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La présente invention concerne les éclateurs d~clen~
chés et plus particulièrement ceux de ces éclateurs qui permet-
tent la décharge d'une énergie importante (dix joules par exemple)
en un temps très bref pouvant être compté en nanosecondes.
On conna~t de nombreux éclateurs déclenchés compor-
tant outre les électrodes principales (cathode et anode) entre
lesquelles passe la décharge principale deux électrodes "de
déclenchement". Une de ces électrodes de déclenchement est
souvent constituée par l'une des électrodes principales.
Une tension continue (20kv par exemple) peut être
appliquée entre cathode et anode, par exemple par connexion de
cette cathode et de cette anode aux bornes d'un condensateur
chargé à cette tension. Lorsque cette tension est inférieure
à la tension de claquage entre cathode et anode, et supérieure
à un seuil qui est fonction, comme la tension de claquage, de
la disposition géométrique de l'éclateur et de la nature et de
la pression du gaz baignant les électrodes, une décharge électri-
que convenable créée entre les électrodes de déclenchement
suffit à déclencher la décharge principale. Pour cela, on
applique entre ces électrodes une impulsion d'une tension de,
par exemple quelques KV. Une décharge électrique "de déclenche-
ment" se produit alors entre ces électrodes et amorce la décharge
; principale.
~ Une utilité de l'éclateur tient au fait que l'énergie
- de l'impulsion de déclenchement peut être très inférieure à
celle de la décharge principale.
Il y a souvent intérêt à pouvoir déclencher l'éclateur
au moyen d'une impulsion électrique présentant non seulement
: une faible énergie, mais encore une faible différence de poten-
tiel, inférieure par exemple à deux kilovolts. Dans ce but,
diverses solutions ont été proposées :
;- L'une consiste à réduire la distance qui sépare ces
~- ~ .
,. _
~^ ~
~08V795
électrodes de déclenchement, étant entendu que de ce point de vue,
il existe une distance optimale qui dépend de la nature et de la
pression du gaz ambiant, et au-dessous de laquelle il est inutile
et nuisible de descendre~ Dans le cas d'éclateur à la pression
atmosphérique, cette distance est de l'ordre de la dizaine de
microns. Une grande précision du déclenchement dans le temps
- exige que cette distance soit réalisée avec précision. Or,
compte tenu de l'isolement qui doit être assuré entre les élec-
trodes de déclenchement la realisation et le maintien d'une
distance aussi faible posent de difficiles problèmes de cons-
truction.
Dans le meme but, il est également connu d'occuper
l'espace compris entre les électrodes de déclenchement par un
diélectrique solide. La décharge de déclenchement prend alorS
la place à la surface de ce diélectrique. On sait en effetqu'une
:,,
~;l décharge électrique suit, préférentiellement, dans un milieu
':!
diélectrique, les interfaces entre diélectriques de natures
différentes, et plus précisément dans la disposition décrite
l'interface entre diélectrique solide et diélectrique gazeux.
Ceci revient a dire que la tension néCeSSAire au claquage est
diminuée. Néanmoins, si l'on veut que cette tension soit très `
faible, il reste nécessaire de donner une faible épaisseur au
diélectrique solide séparant les électrodes de déclenchement.
C'est pourquoi, il a été proposé, dans le brevet français No.
2 120 211 délivré le 24 juillet 1972 à la Compagnie Générale
. . .
d'Electricité, et dans le brevet américain correspondant No.
3 702 411 délivré le 7 novembre 1972, pour "Eclateur déclenché
dans un gaz" de réaliser ce diélectrique sous la forme d'une
feuille mince serrée entre des électrodes de déclenchement qui
doivent être ajustées avec précision.
` Il reste cependant souhaitable de simplifier la fa-
~ brication et de diminuer encore la tension de déclenchementsans
:
2-
. , .: ~
: ,
0795
augmenter la dispersion du retard au d~clenchement, c'est-à-
dire les variations du temps qui s'~coule entre l'impulsion de
déclenchement et la décharge principale. L'incertitude sur ce
retard est appel~e en anglais "jitter".
Un but de la présente invention est la réalisation d'un
éclateur d~clenché présentant une faible dispersion du retard du
déclenchement et une faible tension de déclenchement tout en
n'ayant qu'un faible coût de fabrication.
La présente invention a notamment pour objet un
éclateur d~clenché comportant :
- deux électrodes principales entre lesquelles on peut établir
une tension électrique durable,
- et deux électrodes de déclenchement isolées l'une de l'autre
par une feuille diélectrique mince et disposées à proximité des
électrodes principales de manière à ce que lorsqu'on crée une
décharge électrique de déclenchement entre ces électrodes de
déclenchement, cela provoque entre les deux électrodes principa-
les une décharge principale d'énergie supérieure à celle de la
;~ décharge de déclenchement,
caractéris~ par le fait que les deux dites électrodes de déclen-
chement sont constituées respectivement par les bords de deux
:;
couches métalliques minces adhérant sur les deux faces de ladite
feuille diélectrique mince, l'ensemble de ces deux couches et
de cette feuille diélectrique formant une feuille métallisée
mince disposée de manière à ce que ladite décharge du déclenche-
ment se produise sur l'un de ~es bords entre les deux couches
ra nc~
métalliques suivant la ao~oee~ .e de la feuille diélectrique.
A l'aide des figures schématiques 1 à 3, ci-jointes,
on va d~crire ci-après à titre non limitatif deux modes de mise
en oeuvre de l'invention.
Les éléments qui se correspondent sur plusieurs de
- ces figures y sont désignés par les mêmes signes de référence.
~ '' .
; . , . : ~ .
~08V7~5
La figure 1 repr~sente une vue en coupe axiale A
d'un premier éclateur selon l'invention.
La fi~ure 2 représente une vue de l'éclateur de la
figure 1 en coupe par un plan s perpendiculaire ~ l'axe.
La figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un
deuxième éclateur selon l'invention.
L'éclateur représenté sur les figures 1 ou 2 comporte,
~ l'intérieur d'un boitier métallique 2, deux électrodes princi-
pales constituées d'un alliage, fer nickel ou cuivre nickel et
présentant la forme de deux fils métalliques épais coubés. Ces
fils forment une électrode "adjacente" 4 connectée électrique-
ment au boitier 2 et une électrode "opposée" 6 dont la connexion
électrique vers l'extérieur se fait à travers un manchon isolant
8. L'électrode 4 est appelée adjacente car elle est voisine des
électrodes de déclenchement constituées par deux couches de
cuivre minces 10 et 12 adhérant sur les deux faces d'une feuille
diélectrique mince 14 constituée d'un polyinide, par exemple du
type rendu par la Société "Dupont de Nemours" sous la marque
commerciale "Kapton".
On pourrait cependant utiliser d'autres matériaux
diélectriques en feuille mince, par exemple du polytéréphtalate
d'éthylène connu sous les noms commerciaux "mylar" et "terphane".
Il sem~le préférable qu'il s'agisse d'un haut polym~re organique
non poreux présentant une bonne rigidité diélectrique transver-
sale, supérieure à 50KV/mm et de préférence voisine de 100KV/mm
en feuille mince. I1 semble de plus préférable qu'il présente
une certaine dureté de manière ~ permettre une coupure nette.
Dans l'exemple décrit, la feuille 14 et les couches
10 et 12 ont chacune une épaisseur comprise de préférence entre
10 et 200 microns, et égale à 50 microns environ dans l'exemple
décrit. L'épaisseur de la feuille 14 est choisie d'autant plus
- faible que l'on désire obtenir une tension électrique de déclen-
: .
:. . ~ ' , .
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chement plus faible. On ne peut cependant trop abaisser cette
tension car il en résulterait une ~nergie trop faible pour la
décharge de déclenchement. Par ailleurs, la feuille métallisée
constituéc par la feuille 14 revetue des couches 10 et 12 doit
de préférence présenter une certaine rigidité mécanique pour
que, lorsqu'elle est fixéc sur une base et lorsqu'elle déborde
de cette base, la position de la partie débordante soit bien
déterminée, malgré la présence de vibrations par exemple.
Sur les figures~les épaisseurs de la feuille 14 et
- 10 des couches 10 et 12 sont fortement exagérées pour faciliter la
compréhension du dessin.
~ L'un des avantages de la présente invention tient au
; fait que des feuilles métallisées convenables, telles que celle
qui a été décrite, sont disponibles dans le commerce à faible prix
pour la fabrication de circuits imprimés souples, notamment pour
la réalisation de connexions électriques multiples souples.
Divers procédés tels que le colaminage ou le dépôt chimique
peuvent être utilisés pour assurer l'adhérence des feuilles de
cuivre 10 et 12 sur la feuille diélectrique 14.
La feuille métallisée 10, 14, 12 est appuyée élasti-
quement par l'extrémité recourbée de l'électrode adjacente 4,
contre une base métallique plate 16, connectée électriquement à
une première borne d'un circuit de commande extérieur à travers
un manchon isolant 18. La couche métallique 10 est ainsi
connectée par l'intermédiaire de l'électrode 4 à la deuxième borne
du circuit de commande tandis que la couche métallique 12 est
connect~e ~ la première horne de ce circuit de cornmande.
La feuille métallisée 10, 12, 14 déborde de la base
16 du côté de l'électrode principale opposée 6, de telle sorte
que l'un de ses bords est disposé au voisinage de la zone de
décharge principale située entre les deux électrodes principales
4 et 6, là où elles sont le plus proches l'une de l'autre. C'est
~ 5 ~
iO8075~5
ce bord qui est choisi pour la production de la décharge de
déclenchement. Pour cela, la feuille di~lectrique 14 d~borde
des couches métalliques 10 et 12 sur tout le tour de cette
feuille sur une largeur de 3 mm par exemple. La bordure non
- métallisée peut être obtenue aisément par décapa~e chimique
localisé d'une feuille di~lectrique complètement métallisée du
commerce. Lorsque cette feuille est trempée dans le bain de
décapage elle est tenue verticalement pour que la largeur
décapée soit la même sur les deux faces de la feuille.
Une encoche en pointe 20 est découpée dans la bor-
dure non métallisée au voisinage de la zone de décharge principale
de manière à ce que la pointe de cette encoche atteigne les
couches métalliques 10 et 12. L'angle ~ la pointe de l'encoche
20 est voisin de 45, Il n'est pas grave que la pointe de
l'encoche dépasse la bordure non métallisée et pénètre dans les
couches m~talliques 10 et 12 sur une profondeur de 0,1 ou 0,2 mm.
Une telle précision peut être aisément obtenue.
L'atmosphère à l'intérieur du boitier 2 peut être
constituée d'azote sec ~ la pression atmosphérique.
L'éclateur représent~ sur la figure 3 est analogue
à celui des figures 1 et 2. Cependant, il présente une symétrie
de révolution autour d'un axe 30. Il est constitué par un man-
chon cylindrique isolant 32 réunissant deux plaques métalliques
34 et 36 connectées à deux électrodes circulaires principales
disposées dans l'axe et constituées d'acier inoxydable, de moby-
lène, ou d'alliage tungtène cuivre.
Ce sont une électrode "adjacente" 38, creu~e et une
électrode "opposée" 40, pleine présentant deux faces actives
planes en regard. La face active de l'électrode adjacente 38
est percée d'une ouverture circulaire axiale co~muniquant avec
l'espace intérieur à cette électrode. Sur les bords de cette
ouverture, cette électrode présente vers l'intérieur une face
:'
- 6 -
'
. ", . ... , . , . ~ .
,
.
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plane en forme de couronne circulaire. Cette face intérieure
sert de base d'appui 41 pour une feuille métallisée de forme
circulaire constltuée d'une ~euille diélectrique 42 sur les
deux faces de laquelle adhèrent deux couches métalliques 44 et
46. La feuille di~lectrique 42 déborde tout autour des couches
métalliques 44 et 46. Elle est percée en son centre d'un trou 48
de diamètre inférieur à 0,5 mm et de préférence plus petit. Ce
trou peut être par exemple un trou d'~pingle. La feuille
métallisée 42, 44, 46 est appuy~e élastiquement contre la base
41 en contact avec la couche 44 par une pièce d'appui 50 en con-
tact avec la couche 46 et de diamètre inférieur à celui de l'es-
pace intérieur cylindrique de l'électrode 38. La face de cette
pièce en contact avec la couche 46 est creusée au voisinage du
trou 48.
La pièce d'appui 50 est guidée dans l'espace intérieur
de l'électrode 38 par une bague 52 en matière plastique isolante
qui prend appui sur la paroi latérale interne cylindrique de
cette électrode. Cette bague est poussée vers la base d'appui
41 par un ressort hélicoidal 54 qui s'appuie sur un manchon
isolant 56 qui obture l'espace intérieur à l'électrode 38 du
côté de la plaque 34. Ce manchon est traversé par un fil métal-
lique 58 connecté à la pièce d'appui 50 par un fil souple 60.
On comprend que la décharge de déclenchement se produit sur les
parois du trou 48 entre les électrodes de déclenchement consti-
tuées par les couches métalliques 44 et 46. Pour cela un
circuit de commande extérieur est connecté entre la plaque 34
. et le fil 58. Quant au circuit command~, il est connecté entre
les plaques 34 et 36.
Les éclateurs qui viennent d'être décrits permettent
d'obtenir les performances suivantes, par exemple :
;~ tension entre électrodes principales : de 1 à 30 kv
~ ~ énergie de la décharge principale : de 1 à 12 joules
:
: 7
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tension de déclenchement : 1 kv
énergie de la décharge de d~clenchement: 1 mJ
nombre de d~charges: 10.000
retard au déclenchement: 20 ns
dispersion du retard au déclenchement
(pour un ~clateur donné) (jitter : 5 ns.
Un avantage important de la présente invention réside :
dans l'association d'une faible tension de déclenchement avec
une faible valeur de la dispersion du retard au déclenchement
, 10 au cours des décharges successives avec un même éclateur. Cette
faible valeur permet une grande précision temporelle de déclen-
chement après essais et réglage du circuit de commande.
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