent livre par ailleurs)
Le Soudage Electrique par R•sistance, de Jean NEGRE 5e •dition (1979) aux‘Publications de la Soudure Autog‚ne’, v•ritable ‘bible’ sur le sujet qui d•tailleminutieusement tous les aspects d’une technique peu connue des non-initi•s……
Avec ce dernier ouvrage on peut constater le grand apport de l’•lectronique moderne dansle contr‰le du temps de soudage. Ceci comparativement „ la premi‚re •dition de 1948 o• leschoses •taient nettement plus sommaires.