Courant grille et mesure du

Courant ^grille et mesure du

ques traces

gazeuses

.

Les é

lectrons

^dans leur parcours peuvent

rencontrer

dans

ce cas ces

molécules, lesquelles

se

ionisent et les

ions

^positifs

sont

attiré

s

parl'électrode la plus

n

égative

:

la grille (fig

.

³⁾

.

«Le courant ionique

Ie ^doit

^ê

^tre

^pro

-

portionnel à la

masse

gazeuse contenue dans le tube et

au courant

électronique

ia

^{qui provoquel}

^’

^ionisation

^,

^{fait qui}

^a

^été

confirmé par l'expérience

.

^I)

e

plus

,

il dé

-

pend de la tension ionisante

Ua ^et

^du

parcours

1 des électrons

.

^{» ( H}

.

Barkhau

-

sen

, «Les tubes à vide»,

t .

I

,

p

.

9)

.

En

r

éalité, le phé

nom

è

ne est

^plus

com -

plexe

.

^Les ions positifs

en

frappant les filsdelagrille provoquentégalement

une

émission secondaire de la grille, dont le

courant se

confond

avec le

^{courant ioni}

-

que .

Ces électrons,

en outre

, participent, quoique à

un

degré bien plus faible que le

courant

anodique,à l’

ionisation

des

r

é

-

sidus gazeux

.

L’équilibre de fonctionne

-

ment est

atteint dè

s

que le potentiel de la grille

se

stabilise, soit par

une

chute de tension

aux

bornes de la r^ésistance de fuite, soit par la charge de la capacité d’

entr

é

e

dans le

cas

d’

un tube

^électromè

-

tre

ayant la grille «

en

l’air»

.

Lecourant inversede grilleest fonction du

courant

anodique, mais aussi directe

-

ment et

indirectementdu potentiel grille

.

Il

passe

par

un

maximum et s^’annule pour

un

potentiel grille pour lequel le

courant

électronique de grille

commence à

devenir prépondé

rant .

Le courant grille peut ê

tre

^{dû égale}

-

ment

^{à d’}

autres causes que nous avons

étudié

es

et qui feront l^’objet d’

un

autre article

.

(dû

aux

électrons capté

s

par. celle

-

^{ci )}

commence entre —

^{1 et}

⁺

^{0,5 V et aug}

^-

mente avec

la tension positive appliqué

e .

Outrede

ce

dernier paramè

tre

,il dépend de la tempé

rature

de la cathode et de la constructiondu tube

.

^{La courbe repré}

^sen -

tative est donné

e par

la figure l

.

Cela

est

valable pour

un

vide particu

-

liè

rement

poussé

.

Si l’

on

relè

ve sur

^un montage expérimental (fig

.

2) la

caract

é

-

ristiquegrille complè

te

^d’

un

tube

courant on

trouve effectivement à partir d’

une

tension

—

^{U, dont la valeur dépend de}

la tension plaque,

une

courbe semblable à celle indiqué

e sur

la figure 1

.

^Toute

-

fois

, en

augmentant la tension négative de la grille,

on trouve un courant

inverse qui passe par

un

maximum

.

Quelle

est

la

cause

de

ce courant

in

-

verse

?

La

cathode

C é

met des

^{électrons qui}

sont

capté

s

par l’anode A porté

e

par rap

-

port à la cathode à

un

certain potentiel positif

-

^U

^.

^Il

^{en r}

^é

^sulte

^{dans le circuit}

plaque

un courant ia ^.

^Avant

^.

^{d’atteindre}

l’anode, les électrons

traversent

les mail

-

les

de

la grille

.

Si celle

-

^ci est insuffisam

-

ment n

égative

ou

positive,

un

certain nombre vont ê

tre

capté

s

et

nous aurons

dans le circuit grille

un

courant élec

-

tronique

iB ^.

^Si

^nous

intercalons

dans

le circuit grille

une r

é

sistance

R

nous

^au

-

rons aux

bornes de

celle -

^ci

^une

^{chute de}

tension

UK ^Rig

^qui

^va

^{rendre la grille}

n

égative

.

Celaest exact

s

’il

n

’y

a

pasde molé

cules

gazeuses à l’intérieur de l’ampoule,

c

^’

est -

à

-

^{diresi le vide}

^est

^particulièrement pous

-

s

é

.

Or,

ce n

’

est

jamais le

cas

et il

reste

toujours à l’intérieur de l’ampoule quel

-

Importance du probl è me

Du degré de vide d’

un

tube radio

,

dé

-

pendent la stabilité de

son

^fonctionne

-

ment

et

^la possibilité de l’utiliser

pour

des applications particuliè

res .

Le

courant

grille peut ê

tre

d û ,

en

effet,

aux

molécules

gazeuses

qui

restent

^{à l’in}

-

t

érieur d’

une

ampoule insuffisamment vidée

.

Utilisé

par

exemple

pour

l’amplifi

-

cation des faibles

courants

photo

-

^électri

-

ques

_ment

,

un _avec

tube_la

_r

_ésistanceradio est_decouplé directe_{charge de la}

-

cellule dont la valeur peut atteindre 60 MQ

.

En supposant mê

me une

^liaison par capacité, la résistance ^{de fuite} doit ê

tre au moins

^{de l}

’

ordre de grandeur de la résistance de charge

.

^Or,

avec un cou -

rant grille d’

un

dixiè

me

demicroampè

re

, si, pour

une r

ésistance de fuite

courante

de ^0,5 MQ

on a une

chute de tension de 0,05 V,

on

a déjà 1 volt pour

une r

é

sistance

de 10 MQ

.

Lemê

me

problè

me se

posepour les volt

-

mètres à lampes, amplificateurs de

me -

sure

,

etc .. .

Généralement

,

pour essayer

un

tube,

on se contente

^de

^v

^érifier

^{ses caract}

^éristiques

Î

9

+Ug

o

|

FIG. 1

i

6C5

?

pA

+H

.

T H.T

\

^{F!C. 2}

FigFig

.

1

. .

2

— . —

^{CourbeMontage dedu courantmesuregrille}

^.

statiques, voire dynamiques,

en

supposant à priori que le vide

est

parfait

.

Malheu

-

reusement

tel

n’est

pastoujoursle

cas . Le vide et le courant grille

L’enseignement classique de radioélec

-

tricité considè

re

gé

n

éralement l’expression analytique du

courant

^grille donné

e par

eU I

“ I

^KT

Ig

‘

^o1

-

Suivant que

le

potentiel de

contact ^est

plus

ou

moins élevé, le

courant

grille Fig

.

³

. —

^{Courbe de Ig}en fonction de Vg, avecVa comme paramètre, pour un955

66

. -

^X

-

^XvXyX

—

^{f- -4- J}

^?

^'XyX’X*

:x::¥:W:W ZET 11 II! ZZZZZ I T.^’xv

&

S

$5^KWSSSîS

1 _ _L

_-

_{J X}

:x^;x^:x^':

i s w

^...

4 _ _mm

Sx

&

xvic Sx:

*

^:*

*

^*

I Ü |

il »

illlf

« mm ⁱ m ê % mmm lui ! liii

| Ë I 7

Il « ^{li é}

Contr ^ô le du vide dans la fabrication

Assurer un

vide suffisant^d’

un tube ra -

dio constitue le but primordial ^d’

une

fa

-

brication

.

Dans

un

article très documenté

sur

le vide ⁽voir T

.

L

.

R

. no

107, p

.

189) ,

notre

confrè

re

H

.

^Piraux

a

^indiqué

les

^mé

-

thodes ^employé

es

^généralement

pour

la

mesure

^{du vide}

.

Parmi

ces m

éthodes, l’in

-

dication par le

courant

ionique de grille donne la possibilité ^d’utiliser le phé

no -

mè

ne

,que l’

on

chercheà éviter,

pour me - surer son

ordre de grandeur (ionization

gauge

)

.

Nous

en

^{donnerons des indica}

- tions

^{plus détaillé}

es en

examinant les méthodes de

mesure .

Il existe^,

en

plus,

une m

éthode simple à

mettre en œ uvre

^mê

me

dans

un

^labora

-

toire

sans

équipement spécial

.

^Cette

^m

^é

-

thode

s

’

apparente

à l’analyseur de gaz Cambridge

.

Une

sonde

r

é

sistante est

^placé

e

dans l’enceinte dont

on

veut

mesurer

^{le degré}

du vide;

une sonde

^identique

est

à la pression ambiante

.

^Les

sondes sont

^chauf

-

fé

es sous ^une

faible tension

.

Le montage

/

11

_Xi:*:;:

*

^:

Fig

.

5

. —

^Courbe

^

^étalonnage

d’une jauge ionique

.

^Cette

courbe estce^'le dela jauge507 de la National Research Cor

-

poration

.

^On a porté le cou

-

rant anodique en fonction de la pressionen mm^Hg

.

^Lasen

-

sibilité de cette jauge ⁽pente de la courbe⁾ est de 100 mi

-

croampères pour une pression de 1/1.000 mm ^Hg

.

III iii lil Pi

MM

7

^•XvX'X

/

contre une

molécule

gazeuse . Le

libre

par -

cours moyen

de l’électron à la pression déterminé

e

est 1.000 fois plus grand que la distance

entre

l’anode

et

la cathode

.

A la pression atmosphérique

et pour

^la tempé

rature

^{ambiante de}

4 -

¹⁵

_°

^{C, il}

est

de 10

-

^B

^cm

^environ

^et

^il augmente pro

-

portionnellement à la ^diminution de la pression

.

Connaissant le libre

parcours

^{moyen à} l

’

intérieur du tube, on peutdonc déduire la pression

' p

=

^{760 10}

^-

^B

Si l’

on utilise un

dispositif de compen

-

sation

_cateur

dans_de variation du

le

circuit de l

courant

’anode^sera, l’indi

un -

milliampèremè

tre

⁰

-

^{1 mA}

^{. Un}

^tel

^examen

réserve gé

n

éralement des surprises dé

sa -

gré

ables en ce

qui

concerne

^{la stabilité}

des

caract

éristiques des tubes de sortie

.

Enfin, l

’ examen

de la

caract

éristique grille,

en r

é

v

élant ^l’existence d

’un cou -

rant ionique, indique

un vide

plus

ou

moins poussé

.

Un tel

examen ne

^permet

pas

d’obtenir des indications quantitatives

,

quoiqu’il rende possible

une

détermination empi

-

rique de

normes .

1

— ^mm

^Hg

L

L

est

la distance

entre

l

’

^anode

et

la cathode

. Cette m

^éthode

ne

^permet

pas

, toutefois,

une tr

è

s

grandeprécision

.

Barkhausen cite des

mesures

^effectué

^es

par Rukop

et

Hausser

sur un

tube ayant

un

facteurde vide

de

^0,001 pour

une

dis

-

tance anode

-

^{cathodede 0,5}

^{cm .}

^{La valeur}

trouv

é

e est

de 2,10

-

⁶

^mm

^{Hg environ}

.

^Si

l

’on

^{effectue le calcul}

on trouve :

P

=

^{Z760 XI10}

^-

^5X10

^-

^3X2

=

^{:1,5 10}

^-

^{5 mm Hg/}

Cette imprécision

peut

ê

tre

due à ^des causesmultiples

.

Les électrons

ne

suivent pas forcé

ment un

trajet

direct entre

l

’

^anode

et

la cathode

.

^H

existe une cer -

taine

^dispersion

.

En

outre

, il faudraitque l’isolement grille fût parfait,

surtout

par rapport à l’anode

, car,

^dans le

cas con -

traire,le

courant

^{de fuite}de

m

ê

me

ordre

de

grandeur

et

de

m

ê

me sens

, pourrait fairecroire à

un mauvais

^vide

.

On

v

é

rifie

aisé

ment

l’isolement

en sup -

primant le ^chauffage de la cathode

.

^Tous

les

courants

^électroniquesetioniques dis

-

paraissent alors,sauf le courant de fuite

.

On peut considé

rer comme

techni

-

quement acceptable

un

videde l

’ordre

^de 10

-

⁸

^mm

^Hg

^.

^{Pour les} tubes amplifica

-

teurs courants

^{, pour}

un

courant anodi

-

que de ⁸

-

^{10 mA}

^sous

^{200 V et pour}

^une

polarisation de 2 V

,

le courant ionique doit ê

tre

inférieur à 0,3 p,A

.

Un tel

cou -

rant

correspond

au

facteur de

vide

de 4.10

-

^s

^{env . et}

^à

^un

^{vide de0,8.10}

-

⁶

^mm

^Hg

^.

La figure 5 donne la courbe d’étalon

-

nage d’

une

jauge ionique

.

Sa sensibilité est de 100

nA

^{pour 10}

-

³

^mm

^Hg

^.

L’utilisation de cette

m

^éthode nécessite

outre

les galvanomè

tres

trè

s

sensibles, des précautions particuliè

res

pour éviter l’

a -

morç

age desoscillations

et

les inductions parasites

.

M é thodes de mesure

Sonde de mesure, à pont de Wheastone

.

Fig

.

⁴

. _mesure

_{metFacteur dede du}

_courant

_vide ionique(Barkhausen )de grille

. —

per^La

-

définir

un

«facteur de vide» qui

est

^{le rapport de}

ce courant au courant

anodique qui détermine l’ionisation des molécules

gazeuses :

est

complé

t

é par deux

r

ésistances d’équi

-

librage, le

tout formant un

^{classique pont} de Wheatestone (fig

.

⁴⁾

.

Le

courant

qui

traverse

lesdeuxsondes d étermine leur échauffement

.

Leur

r

ésis

-

tance

varie

.

Le rayonnement é

tant

diffé

-

rent

^pour chaque sonde, les ^variations des

r

ésistances

ne

sont pas identiques

.

Il y

a

déséquilibre du pont

, et un

appareil de

mesure

placé dans

une

diagonale dévie

.

La

lecture

peut ê

tre

faite soit directement soit par la mé

thode

de

z

^é

ro .

^{La jauge de}

Pirani (micromanomè

tre

à fil chaud) dé

-

rive de

ce

principe

.

r

V

= — h _la

Ce rapport

est une mesure directe

^du vide

.

Pour les

tubes

amplificateurs à faible puissance

,

le montage ^indiqué pré

c

édem

-

ment

^(fig

-

2 ) permet de

mesurer

les deux variables

.

La tension

n

égative de grille

est

de l’ordre de 1 à 2 V, qui correspond généralement

au courant

grille ionique maximum

.

La tension d’

anode ^{sera r}

^églé

^e

également

pour

avoir

un courant

^anodi

-

que

suffisant

.

Pour les tubes é

metteurs et

de puis

-

sance on

appliquera de préfé

rence

la

ten -

sion

n

égative

sur

l’anode

et une

^tension

positive

sur

la grille

.

Au point de

vue

physique, ie

processus est

^{identique, mais}

il

^{permet d’éviter}des surcharges

et

donne des

r

ésultats plus précis

.

Les jauges

à ionisation sont

basé

es sur ce

principe

. Dans

la ^jauge type 507de la National Research Corporation

, on

appli

-

que

sur

la grille

- f

^{150 V}

et sur

^l’anode

—

^{20 V}

^.

^{La grille est}

^en

^{fil de tungstè}

^ne

et l’anode

en

^nickel

.

Le filament est

en tungst

è

ne pour

éviter

,

1

a

dé

t

érioration dans le

cas

des pressions élevé

es .

Supposons

que

le facteur de vide soit V

=

^0,001

Cela

veut dire

qu’

un

é

lectron sur

mille émis par la cathode

ou

le filament

ren -

M é thode d

⁹

appr éciation

L’

examen

des courbes

caract

éristiques permet dé jà de

se

rendre compte dudegré de vide

.

^Le

^courant

^anodique

^cro

^{î t plus}

rapidement que

ne

le

laisse pr

évoir le calcul

.

En effet,

s

’il subsiste dans l^’

am -

poule des

traces

gazeuses, l’ionisation par choc des molé

cules neutres

^augmente

le nombre d’électrons atteignant la pla

-

que du tube

.

Le

courant

é

tant

gé

n

é

ralement

insta

-

ble, il suffit de relever,

sur uft

^laps de tempsplus

ou

moinslong, la variation du

courant

^anodique

,

les

autres param

^è

tres

é

tant

invariables

.

Cette méthode convient particuliè

re -

ment aux

tubes

de

^sortie

.

On

tient

ainsi également

compte

de l’élévation de la

temp

é

rature en fonctionnement .

67

www.retronik.fr

et

ie courant

anodique

ne

varie

pas

. Supposons

maintenant

^qu’il existe

un

certain courant ionique de grille dû

à la

pré

sence de

molécules gazeuses à l^’inté

-

rieur de l^’ampoule. Ce courant va dimi

-

nuer

la charge négative du

condensateur

et le courant anodique

va cro

î tre.

Si le condensateur

a

é

t

é chargé positi

-

vement

, la grille va capter

par

contre les électronsqui vont d^écharger

le

condensa

-

teur. La tension positive de la grille

va

diminuer

et

le courant anodique diminue.

Si l^’on observe la variation du

courant

anodique pour

un

tempstrèsbref,on

a

la variation de la tension

aux

bornes du condensateur que l^’on déduit dela

carac -

t

éristique

:

Mé

thode Von

Ardenne.

—

^La

^m

^é

^thode

Von

Ardenne est géné

ralement

utilisée sur

les

^lampemétres. Elle

a

été déjà décrite

dans

^{T.L.R.par E. Aisberg; aussi allons}

-

nous

la citer pour

m

émoire .

On

compare

le courant ^anodique (la grille étant reliée

directement

à la

masse

)

avec

le courant quel^’

on

obtienten inter

-

calant dans lecircuit grille une r^ésistance de fuite élevée de l’

ordre

de 5 MQ.

La figure 6 représente la courbe

carac -

t

éristique plaque d^’

un

tube6 Q7

sans ^r

^é

-

sistance de fuite de grille et

avec

une

r

ésistance

de

fuite de 5 MQ.

Il

s^’agit là

d

^’un tube ayant un bon vide. Le courant anodique est peu diffé

rent dans le

se

- cond cas

jusqu^’à la

naissance

^d’un

^cou -

rant ^grille électronique (pour U

=

^{0,75 V}

environ)

.

Lafigure7 ^correspond, par

contre

, à

un tube

ayant

un

vide insuffisant.

Le ^cou -

rantanodiqueest plusélevé pourla

m

ê

me

valeur de la polarisation, la pente

de

la

courbe est

^{plus grande}

.

Le courant grille dé

termine aux

bornes

de

la

r

é

sistance

^{de fuite}

^{une chute}

^de tension. Dans le casd^’

un

courant électro

-

nique, cette

chute

detension rend la^grille

plus

n

égative,le courant anodique

baisse

^; dans le

cas

d^’

un

^{courant ionique, la}

^chute

de tension est positive

par

rapport à la

masse

^, la polarisation diminue et le

cou -

rant anodique augmente.

Méthode de Sarbey

. —

^Sarbey

^mesure

le courant grille par la ^charge ou la dé

-

charge d^’un condensateur intercalé dans le circuit grille . La ^figure 8 indique les détailsdu montage. La grille est relié

e

à

une

armature d^’un condensateur C

par -

faitement

^{isolé, dont la}

seconde arma -

ture

est reliée à la masse .

Un contact I permet d^’appliquer

sur

la grille des potentiels

variables

U. Ces po

-

tentiels

chargent également le condensa

-

teur^C. Un milliampèremè

tre

mA intercalé dans le circuit anodique

mesure le cou -

rant anodique.

On

commence par

relever la

caract

éris

-

tique

iaz =

^f(

Ue

^{), le}

^contact

^{I étant fermé}

^.

On note le courant anodique

ia ^corres -

pondant à

une

tension U et on

ouvre

le

contact

I. On observe alors la variation du courant anodique. En supposant que la grille soit parfaitement isolée, s’il

n

^’

existe ^aucun

^{courant grille, la charge}

aux

bornes ducondensateur C

se conserve

ia =

^t

^{[ UK}

⁾

Soit UKi

^{la tension appliquée et}

^Ug

^{2 la}

tension au bout du temps dt. ^Or

:

dQ

=

^i.dt

le

courant

est égal à la variation de la charge pendant le temps dt.

Si

le

temps

dt

est

suffisamment

court, la charge ou la décharge d’

un

condensa

-

teur

peuvent ê

tre

considé

r

é

es comme

étant proportionnelles en temps et

on

peut écrire

:

d Q

_ _

^{C (}Ugi

— ^Uga

⁾

ï_g“

dt dt

En effet, Q

=

^{U C}

^.

Ugi

et Ug²

sont

dé

duits de

^la

^caract

^é

-

ristique. Il

suffit

de lire le temps

dt sur

un chronomètre pour calculer ig.

Fig

.

⁸

^. —

Méthode Sarbey

.

Pour pouvoir prendre dt de l^’ordre de 2 à 5 secondes, il faut que le ^temps de décharge

ou de

chargesoit beaucoup plus long,

ce

^qu’on obtient

en prenant

Célevé,

de

l^’ordre de 0,01|

xF-

Cette

m

éthode permet de définir

Je

point correspondantau courant^grillenul.

Il suffit pour

cela

d^’attendre que le

cou -

rant grille charge lecondensateur ^C pour un équilibre

entre

^le

^courant

^{ionique et} électronique. En effet^, la charge du con

-

densateur

en

^variant la polarisation

de

la grille, modifie le courant anodique qui détermine l^’ionisation.

Au bout d^’un temps t le

courant ano -

dique

ne

varie plus. En

se

rapportant à la courbe

ia =

^{f(Ug), on}

^trouve

^{le po}

^-

tentiel grille correspondant. Cette mé

-

thode nous

a

permis de déterminer le point de fonctionnement optimum des lampes édeotromè

tres .

Conclusion

Nous avons

essayé dans

cette

^{étude de}

définir le rapport existant

entre

le

cou -

rant grille d^’

un

tube et

le

vide

r

égnant dans l^’ampoule

de

celui

-

ci. Malheureuse

-

ment, le courantgrillepeutê

tre

dû égale

-

ment ^àd^’autres

causes

:émission thermo

-

électrique, photoélectrique

par

la lumiè

re

ou

les

^rayonsX provenant del^’anode

sans

parler du courant de fuite déjàcité.

Il y

aura

^donc

lieu

de revenir

sur ce

phé

nom

ène, ce que

nous nous

^proposons de

faire dans une

^{prochaine étude .}

U

.

^ZELBSTEIN

.

Fig

.

⁶

. —

^{Courbe d}

^’

^{un 6Q7 bien vidé avec et sans résistance de grille}

^.

Fig

.

7

. —

^{Courbe analogueà la précédente}

^,

^{mais pour un tube mal vidé}

^.

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