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charbon intensif, mais que son coefficient angulaire est moindre et diminue quand l'intensité augmente, La brillance ne plafonne pas avant que l’arc devienne instable, ainsi que pour le charbon non minéralisé. La caractéristique tension-intensité est ascendante, le cratère présente l’aspect de celui d’un charbon au cérium, la brillance dépasse largement celle du cratère non minéralisé; en somme les caractères sont ceux de l'effet Beck, mais atténués.

Métaux. — En minéralisant avec du fer, du nickel, du cobalt, l'effet est encore plus net. La même figure porte la courbe d’accroissement relative au nickel et au

& > Co | : dns Ni JC

à Ds

Ÿ Pre

407 20 30 40 50 60 70 80 90 — Inlensiles en amperes

Fig. 4o. — Brillance maximum en fonction de I.

Lampe Peerless. + ® 9 mm tournant; — 8 ® mm incliné.

cobalt, la figure 4r porte des courbes relatives au nickel et au fer, pour des charbons de 13,6 de diamètre fonctionnant de 110 à 130 À, donc avec dard cathodique. Les résultats sont similaires, les brillances maximum atteintes sont de 34 000 à 37 500 sb pour les charbons de ® 13,6 et 40 000 à 43 000 pour les charbons de ® 0.

Ces anodes ne pouvaient être classées dans la catégorie des anodes homogènes ou faiblement minéralisées dont la brillance en régime stable plafonne à 18 000 sb. On connaissait d'autre part les charbons minéralisés aux terres rares dont les brillances pouvaient être accrues en régime stable jusqu’à 120 à 140 000 sb. Les nouvelles anodes étaient bien à classer avec ces dernières. Ces résultats furent obtenus en juin 1933 et firent l’objet de plusieurs brevets de la Compagnie Lorraine de Charbons pour l’électricité [55].

Il est à remarquer que les carbures des métaux expérimentés, de même que le carbure

de silicium, sont peu réfractaires, et qu'ils sont certainement dissociés dans l'arc. La

(2e: | es

Axe verfical ducralèere min

Fig. 41. — Répartition de la brillance .sur l'axe vertical.

+ ® 13,6 mm tournant; — ® r1r mm incliné.

F;Ce Ées . . Ni, = ALES oc ce Fe.

Minéralisation des mèches : —— F,Ce,

théorie de BasseTT, qui explique l'accroissement de brillance par la présence de carbures réfractaires solides dans la phase gazeuse est donc en défaut.

Fluorures alcalino-terreux. -—- J'ai rapporté dans la figure 42 les essais les plus intéressants qui ont été faits dans les mêmes conditions. Il a été impossible d'obtenir un effet constant avec les fluorures alcalino-terreux. La mèche apparaît généralement plus sombre que l'écorce, sa brillance est très basse, la chute de tension dans l’arc est très faible, l’arc est bleu violacé, sauf à la périphérie où il manifeste de façon nette le spectre du métal. Par exemple, avec le strontium, la projection de la lumière du cratère donne un effet blanc rosé, tandis que la flamme surplombant l'arc est rouge vif. On obtient donc ainsi surtout le spectre de molécules, tandis que le spectre d’atomes excités n’est pas nul, mais très faible. Brusquement l'effet BECK se manifeste : accroissement de tension, jaillissement d’une flamme, mèche devenant brillante. A ce moment la lumière rayonnée par le cratère devient blanc bleuté aussi bien avec le calcium que le strontium ou que le baryum, mais l’effet est fugitif. Nous verrons plus loin qu’il est tout de même possible de l’entretenir.

Dilution des sels de cérium. — Il était naturel de chercher à mélanger les corps donnant un effet Beck atténué avec les sels de terres rares. Avec 25 % seulement de fluorure de terres cériques, les brillances de l’ordre de celles données par les charbons intensifs normaux furent atteintes au prix d’une légère dépense supplémentaire d’énergie et de charbon, car l’usure est alors accrue. La courbe {41 montre la brillance atteinte avec un charbon dont la mèche contient seulement 25 % de fluorure de terres rares et du fer métallique. Au régime inférieur, 115 À, la brillance est la même que celle du charbon dont la mèche contient 52 % de fluorure de terres rares. Il n’en est plus de même lorsqu'on augmente la densité de courant, mais on obtient cependant des brillances élevées avec une économie de près de 4o % de terres rares.

Composés réfractaires métalliques non oxygénés. — La figure 43 donne quelques résultats obtenus. C’est le ferro-silicium qui est le produit le plus intéressant. Son arc est stable. Il est à remarquer que, comparativement au charbon intensif au cérium, les brillances sont relativement moins élevées que les éclairements au centre du faisceau projeté. Cette différence a deux causes : d’une part, les miroirs en verre moulé sont assez imparfaits, et l’image est loin d’être homothétique de la source; d'autre part, la répartition de brillance est plus égale sur le cratère des charbons minéralisés au ferro-silicium que sur celui des charbons minéralisés aux terres cériques.

Thorium. -- Le thorium qui accompagne les terres rares dans leurs minerais est toujours éliminé des sels destinés à la minéralisation des charbons d’are. Lorsqu'on remplace les fluorures des métaux de la famille du cérium par le fluorure de thorium, on obtient un effet lumineux analogue, mais il se produit une forte attaque du cratère semblable à celle que j’ai signalée à propos du cérium. Il en résulte une taille en dentelle des bords du cratère, qui affecte la régularité de l’échappement et du rayonnement des vapeurs émanant de la mèche. D'autre part, on constate souvent des projections de matière fondue, et, à l’extinction, il apparaît des gouttelettes de carbure de thorium dans le cratère. Ce dépôt peut avoir lieu également avec les métaux cériques, mais seulement lorsque ces derniers sont introduits en totalité ou en majeure partie sous forme d’oxydes. Cependant, même lorsque la mèche ne contient que des fluorures, des carbures s’y forment car, en l’humidifiant après fonctionnement, on sent l’odeur qui accompagne les hydrocarbures dégagés.

nn —

Lampe Peerless à charbon tournant ® 9 mm, charbon négatif incliné de ® 8.

Observations.

Stable

Fluctuations périodiques, mèche à peine plus brillante que l’écorce Quelques perturbations périodiques

Des crachéments en dehors desquels l'arc est stable

Mèche plus brillante que l'écorce

Lumière blanc verdâtre

Lumière blanc rosé Perturbations continuelles

Très stable

Lumière passant du rouge au blanc bleuté

({Mèche plus sombre que l'écorce,

lumière projetée passant du blanc rosé au blanc bleuté

Très instable

Éclaire- 6 han ment Cratère égime. ; Minéralisation Brillance RES LES de la mèche max. sb PA de ® 4,5 mm. | er ENS SA A CR re LU Y. projeté p. Prof, (%)-

Charbon intensif aul 2 | dus 5 “4 fluorure de cériumQ 7° | = 0 F (environ 521%) Hole D 660 100 D 02 | os

RAA 2 LT “rl 3 É %

70 % carbure de sili- F ,

: 3 76 ve CUT Ve et de PRIee PAS ASE (SE 75155] - 75 8 | 5,5 és: 75160! - GE leSe | 6.0 : DO A et A a fly 360 66 7,51 4,0 Del l OT Ire Dre ee 75 | 65 - 71 = = DOME Tee 7000 380 66 = =

Ut AT 15 1664. 69 |2,7 | 5

Manganèse 35 % ..... | DORA - 63 7,3 3

Su %. Fluorure de 15 Go à ne j $ CÉMUMYA RE ce

Fluorure de strontium) AE PA Ga 95 |-6,8: L2,4 DA RS Ca e |

Fluorure de calcium pal 48 À Bveds li 29 2,8 DONS EST ER à

Fluorure de oies : 32 à 76 à | RÉ NRTTES da |

Fluorure de magné-) 75 | 58 y “noie 5 SIMS ere

Carbonate de calcium.| 80 | 40 - — [àpeine) -

Mèche plus sombre que l’écorce

Fig. 4°.

Si —

Pour diminuer les défauts inhérents à l'emploi du fluorure de thorium, il faut en diminuer le taux dans la mèche, mais alors on abaisse sa brillance. L’adjonction de 12 à 15 %, d'oxyde de titane à 40 % de fluorure de thorium a permis la réalisation d’un charbon, qui donnait un bon fonctionnement avec un rendement lumineux de 85 % de celui du charbon aux terres rares [56]. 2

Artifices pour l'emploi des fluorures alcalino-terreux. — Les métaux alcalinoterreux sont séduisants. Le baryum précède le lanthane et le cérium dans la classification périodique, il ne diffère du lanthane que par un électron en moins dans le niveau 5d. On peut donc supposer que les spectres sont voisins et même que le spectre de l'atome du lanthane ionisé pourrait ressembler à celui de l’atome neutre du baryum. Le chlorure de baryum m'a permis d’atteindre des brillances de l’ordre de 45 000 sb, en surchargeant un charbon de & 7 jusqu’à 70 A. Le charbon de même diamètre minéralisé au fluorure de cérium atteint cette brillance vers 45 A. Le fonctionnement était bon, et la courbe d’accroissement de la brillance en fonction de l'intensité avait alors le même coefficient angulaire que celle de la courbe relative au charbon minéralisé avec des terres rares. La lumière rayonnée était d’un blanc verdâtre assez agréable, mais l’importance de la surcharge nécessaire n’a pas permis d'application économique.

Le calcium et le strontium ont des spectres d’arc qui pourraient compléter utilement celui des terres rares. Ce dernier manque en effet d’orangé et de rouge lorsqu'on le compare à celui du Soleil. On peut aussi penser que pour la projection militaire, l’enrichissement du faisceau en rayons de grande longueur d’onde diminueraïit la diffusion atmosphérique, et par conséquent l’éblouissement, tout en augmentant la pénétration. :

Il a été possible de faire rayonner les fluorures alcalino-terreux dans le cratère en employant deux artifices :

—— emploi d’une double mèche; — emploi d’écorces peu conductrices de la chaleur.

. a. Charbons à double mèche. — L'idée directrice était d’appliquer le principe de la différence de volatilité entre la mèche et l’écorce, la mèche molle à base de fluorure alcalino-terreux étant contenue dans une mèche dure à base de fluorure de cérium, elle-même introduite dans une écorce de charbon pur (fig. 35).

L'expérience a montré qu’à des taux respectifs égaux de fluorure de calcium (ou de fluorure de strontium) et de fluorure de terres rares, l’abaissement de brillance était moindre avec deux mèches concentriques qu’avec une seule mèche ou étaient mêélés les deux constituants :

Brillanec en stilbs. Profondeur ET du cratère Centre mèche, Bord mèche, (mm).

DhrS, SAR T2 ON AE | Mèche unique avec terres rares. Ca, Ba, un peu deK. 31 500 30 500 2,55

Mèche annulaire ® 7 avec terres rares, mèche centrale avec Ca, Ba, un peu de K..........,... . 34 5oo 33 500 OT,

Lampe Fersing, charbons horizontaux, longueur d'arc 6 mm. Charbons ® 7 positif, D 6 négatif.

ñ / Eclaireoi 2 ment Cratère Régime. latif Minéralisation Hrillance Peru (mm).

au centr de la mèche max. d He - Observations.

de ® 3,5 mm. era | 0 (90)) , Es em re faisceau RS projeté | D. | Prof.

Charbon intensif auf 40 | 32 380 = le = fluorure de cérium/ 45 | 34 450 100 - 2 (Oo 65 A) Er Re 5o | 37 535 = - — dus £ (0 : 20 = = = Ferrosilicium à 25 % * 38 - 3 Stapl : ; 29 75 = oe table de Si (50 à 70 %).. / ?

Ge e L OS A SE ee s . = Ferromanganèse 40%.| 45 | 38 . 69 Li) Stable Ferrovanadium 40 %.| 45 | 39 58 = - Stable Ferrocarbotitane :

Béron 50 % ....... 45 .| 30 - 55 = Crachements Firminy 505%: 0. 45 | 34 - 70 2,8 Assez bonne stabilité Silicoaluminotitane :

Une comparaison d’une double mèche analogue avec une mèche de même diamètre minéralisée aux terres rares a donné :

Brillance RS au centre. au bord, Double mèche :

Charbons ordinaires aux terres rares ........ 43 000 40 000 Charbon double mèche Ca, Ba, K........... 38 000 36 500

En regardant le cratère, on aperçoit sur la mèche centrale une luminescence rouge qui se prolonge dans le jet de vapeurs anodiques. La flamme surplombant l'arc est fortement colorée. Le spectre de la lumière émise par le cratère contient les raies des métaux introduits dans la mèche centrale.

Ce procédé a fait l’objet d’un brevet [57].

b. Charbon à écorce peu conductrice de la chaleur [58]. — J'ai déjà signalé la grosse influence de la conductiblité thermique et électrique de l'écorce, qui vont de pair, sur la brillance du cratère. La figure 44 montre la courbe de brillance obtenue avec un charbon minéralisé au fluorure de calcium, dont l’écorce 8165 est peu conductrice de la chaleur, comparativement à deux courbes de charbons minéralisés au cérium et d'emploi courant. L'un de ces derniers donne plus de brillance et plus d’usure que l’autre. On voit que le charbon au calcium à déjà une brillance notable sous une intensité de 150 À, et qu’en poussant l'intensité à 195 À, on atteint la brillance du charbon 550. M. Lepuc a mesuré la conductibilité calorifique radiale de l'écorce 8165, et a trouvé qu'elle était les 2/3 de celle d’une écorce de qualité courante.

Le tableau ci-dessous montre l’accroissement de la brillance, de la tension, et de la profondeur du cratère. À partir de 195 A, la brillance baisse et le régime devient instable.

Appairage 16/11, positif tournant (angle 30°, longueur d'arc 332m),

Cratère > a — — ] — Intensité Tension Brillance P profondeur (A). (V). !sb). (mm ). (min ). Impact, 150 66 41 500 12,5 k 5 ; 2 TU Ÿ 2 ie oO Ecorce 8165 ++ # : : s :

; ; 165 7 60 000 15,5 GS - Mèche 35 % F, Ca. : = € 180 7 63 000 14 9,5 ee 195 80 66 500 14,5 10,8 - 210 84 64 500 14,5 12 2 Charbon 550 Orlux...... 150 75 65 000 13 4.5 2,4 se 3 4.9 Charbon 550-01 Orlux... 150 78 80 000 14 8 o

Un brevet américain [59] protège un charbon dont la mèche est minéralisée à 60 °/, de F,Ca + 10 % de fluorure de terres rares. Il faut charger ce charbon de diamètre 16 mm à 250 À au lieu de 150 à 175 pour un charbon de qualité courante.

Application. — Lorsque pendant la guerre les terres rares firent défaut en France,

la dilution du fluorure de terres cériques dans le ferro-silicium permit une économie 0 Ÿ à 1 N ON

de 70 % sur cette matière, avec une perte de 15 à 0 % seulement sur la lumière pro-

duite. La qualité de remplacement Orlux 2544 ainsi obtenue fut fabriquée par millions, et donne toute satisfaction à la clientèle.

Lorsque la pénurie de terres rares fut totale, le ferrosilicium fut exclusivement employé

è Bnrilohce o en sh/bs

Axe vertical du cralere mm

Fig. 44. — Répartition de la brillance sur l’axe vertical. Angle 309 + ® 16 mm tournant; — ® 11 mm.

Écorce 8165 (mèche 35 % CaF,), impact o; Charbon 9550-01, impact 0; 150 À; nes --e Charbon 550, impact + 2,4, 150 A.

pour la minéralisation des charbons intensifs destinés à la projection cinématographique. La perte de lumière était alors de 30 % et l'aspect de la projection en souffrait plus ou moins suivant la puissance des installations. Les charbons commerciaux PPRRReRNEe Orlux 3544, firent l’objet de brevets [60] et furent utilisés en France. La courbe 45 montre les valeurs de brillance maximum obtenues avec les charbons Orlux 2944 et Orlux 3544. Les différences sont plus grandes en valeurs relatives sur les brillances

60.000 +544 Orlu2 50.000 40.00 , +2544Orlux / 30.00 7 d Ÿ .+8544Orlux À ; ? 20.000 Ÿ Ÿ V4 0.000 He à è Q

30 40. So Jhfensifé en amperes

Fig. 45. — Brillance maximum.

Taux normal de terres rares:

— — — Économie de 70 CAR See Sans terres rares.

maximum que sur les éclairements obtenus brillance sur le cratère est d'autant de terres rares,

Le fluorure de thorium fit la soudure entre cette fabrication et la reprise de la qualité d'avant guerre [56]. La lumière obtenue avec la qualité au thorium, appelée Orlux 644,

était de l’ordre de 85 % de celle de la qualité 544 aux terres rares. La projection cinématographique était d'aspect satisfaisant Gi

en pratique, parce que la répartition de plus uniforme que les charbons renferment moins

Dee

Les recherches sur l’obtention de l’effet Beck en régime stable avec des substances autres que les terres rares ont permis de suppléer au manque de ces dernières sans obtenir cependant un résultat équivalent. Elles ont d’autre part montré qu’on peut modifier le rayonnement du cratère du charbon intensif, en conservant une brillance élevée, ce qui est important pour les applications cinématographiques. La connaissance de l’aptitude des différents éléments à donner l'effet BECK a conduit à des vues générales, ainsi que le montre le paragraphe suivant.

Emploi du tableau de classement périodique dans les recherches sur les arcs. — Lors des premières recherches sur l’obtention de l’effet Beck avec différents éléments, M. OswaLp avait remarqué la relation entre la position de ces éléments dans la classification périodique, et leur aptitude à provoquer une brillance élevée du cratère [54]. Il ressortait que les métaux de numéros atomiques 20 à 28 sont nettement avantageux. D'un point de vue plus général, M. Oswazp montrait l'intérêt de l’emploi de la classification périodique dans les recherches sur les arcs. Il distinguait en effet des groupes naturels qui jouissent de certaines propriétés importantes pour l’arc :

—— bonne conductibilité : première et deuxième période;

— faible influence sur la coloration des arcs : Si, C, N, O, d’une part, alcalins d’autre part;

— forte influence sur la coloration : alcalino-terreux Ti, V, Cu, Cr par exemple;

— Compatibilité avec les conditions de l’arc intensif : terres rares, éléments numéros 22 à 28;

— Réalisation de sources lumineuses sensiblement blanches : terres rares, Mg, Al, ou bleuâtres : Ti, V, terres rares, Mg;

__ réalisation de sources lumineuses ultraviolettes : métaux de transition, terres rares;

— absence de composés trop difficiles à vaporiser : tous les éléments sauf ceux de transition appartenant aux 42, 5e et 6e périodes.

Les éléments peuvent être aussi groupés en quatre classes :

— métalloïdes et gaz nobles, sans intérêt pour les arcs au carbone;

—— alcalins, stabilisateurs, mais à émission lumineuse trop faible;

— alcalino-terreux et terres rares, à forte émission spectrale dispersée surtout sous

forme de bandes; — métaux de transition à spectres très discontinus très riches en ultraviolet.

Les alcalins sont donc des adjuvants, les alcalino-terreux et terres rares des colorants, et les métaux de transition des modificateurs destinés à corriger ou à compléter

les spectres des colorants. ;

Dit LE),

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