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La formation de noir de fumée, que Basserr attribue à la combustion du carbure de cérium, devrait avoir lieu en abondance lorsque la mèche ne contient que de l’oxyde de cérium. Or il n’en est rien. Que la mèche soit minéralisée au fluorure de cérium ou à l’oxyde, le noir de fumée apparaît lorsque le charbôn intensif est surchargé, ou perturbé par un mauvais réglage. Le rôle de la minéralisation doit cependant être prépondérant, puisqu'un charbon non minéralisé ne donne pas lieu à formation de noir de fumée quand on le surcharge. Dans le cas d’une minéralisation au fluorure de cérium, tout se passe comme si les réactions (1) et (2) rétrogradaient dans les zones périphériques de l'arc par suite de l’abaissement de la température. Il se reformerait donc du fluorure, et du carbone serait remis en liberté et oxydé par l’air ambiant en CO puis CO,, ceci dans un arc bien réglé et non surchargé. De même, dans le cas d’une mèche minéralisée à l’oxyde de cérium, le carbure de cérium produit dans les zones chaudes de l’arc aurait tendance à se décomposer dans les zones périphériques, et le cérium, dont la chaleur d’oxydation est plus élevée que celle du carbone, s’oxyderait le premier. Si la concentration de carbure de cérium est très abondante, le carbone mis en liberté peut ne pas trouver sur place l’oxygène nécessaire à sa combustion. Dès qu’il passe à l’état solide, il s’agglutine en gros flocons, qui offrent peu de surface à la combustion et s’échappent de l'arc. La formation de noir de carbone serait ainsi reliée aux concentrations locales en cérium, carbone, oxygène. Dans le cas de fluorure, on peut observer que si les mêmes réactions se produisaient, il y aurait mise en liberté de fluor ou de fluorure de carbone, En fait les dépôts recueillis dans les cheminées des lampes renferment moins de fluor et plus d'oxygène que les sels de terres rares introduits dans la mèche. Je n’ai pas fait d'étude systématique, et il y a là un point à vérifier.

Le dégagement de noir de carbone est désagréable parce qu’il souille les carters des lampes. Il arrive que par suite d’une fausse manœuvre, en particulier du maintien d’un arc trop court, que ce noir se dépose sur le système optique. Ce dernier ne tarde pas à se briser à cause de l’élévation considérable de la température sous le dépôt de noir dont le pouvoir absorbant est très grand. Cet accident n’est jamais imputable au charbon d’arc mais à la façon dont on s’en sert.

En ce qui concerne la théorie suivant laquelle la présence de carbure de cérium plus réfractaire que le carbone serait la cause de la haute brillance, je montrerai plus loin qu’on peut obtenir des brillances élevées en introduisant dans la mèche des métaux dont les carbures sont moins réfractaires que le carbone, ou même des métaux non

carburables.

c. Taux de minéralisation de la mèche. — J'ai considéré le cas de deux charbons dont les mèches étaient minéralisées à un taux optimum. Je vais maintenant examiner le cas d’un charbon dont la mèche contient des taux croissants de fluorure de cérium. La figure 38 montre comment la brillance maximum varie en fonction du taux de fluorure de cérium dans la mèche, et ceci pour différentes valeurs de courant; une petite partie seulement du domaine exploré correspond à un arc stable, aussi les valeurs sont-elles peu précises, mais, considérées dans l’ensemble, elles donnent une idée assez juste du phénomène.

Pour chaque régime, il existe un taux pour lequel le rendement est optimum, et ce taux est d'autant plus élevé que le régime est plus bas. Lorsque la minéralisation augmente, la tension décroît pour les régimes faibles, ne change pas pour le régime moyen,

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croît pour le régime élevé. Les profondeurs de cratère suivent en gros les tensions et il est évident qu’elles doivent tendre vers une limite.

L'allure de ces phénomènes s’explique en partant des idées déjà développées. Si l'on admet que le rayonnement dépend de la concentration du plasma anodique en matières rayonnantes, il est logique que la brillance soit proportionnelle à la puissance dépensée et à la concentration de la mèche en matière minérale. D'autre part, à puis-

Bri//ance Tension d'arc 7e A ,

Vo// OU!

Brillsnce mmsx en sfil65 rés

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Taux deCef's Fig. 38. — Influence du taux de CeF,.

Charbon + æ 8 mm mèche de 4 mm. Longueur d’arc 6 mm.

sance dépensée constante, si la quantité vaporisée dans l'unité de temps augmente, la température des vapeurs, et par conséquent leur brillance, est abaissée. Il doit donc bien exister un maximum.

L'évolution de la profondeur du cratère appelle quelques commentaires. Il est évident qu'en régime stable établi, le rapport d'usure entre la mèche et l’écorce est constant. L'augmentation de puissance a donc pour effet de vaporiser plus de mèche et plus d’écorce, mais l’écorce disparaît aussi par combustion. Tant que la brillance est proportionnelle à la puissance, on peut admettre que l'écorce et la mèche disparaissent simultanément, ensuite, il y a déséquilibre, l’usure de l'écorce ne s’accroît plus relativement autant que celle de la mèche. On n’a d’ailleurs alors généralement pas un régime stable,

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et la mèche se vaporise par à-coups. TROMBE et FoEx [51] ont montré que la vitesse d'oxydation du carbone subit une chute à partir de 16000 C. L’ augmentation de la température de la pointe diminuerait donc l’usure relative par combustion, et pourrait ainsi intervenir sur la vitesse d’usure de l'écorce. Cette influence doit cependant être faible, car d’après FINKELNBURG et SGHLUGE, la proportion de l’anode usée par combustion est petite aux fortes intensités. L’usure et la brillance ne seraient même pas sensiblement affectées si l’air ambiant est remplacé par du gaz carbonique ou de l'oxygène, ce qui est inattendu, et seule une atmosphère d'azote diminuerait nettement ces grandeurs [35]. La cause du déséquilibre d'usure entre la mèche et l’écorce n’apparaît pas clairement.

La profondeur du cratère diminue lorsqu'on augmente le taux de minéralisation. Ceci s'explique par un abaissement de température dû à l'absorption accrue de chaleur par la vaporisation et la dissociation du fluorure de cérium.

La relation directe entre la profondeur du cratère et la tension qui se manifeste aux intensités moyennes et basses est naturelle, puisque les porteurs ont plus de trajet à parcourir. Au Dane supérieur, il n’en est plus ainsi, la conductibilité du plasma change, et la raison n’en apparaît pas clairement.

On peut s'étonner que les charbons faisant l’objet de la figure 38 n en qu’une brillance limite de 90 00e sb, alors que 142 500 sb ont été obtenus avec d’autres charbons (voir fig. 29-1), mais les premiers ne sont pas ce que la technique permet de faire de mieux, et ils ont été réalisés afin d’indiquer le sens du phénomène.

d. Répartition de la minéralisation. — Il est courant de faire varier la proportion du diamètre de la mèche par rapport à celui de l’écorce. On peut se demander alors si l'effet de cette augmentation n’est pas dû simplement au fait que par unité de longueur il y a un taux plus élevé de sels minéraux. Dans ce cas, on obtiendrait le même effet en introduisant une proportion plus élevée de sels minéraux dans la mèche. Ceci ne se vérifie que pour de faibles variations du diamètre de la mèche.

Adjonction de corps minéraux peu ou pas générateurs de lumière. — Les charbons couramment utilisés n’ont pas toujours leur mèche uniquement minéralisée aux sels de cérium. On y ajoute souvent d’autres corps minéraux destinés à rendre l’arc plus conducteur ou plus stable. Ces améliorations sont toujours obtenues au prix d’une baisse de brillance. D’une façon générale, ainsi que je l’ai fait ressortir au sujet de la volatilité des sels de cérium, une augmentation de la brillance va de pair avec les aug-mentations de la tension aux bornes de l’arc, de l’usure du charbon, et de la profondeur du cratère.

Voici à titre d'exemple une analyse de la mèche d’un charbon de 8 mm vendu sur le marché mondial et destiné à des lampes de projection cinématographique :

Fluorures de métaux de la famille du cérium exprimés en F:Ce. 52,5

Oxydes de métaux de la famille du cérium exprimés en O:Ce.. 15,5 DEV ORAN nee CLR nn Met 1,5 OCR 0 00 PAT NE ESS ER AL ET RER 0,95 (RS RE PR Er de re ete ie Re nn CIS ace dainit de 1,10 (DR MS EP EP ee Le ne tee CAES D MT ÉTUES 1,65

Les métaux alcalins ne sont pas des impuretés, et sont introduits volontairement. On peut trouver dans certains charbons des taux de silicium approchant 10 %. Le brevet français 644 197 du 21 avril 1927 de la Compagnie Lorraine de Charbons pour Félectre cité protège l'introduction de carbure de silicium dans la mèche des charbons d arc.

Les charbons commerciaux ont des caractéristiques différentes de celles représentées

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Fig. 39. — Établissement de l'effet BEcx.

Charbons Orlux : 544 ® 8 et 9 mm cuivré; — 545 D 7 mm cuivré. : Position horizontale. Longueur d’arc 6 mm.

sur la figure 38 (voir fig. 39). Les différences respectives sont les suivantes pour des

teneurs voisines en sels de cérium :

Profondeur

Tension du cratère Brillance À (Q'A (mm), (sb).

Charbon d'essai Dr8mm GA MR 42 4 83 000 Charbon commercial Orlux D 8 mm 65 A...... 39 3 74000

Sur la figure 39 la partie hachurée de la courbe tension-intensité figure la zone instable où l'effet BECK n'apparaît que de façon sporadique et dont il a été question au début de ce Chapitre. L’étendue de cette zone et l'amplitude des variations qui s’y produisent dépendent des caractéristiques du circuit électrique, elle peut être très réduite par l'emploi d’un générateur électrique convenable. Une dynamo Compound à tension constante quel que soit le débit convient bien; la valeur de la résistance de ballast peut alors être très faible sinon nulle.

Ces phénomènes périodiques d’instabilité, qu’on appelle vulgairement « pompages », m'ont fait découvrir la possibilité d'obtenir l'effet Beck en minéralisant la mèche avec des matières autres que les terres rares.

i 11 THÈSE J. PARISOT,.