CH171519A - Procédé d'obtention de radiations ultraviolettes et de radiations lumineuses de composition choisie, et dispositif pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Description

  Procédé d'obtention de radiations ultraviolettes et de radiations lumineuses  de composition choisie, et dispositif pour sa mise en     #uvre.       La présente invention comprend un pro  cédé d'obtention de radiations ultraviolettes  et de radiations lumineuses de composition  choisie ainsi qu'un     dispositif    pour la mise en       aeuvre    de ce procédé.  



  Le procédé suivant l'invention est caracté  risé en     ce    que l'on soumet à une excitation       électrique        atteignant    une grande intensité au  moins de manière instantanée, une atmo  sphère comprenant au moins un gaz rare se  trouvant dans une enceinte, sous faible pres  sion.  



  Le dispositif pour la mise en     aeuvre    de ce       procédé    est caractérisé en ce qu'il comporte  une enceinte     contenant    une atmosphère com  prenant au moins un gaz rare, et des moyens  pour produire une excitation atteignant une  grande intensité au moins de manière instan  tanée, lesdits moyens     -d'excitation    -de l'atmo  sphère étant séparés d'au moins une paroi de         l'enceinte    servant à l'irradiation par une dis  tance suffisante pour que ladite paroi soit  pratiquement soustraite à l'action     excitatrice     et demeure, de     ce    fait, sans l'intervention de  moyens auxiliaires de refroidissement,

   à une  température suffisamment basse pour pouvoir  être appliquée sur une partie     è,    traiter.  



  L'aptitude remarquable que présentent les  gaz rares de l'air à émettre des radiations  sous l'action de la décharge électrique est con  nue depuis longtemps; elle a spécialement été  utilisée dans     l'industrie    des tubes lumi  nescents à néon.  



  Or, sous l'effet de la décharge, les gaz  rares sont     susceptibles    d'émettre, en même  temps que des radiations visibles, des radia  tions ultraviolettes. Bien que de     nombreux     travaux scientifiques aient été effectués sur  les spectres des gaz rares, il ne semble pas      que l'on ait su jusqu'ici tirer parti pratique  ment de     cette    propriété.  



  Les radiations ultraviolettes sont le plus  souvent produites par -des lampes à vapeur de  mercure qui sont caractérisées par un spectre  de raies sans     .doute    très     intenses,    mais peu  nombreuses. En vieillissant, ces lampes se  ,salissent" .et deviennent de plus en plus  opaques aux rayons ultraviolets -de     courtes     longueurs d'ondes. Enfin, d'un prix de re  vient élevé, elles nécessitent, en raison de  leur haute température de régime, l'utilisa  tion de dispositifs de refroidissement à eau,  qui compliquent les appareils et exigent un  encombrement important.  



  Or, la technique des applications médi  cales en particulier a rendu de plus en plus  désirable la réalisation -de sources produisant  des spectres visibles et ultraviolets aussi con  tinus que possible. L'arc électrique satisfait  à ces conditions, mais il conduit à des appa  reils d'un maniement délicat et qui chauffent  beaucoup.  



  On a trouvé que l'on peut obtenir avec les  gaz rares, notamment avec le krypton et le  xénon, introduits sous de basses pressions, de  préférence de l'ordre du     .dixième    de milli  mètre de mercure, des sources très riches et  très intenses de radiations, en excitant ces  gaz par l'action d'une décharge électrique ou  d'un champ électromagnétique de     densité    suf  fisamment élevée. On admettait jusqu'ici que  la production des spectres     d'étincelles    était  obtenue uniquement par l'excitation de haute  fréquence; or, on a trouvé que les spectres  d'étincelles des gaz rares peuvent être pro  duits par une décharge électrique à basse  fréquence, même en courant     continu,    pourvu  que la densité de courant soit suffisante.

   Les  spectres obtenus sont constitués par un en  semble de raies extrêmement serrées et d'in  tensités comparables, s'échelonnant depuis le       violet    visible jusqu'à l'extrême     ultraviolet.     



  Par     exemple,    dans le cas -d'un tube à élec  trodes intérieures, chargé d'une atmosphère  de xénon à la     pression    de     Z/lo    de mm de mer  cure, on détermine l'émission des radiations       ultraviolettes    en poussant la densité de cou-    rapt dans le tube au-dessus -de 3 ampères par  centimètre carré de     section,du    tube.  



  Le spectre ultraviolet est d'autant plus  intense que la pression est plus basse et la  densité de courant plus élevée.  



  Des appareils à décharge en régime d'arc,  constitués, par exemple en quartz, se prêtent  particulièrement à ces régimes élevés de den  sité de courant.  



  On peut utiliser également l'excitation  haute fréquence, par exemple et de préférence  comme expliqué plus haut, la décharge en  ondes amorties qui, par ses fortes intensités       instantanées    de courant, fournit, dans un ap  pareil de section convenable, la grande den  sité de     courant    instantanée d'au moins 3 am  pères par centimètre carré, ci-dessus     indiquée     Un autre fait très important est que, aux  basses pressions, et sous l'influence de la  grande densité instantanée du courant, on  peut faire vibrer en même temps divers gaz  rares; on peut ainsi combiner entre eux les  spectres, les     plus    riches en     ultraviolets,    du  krypton et du xénon.  



  D'autre part, par un choix convenable de  mélanges 4e gaz, il est possible, par exem  ple notamment, par l'addition de     néon    et  d'argon au krypton ou au xénon ou à ces  deux derniers gaz à la fois, de réaliser une  source     fournissant    un spectre extrêmement  complet s'étalant du rouge sombre au violet  extrême, et du violet extrême aux ultra  violets des plus courtes longueurs d'ondes.  



  On obtient ainsi, en même temps qu'un  beau spectre ultraviolet une belle lumière  blanche n'affectant pas sensiblement les cou  leurs, qui peut être utilisée pour la     publicité     lumineuse et l'éclairage.  



       En    outre, par un choix convenable de la  proportion des gaz et de la pression, on ob  tiendra un véritable dosage du spectre; le  spectre sera d'autant plus riche en radiations  ultraviolettes -de courtes .longueurs d'ondes  que la teneur -du mélange en krypton et en  xénon sera plus élevée et que la pression sera  plus basse. Inversement, le spectre sera d'au  tant plus riche en radiations     ultraviolettes    -de  grandes longueurs d'ondes, que la teneur en      néon du mélange sera plus élevée et que la  pression sera, plus grande.  



  En ajoutant aux gaz rares ou au mé  lange de gaz rares, des vapeurs métalliques,  comme par exemple la vapeur de mercure, on       peul:    obtenir une combinaison remarquable       çle-#    spectres des gaz et des vapeurs.  



  Il faut, pour cela,     n'ajou'cer    que de très       petites        quantités    -de métal, de manière qu'à la       température    de fonctionnement la masse de  métal ajoutée soit pratiquement volatilisée.  



  L'utilisation de quantités aussi petites de       matière    présente, en plus de l'avantage de  l'économie, celui d'éviter pratiquement une  condensation de la vapeur métallique sur les  parois .de l'appareil, qui aurait pour effet  d'absorber les radiations et de diminuer  ainsi le rendement.  



  On décrira maintenant, à titre d'exem  ple, une mise en rouvre du procédé selon l'in  vention.  



  La technique de l'utilisation des rayon  ultraviolets nécessite une condition particu  lière. Il est     nécessaire    .d'approcher le plus pos  sible la source - de radiations - de la partie à  irradier: on sait en effet que les radiations       ultraviolettes,        surtout    celles de     courtes        Ion-          gueurs    d'ondes sont très absorbées par l'air.

    Il faut donc     éviter    l'interposition d'air entre       Ja    source et la région à irradier, car le rende  ment     dépend    moins de la loi .de l'éclairement  inversement proportionnel au carré de la dis  tance,     que    de     l'absorbtion    des radiations par  la couche d'air interposée.  



  En médecine, par exemple, pour certaines  applications locales nécessitant la mise en       ouvre    de courtes longueurs     .d'ondes,    il con  vient de plaquer la lampe contre la partie  à irradier. Comme les lampes actuelles  chauffent beaucoup, la lampe doit être en  tourée d'une circulation d'eau froide qui  absorbe les radiations, ,diminue le rendement  et complique les appareils.  



  Les fi-. 1 et 2 -du dessin annexé repré  sentent, à titre d'exemples, deux formes  d'exécution du dispositif selon l'invention.  



  Dans les dispositifs     décrits    et représen  tés, les moyens d'excitation à haute fré-         quence,    qui peuvent être extérieurs ou in  térieurs -à     l'enceinte    contenant le ou les gaz  ou le mélange .de gaz et -de vapeurs, sont pla  cés à une distance suffisante de la paroi ser  vant à l'irradiation pour que     cette    paroi se  trouve en dehors du champ électromagnéti  que. Cette paroi se trouve ainsi soustraite à  l'action du champ haute     fréquence    qui crée,  comme on sait, dans les diélectriques, un  échauffement important. En même temps,  elle est moins soumise aux     transmissions    -de  chaleur par conductibilité des autres parties  de la lampe.  



  Pour     cette    double raison, la. paroi radiante  demeure à une température suffisamment  basse pour pouvoir être     appliquée        directement     sur la partie à traiter, et ce, sans qu'aucun  dispositif de refroidissement soit nécessaire.  



  La paroi servant à l'irradiation peut être  constituée,     suivant    les     applications    auxquelles  la lampe est destinée, par toute substance     -de     nature et d'épaisseur     choisies    de façon à  laisser passer seulement, pour l'application  désirée, telle zone du spectre visible ou ul  traviolet utile. Cette paroi peut aussi avoir  toutes les formes désirables en     vue    d'épou  ser la     forme    de la région où l'application     -doit     être faite. Il est ainsi possible d'introduire  dans les     cavités    ou d'appliquer directement  sur les tissus la paroi même de la, lampe dont  la forme a été appropriée.  



  Sur la     fig.    1, un tube T en verre pyrex  d'environ 14     ,cm    de long et 3 -cm de diamètre,  est fermé .à l'une de ses extrémités; de     ce    côté,  et sur la moitié du tube est     bobiné    à l'exté  rieur, à sbires     jointives,    un fil tubulaire de  Cuivre C, ayant par exemple 2 mm de dis  mètre et 0,5 mm .d'épaisseur d'isolement d'a  miante. A l'autre extrémité du     tube    est ci  mentée une plaque de quartz P,     transparente     pour le spectre visible .et l'ultraviolet. La  lampe est chargée d'une atmosphère appro  priée, par exemple un mélange de gaz rares  et de vapeurs de mercure.

   Les deux fils ex  trêmes<I>A</I> et     B    -du solénoïde     S    sont reliés aux  bornes d'un appareil haute     fréquence,    par  exemple d'un appareil -de diathermie à écla-      Leur; un manche D est disposé pour le manie  ment -de l'appareil.  



  Sur la.     fig.    2, le solénoïde     .S    servant. à  l'excitation est placé à l'intérieur même de  la lampe. Le fil conducteur est alors isolé  par toute substance convenable, par exemple  par de l'émail, de manière à     éviter    toute pro  duction d'effluve entre les spires.  



       On    peut également disposer à l'intérieur  de la lampe un solénoïde en tube isolant, par       exemple    en pyrex, dans lequel est placé le  fil conducteur. Au lieu d'un fil     conducteur,     on peut introduire du mercure ou certains  alliages qui peuvent être liquides à la tem  pérature -de fonctionnement de la lampe.  Dans ce cas, on peut disposer tous moyens  connus, en vue d'éviter l'éclatement du tube  de verre -du fait de la dilatation du métal ou  de l'alliage pendant le fonctionnement de la  lampe.  



  Dans les exemples -de lampes, la paroi  principale constituée en verre pyrex qui  absorbe les rayons ultraviolets de moyennes  et de     courtes    longueurs d'ondes protège l'opé  rateur pendant toute la durée     d'application    et  rend inutile l'emploi de lunettes en verres  spéciaux.  



  Avec     cette    lampe, on peut effectuer des  irradiations locales, par exemple sur la peau,  en appliquant     -directement    la. plaque de quartz  contre la peau, sans qu'il y ait d'échauffement  notable, même au bout d'une .demi-heure de  fonctionnement. La. plaque de     quartz    peut  être remplacée, par exemple, par des pièces de  quartz de toutes formes désirables, ainsi qu'il       est    représenté schématiquement en E, en  traits pointillés, et notamment par une len  tille en quartz     permettant    de     concentrer    les  radiations:.  



       On    peut également, sur la même lampe,  disposer plusieurs parois en vue     d'applications     différentes. Dans le cas de la.     fig.    1, par  exemple, on peut conserver à une extrémité  la plaque de quartz et     placer    à l'autre     extré-          mité    une lentille -de quartz, en disposant dif  féremment le manche de     maniement.     



  Il sera parfois     avantageux        de    disposer, à       L'intérieur    -de la lampe,     cou        immédiatement    à    l'extérieur, des réflecteurs à pouvoir     réflé-          ahissant    élevé, pour les rayons visibles et les  rayons ultraviolets, par exemple en alliages  connus de     magnésium    et d'aluminium; un tel  réflecteur est représenté en M sur la     fig.    2,  mais il     pourra        être    réalisé de toute manière  convenable, par exemple, par un -dépôt appro  prié sur la paroi de la. lampe.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé -d'obtention de radiations ultra violettes et lumineuses de composition choisie, caractérisé en ce que l'on soumet à une exci- tation électrique atteignant une grande inten sité au moins de manière instantanée, une at mosphère comprenant au moins un gaz rare se trouvant .dans une enceinte, sous faible pression. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé selon la revendication I, caracté risé en ce que l'on produit l'excitation dans une lampe à électrodes au moyen d'un courant électrique de densité suffi samment grande.

   2 Procédé selon la revendication I, caracté risé en ce que l'on produit l'excitation. dans une lampe à induction au moyen d'un champ électromagnétique de densité suffisamment grande. 3 Procédé selon la revendication I, caracté risé en ce que l'atmosphère que l'on excite comprend -du xénon. 4 Procédé selon la revendication I, carat- térisé en ce que l'atmosphère que l'on excite comprend -du krypton.

   5 Procédé selon la revendication I, caracté- risé en -ce que la proportion -des gaz et la pression de l'atmosphère que l'on excite sont déterminées en fonction .du spectre à obtenir.

   G Procédé selon la. revendication I, caracté risé en ce que l'atmosphère que l'on excite renferme au moins une vapeur métallique pour obtenir la combinaison des spectres de gaz et de vapeur, cette vapeur étant en très petite quantité, de manière à ce qu'à la température de fonctionnement, la masse de métal ajoutée soit pratiquement volatilisée. 7 Procédé selon la revendication Let la sous revendication 1. caractérisé en ce que le ,courant utilisé est .du courant continu.

   REVENDICATION I#I: Dispositif pour la. mise en #uvre du pro cédé suivant la. revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte contenant une atmosphère comprenant au moins. un gaz rare, et des.

   moyens pour produire une excita tion atteignant une grand intensité au moins de manière instantanée, lesdits moyens d'exci tation de l'atmosphère étant séparés d'au moins une paroi de l'enceinte servant à l'ir radiation par une distance suffisante pour que ladite paroi soit pratiquement soustraite à l'action excitatrice et demeure, de ce fait, sans l'intervention de moyens auxiliaires de refroidissement, à une température suffisam ment basse pour pouvoir être appliquée sur une partie à.

   traiter. SOUS-REVENDICATIONS 8 Dispositif selon la revendication II, ca- ractérisé en ce que les moyens d'excitation sont intérieur à. l'enceinte. 9 Dispositif selon la, revendication II, ca ractérisé en ce que les moyens d'excitation sont extérieurs à. l'enceinte. 10 Dispositif selon la revendication II, ea- ractérisé en ce que les moyens d'excitation soumettent l'atmosphère contenue dans l'enceinte à. l'action de la haute fréquence.

   11 Dispositif selon la. revendication Il, ,ca ractérisé en ce que les moyens d'excitation sont à décharge électrique à basse fré quence à forte densité de courant. 12 Dispositif selon la revendication II, ca ractérise en ,ce qu'il comporte au moins un réflecteur à pouvoir réfléchissant élevé pour les. radiations produites.

   13 Dispositif selon la. revendication II et la sous-revendication 12, caractérisé en ce que le réflecteur est disposé à. l'intérieur de l'enceinte. 14 Dispositif selon la revendication II et la sous-revendication 12, caractérisé en ce que le réflecteur est . -disposé immédiate ment à l'extérieur de l'enceinte. 1.5 Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce que la pression dans l'enceinte est -de l'ordre de quelques dixièmes .de millimètres de mercure.

   <B>16</B> Dispositif selon la revendication II, ca- ract6ris-é en. ce que l'atmosphère de l'en- teinte contient du xénon. 17 Dispositif selon la revendication II, -ca ractérisé en ce que l'atmosphère de l'en ceinte contient du krypton. 18 Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce que l'atmosphère -de l'en ceinte contient une faible quantité d'au moins une vapeur métallique.