BE375539A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  "CELLULE SENSIBLE A LA LUMIERE" 
Cette invention a trait aux cellules sensibles à la lumière et est un perfectionnement à la cellule faisant l'objet de la demande de brevet ? 304.833 déposée aux   Etats-Unis ,   au nom de Monsieur Samuel   RUBEN,   le 8 Septem- bre 1928. 



   Certaines cellules sensibles à la lumière dont on se sert actuellement ne sont pas influencées d'une façon constante par toutes les longueurs d'onde de la bande des fréquences vocales, et il en résulte une distorsion lorsque la cellule est employée pour reproduire le son comme dans les films parlants ou sono-visuels. De même, dans un grand nombre de cellules actuellement en service, les éléments actifs ont tendance à être détruits ou usés par des actions chimiques ou électro-chimiques, de sorte que la cellule de- vient"paresseuse" au bout d'une courte période de temps 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 et cesse finalement de fonctionner.

   Un grand nombre de cel-   l.ules     sent   sensibles aux variations de température, de sorte qu'on ne peut assurer leur fonctionnement convenable qu'en maintenant la température constante, ce qui est difficile dans beaucoup de cas, 
Cette invention a pour objet une cellule sensi- ble à la lumière   présentant   un ou plusieurs des avantages suivants : 
Elle a une réaction sensible et efficace sur tou- te la largeur   (le   labande des fréquences vocales; 
Elle ne donne pas lieu à des actions chimiques ou électro-chimiques tendant à user l'élément actif ou à en diminuer la sensibilité; 
Sa durée de service est longue etelle supporte un long séjour en magasin ou avant l'emploi;

   
Elle fonctionne efficacement à toutes les tempé- ratures ordinaires, 
Lorsque la cellule est au repos, elle présente une faible différence de potentiel de contact entre   ses,élec-   trodes de sens inverse à celle qui se produit lorsque la cellule est activée par de la lumière; 
Elle peu.i. être fabriquée industriellement en   gran-   des séries avec un Grand degré d'uniformité. 



   L'invention a en outre pour objet une disposition de circuit assurant un fonctionnement amélioré de cette cel-   luie.   



   D'autres buts de l'invention, concernant la fa- brication et l'assemblage des divers éléments et leur mon- tage dans un circuit, apparaîtront de la description qui va être   faite   en   regard   du dessin annexé, qui représente, à titre   d'exemple,   un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel : 
Fig. 1 est une coupe verticale d'une cellule sen- sible à la lumière établie suivant l'invention, cette cellule étant représentée plus ou moins schématiquement en 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 combinaison avec un circuit électrique dans lequel elle fonctionne. 



   Fig. 2 est une vue debout, avec coupe partielle, de la cellule de fig. 1. 



   Fig. 3 est un détail en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de l'électrode inactive. 



   Le mode de réalisation représenté de l'invention comprend une boite 10, en   bakélite   ou autre diélectrique désiré, qui est de préférence cylindrique et fermée à l'arrière comme indiqué, mais ouverte à l'avant pour recevoir une plaque de verre 11 qui peut, si on le désire, recevoir la forme d'une lentille, cette plaque pouvant être fixée en place à l'aide de ciment appliqué en 13 sur son pourtour.

   A l'intérieur de la boite 10, est monté un dis- que de cuivre 13 muni d'une cuuche superficielle 14 sensible à la lumière espacée de la lentille 11, et muni sur son bord inférieur d'une patte 15 à l'aide de laquelle il peut être fixé dans la boite de bakelite par une vis 16 qui traverse une ouverture de la patte 15 et une ouverture de la boite 10 et est fixée par un écrou formant borne de connexion   17   vissé sur l'extrémité filetée de la vis 16. Une électrode en toile métallique 18 de préférence en cuivre, munie d'un revêtement 18a de sulfure, séléniure ou tellurure de cuivre, est de préférence   établie   sous forme d'un disque placé en contact aussi intime que possible avec la surface sensible à la lumière 14.

   Cette électrode 18 peut être munie d'un rebord circulaire 18b qui contribue à la maintenir en place dans la boite 10, et une vis 19 peut être prévue pour la fixer contre la boîte 10, cette vis servant en même temps à assujettir   ladite   électrode à la borne 20 vissée sur l'extrémité filetée de la vis 19. 



  Les bornes 17 et 20 constituent les   organe.-!   à l'aide des- quelles on établit les connexions   électriqes   avec la cellu- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 le . L'électrode   en   toile métallique 18 pourrait, si on le désire, être placée d'un côté de l'électrode sensible à lalumière ou même derrière cette dernière, mais on ob- tient de meilleurs résultats en la plaçant de la façon in-   diquée .    



   Le récipient 10 est rempli d'un liquide transpa- rent possédant une capacité inductive spécifique élevée. 



    L'inventeur   préfère se servir à cet effet de glycérine pure, mais on pourrait appliquer d'autres matières telles l'éthyl-glycol ou   l'alcool'   
La couche sensible à la lumière 14 du disque 13 peut être établie comme suit,. On chauffe le disque 13, qui est de préférence en cuivre, dans une atmosphère oxy- dante, à 1000  C environ, jusqu'à ce qu'il se forme une couche fondue et dense   d'oxyde   cuivreux.

   L'épaisseur de la couche d'oxyde sera d'autant plus grande que le métal est soumis plus longtemps à l'action de la chaleur, mais cette épaisseur n'a pas d'importance, excepté en ce qu'il est dé- sirable d'assurer   un.   bon contact de cette couche avec la base métallique et qu'il convient que cette base soit suf-   fisarnnient   épaisse pour la supporter à l'intérieur du réci- pient. Lorsque l'oxyde s'est formé, on refroidit le disque lentement, puis on l'immerge dans de l'acide chlorhydrique pour le nettoyer et réduire en cuivre la couche externe d'o-   x,yde   cuivrique qui a pu se former au cours de l'oxydation, ainsi qu'une certaine partie de 1.' oxyde cuivreux. On le nettoie alors dans de l'acide nitrique concentré qui dissout les produits de réduction engendrés dans l'acide chlorhydrique'. 



  Jusqu'ici, le procédé appliqué pour établir la surface sen- sible à la lumière est analogue à celui décrit dans la de- mande de brevet améarcain susmentionnée. 



   Pour que la cellule réagisse dynamiquement à une fréquence supérieure à un nombre de périodes minimum , par exemple à 10 périodes, et pour réduire à un facteur né- gligeable le décalage dans le temps, même aux fréquences acous- 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 tiques maxima, on a trouvé qu'il est nécesssirede ronger la surface d'oxyde cuivreux, de   préférence ,.,   l'aide d'une solution d'acide fluorhydrique, jusqu'à ce que la surface entière soit corrodée uniformément et que lu structure cristalline soit mise à nu. Avant ce   traitement   par   ?'acide,   la surface possède un aspect vitreux de couleur rouge rubis, et l'on n'y discerne pas de formation   cristalline.   Après le traitement par l'acide, la surface est terne et rend nettement visible la structure cristalline.

   L'effet de ce traitement est que la cellule réagit aux fréquences au- dibles sur toute la largeur de la bande acoustique sans dé- calage ou distorsion. On a trouvé qu'une solution diluée d'acide fluorhydrique permet de ronger unifermément la sur- face d'oxyde cuivreux, mais on pourrait cependant appliquer à cet effet d'autres composés, par exemple   .;ne   solution à 5 % d'acide sulfurique ou une solution à la   ;'-.de   chlorure   d'ammonium.   



   Lorsque la corrosion est terminée, on munit la face inutilisée de l'électrode sensible à la luaière d'une couche ou revêtement en vernis isolant opaque 13a tel qu'un vernis à base d'asphalte, en ayant soin de convrin toutes   les   par- ties métalliques qui ne sont pas sensibles à la lumière, y compris la vis 16 et la patte 15, pour   empêcher   qu'il s'établisse entre des parties non .revêtues et la surface d'oxyde cuivreux des circuits locaux qui abrégeraient la durée de la cellule. 



   On peut préparer l'électrode 18 en soumettant le disque de toile de cuivre pendant 10   minute:',   à l'action d'une atmosphère de soufre à une température de 300 environ. 



  Ceci produit une couche bleu foncé de   sulfure   cuivrique dont l'épaisseur est de 0,12 millimètre environ et qui fait sen- siblement corps avec la base. Si on le   délire,   on peut transformer complètement le cuivre en sulfure mais, dans ce cas, la résistance mécanique se trouve diminuée, et il est préférable d'en revêtir simplement la surface du cuivre. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



     Coolie   représenté dans la fige l, la cellule sensi- ble à la lumière qui vient   d'être   décrite est montée dans un circuit, les bornes 17 et 20 étant connectées en série avec   l'enroulement   primaire 21 d'un transformateur 22. Le   secon-   daire 24 de ce transformateur peut être branché aux bornes d'entrée   d'un   circuit amplificateur comprenant une lampe amplificatrice 25 munie d'une grille 26 qui est reliée à   l'une   des   bornes   du   secondaire   24 et d'une cathode 27 qui est reliée à   l'autre   borne du secondaire à   travers  une batterie 28 dont le rôle est de maintenir la grille 26 à un potentiel défini.

   La cathode 27 est chauffée par une batterie 29, et la sortie de la plaque 30 est reliée à un dispositif de translation 31 tel qu'un   récepteur   téléphonique ou un haut-parleur en   série   avec une batterie de plaque 32 four- nissant la   force   électromotrice accélérant les électrons. 



  Il ve de soi qu'on   pourrait   substituer à l'amplificateur représenté etdécrit un autre type d'amplificateur ou appliquer   une   série   d'amplificateurs   lorsqu'on désire de grands volumes de son. 



   Dans certains cas, il est désirable de constituer une faible faite électrique dans le liquide constituant le diélectrique du   récipient   dans le but d'assurer le maintien à l'état   corrodé   de   l'oxyde   cuivreux sensible à la lumière et, par suite, le   maximum   de réaction dynamique. On peut constituer   ce'.te   fuite en diluant faiblement la glycérine à l'aide de 1/2 % environ d'un acide organique tel que l'acide   citrique,     1,'acide   butyrique ou l'acide oxalique, ce dernier acide étant préféré.

   Lorsqu'on a recours à ce moyen, il est essentiel de connecter l'amplificateur par une capacitance de facon à empêcher le passage d'un courant statique- lorsque la cellule n'est pas éclairée, car la   de-   manderesse a découvert que ce courant constitue le facteur de limitation qui fait obstacle à une longue durée des 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 cellules de ce type en ce sens que l'oxyes est ré- duit en cuivre par l'hydrogène engendre par l'électrolye. 



   On peut par conséquent monter sur le circuit contenant les bornes 17 et 20 de la cellule sensible à la lumière un con- densateur 33 qui, lorsqu'il est   relativement   grand, ne laisse passer que l'élément dynamique du courant   de   sortie de la cellule et élimine les effets électroyltiques 
Si la température extérieure ne varie pas entre les limites d'une échelle très grande, et en particulier si l'on ne risque pas d'éprouver de basses   températures,   la solution peut être composée entièrement   ::tune   solution à   1/2 %   d'acide citrique ou d'acide oxalique. 



   En   fonctionnement,   un faisceau varitable de rayons lumineux est dirigé sur la surface d'oxyde cuivreux à travers la lentille de verre 11. En même temps que l'intensité de la lumière varie, l'impédance de la cellule varie en raison du contact entre la toile métallique et la matière sensible à la lumière et de la variation de la résistance interne de la surface d'oxyde cuivreux. Il se   produit,   probablement aussi une variation de capacitance due à la variation d'in- ductance spécifique de la couche d'oxyde cuivreux sous l'influence de la lumière.

   Il est évident que le   changement   d'impédance et de la force électro-motrice de contact de la cellule déterminera des variations de potentiel dans le transformateur 22 et, par conséquent, dec variations de potentiel dans la grille du tube   amplificateur,   ces dernières variations étant reproduites dans le cireait de plaque à un potentiel plus élevé, ce qui produit l'émission des sons par le dispositif de translation 31. 



   Lorsque la cellule est obscure, la différence de potentiel est réduite à zéro.   En-.'fait,   il se   crée   même une faible différence inversée eu raison du fait que la couche de l'électrode en fil métallique estélectro-négative par rapport à l'oxyde cuivreux. Ceci diminue les courants 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 locaux et au;;.lente dans considérablement la durée de la cellule en   comparaison   des cellules sensibles à la lumière construites jusqu'à ce jour. 



   On a décrit l'application d'oxyde cuivreux à titre de   si,,!)stance   sensible à la lumière, mais on pourrait appliquer d'autres matières sensibles à la lumière telles que le sélénium, le   sulfure   de molybdène ou le sulfure de thallium. On peut, constituer la matière sensible à la   lumière   sur une base métallique,   comme   il a déjà été décrit au sujet de   l'oxyde   cuivreux, ou lui donner une épaisseur   sa±-     fisante   pour qu'elle puisse se supporter par elle-même et la munir d'un contact de métal ou autre matière pour la connecter à l'une des branches da circuit.

   Ainsi, pour établir l'oxyde cuivreux, on peut soumettre le disque de cuivre au traitement thermique jusqu'à ce qu'il ait été   entièrement   transformé en oxyde cuivreux, pais revêtir la face inactive de l'oxyde, qui doit être tournée vers l'arrièrede la boîte de bakélite, d'un dépôt conducteur tel qu'une couche de graphite pulvérisé ou de rnétal projeté à l'état divisé. Ceci diminue le po-   tentiel   de courant statique de la cellule mais, en raison de la résistance spécifique élevée de l'oxyde cuivreux et de sa conductibilité   asymétrique,   l'efficacité du couple est  aussi     diminuée.   



   Quoiqu'on puisse appliquer, au lieu des   acides     organiques   sssmentionnbés.   d'autres     substances     propres   à ren- dre le   diélectrique   lègèrement   conducteur,   les acides orga- niques sont préférés   parce     qu'ils   n'attaquent pas les électrodes en ne   diminuent   pas la transparence du   diélectri-   que. 



   Comme base de l'électrode inactive, on a mentionné le cuivre, mais il perrait être désirable d'appliquer un alliage de cuivre et de zinc ou un alliage de cuivre et d'a- i luminium, et l'on -a trouvé qu'on obtient de bons résultats avec environ 85 % de cuivre et   15 %   de zinc ou avec environ 

 <Desc/Clms Page number 9> 

   90 %   de cuivre et   10 %   d'aluminium. Il ne sont pas que la proportion du métal autre que le cuivre soi.',   supérieure   à 20 afin d'assurer la formation de sulfure de   suivre.   Le sulfure de cuivre engendré sur un alliage de ce genre est d'une nature dense. 



   La cellule qui vient d'être décrpale est extrêmement sensible aux variations de lumière en tous   les   points de l'échelle des fréquences vocales. Les actions chimiques ou électro-chimiques qui tendraient à détruire ou user l'é- lément sensible à la lumière ou à diminuer sa sensibilité sont négligeables, et la cellule possède par conséquent une durée exceptionnellement longue. 



   Elle est en outre simple et facile à construire et se prête par conséquent à une   faorication   industrielle sur une grande échelle en même temps qu'elle assure l'obtention de caractéristiques constantes dans toutes les cellules . 



   Elle est applicable dans toutes les conditions dans lesquelles on désire transformer une source de lumière va- riable en énergie électrique,   comme   par enemple dans ]'en- registrement des films parlants ou sono-visuels dans le- quel la lumière est transmise par l'intermédiaire d'un pho- nogramme enregistré sur le film   cinématographique.   La cellu- le est aussi applicable à la télévision ou àla   transmission   par fil de photographies, à la reproduction de dessins ou à tout autre dispositif dont le fonctionnement est régi par des variations d'intensité de lumière. 



   On a décrit un seul mode de   réalisation   de l'inven- tion, mais il est bien entendu qu'on pourrait el concevoir d'autres et apporter un grand nombre de modifications à la construction décrite et représentée sans s'écarter de l'es- prit de l'invention. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. R E S U @ E EMI9.1 1) Une cellule sensible à la lur.iie: e, caractérisée par le fait qu'elle est agencée pour varier le capacité sous <Desc/Clms Page number 10> l'influecncedevariations d'intensité de lumière. Cette cellule peut, en outre, être. caractérisée par les points suivants, ensemble ou séparément :

   a) 31,le comprend une électrode sensible à la lumière; une seconde électrode, des moyens servant à faire varier la capacité entre les deux électrodes lorsque des rayons lumineux d'intensité variablesent projetés sur l'él tétrode secsible, et des moyens servant à inverser le potentiel entre les électrodes lorsque la cellule n'est pas en eervice b) Une des deux électrodes est enduite de matière sensible à la lumière, et la seconde électrode est en con- tact par une de ses faces avec ladite matière et présente des ouvertures permettant à la lumièrede passer à travers elles,

   ces électrodes étant entourées par un liquide trans- parent possédant une capacité inductive spécifique élevée. c) Le récipient de la cellule présente une paroi transparente Ö travers laquelle la lumière peut être diri- gée, et la matière sensible recouvrant la surface d'une des électrodesest tournée vers ladite ouverture, la secon- de électrode, qui est en contact par sa surface avec la surface sensible à la lumière, étant munie d'une couche qui est '.1 cotre-négative par rapportà ladite matière, d) T,a matière sensible à la lumièreest appliquée sous forme d'une couche d'oxyde cuivreux sur une électrode métallique, etla seconde électrode, en toile métallique, est appliquée sur ladite matière.

   e) La surface vitreuse de la couche d'oxyde cu- preux est enlevée, par exemple par un traitement à l'acide. f) la plaque métallique est munie de la matière sensible sur une de ses faces et d'une couche de matière isolante opaque sur sa face opposée. g) Le liquide transparent dans lequel les élec- trodes sont immergées contient un agent propre à maintenir la matière sensible à l'état corrodé. <Desc/Clms Page number 11> h) Le liquide transparent est de la glycérine, de préférence légèrement acidulée. i) Le récipient est ¯.Zani extûrieurement de cornes de connexion reliées électrique.rient aux électrouds.

   2). Appareil pour transformer en impulsions élec- triques des variations d'intensité de lumière, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'il une cellule sensible à la lumière telle que celle spécifiée sous 1), un transformateur dont le primaire est relié d'une part à l'une des électrodes de la cellule et d'autre pat à l'ane des bornes d'une capacité dont l'autre borne est reliée à la seconde électrode.

   Cet appareil peut, en outre, être carac- térisé par les points suivants, ensemble ou séparément : a) Une des bornes de la cellule est reliée à l'une des branches du circuit d'entrée d'un appareil amplificateur, l'autre borne étant reliée à l'autre branche de ce circuit par capacitance. b) Des moyens sont prévus pour cmpêcher le pas- sage d'un courant entre les électrodes.

   3). Procédé pour établir une électrode sensible à la lumière, ce procédé consistant à chauffer une plaque de métal dans une atmosphère oxydante jusqu'à ce qu'il se soit formé une couche superficielled'oxyde sur cette plaque, à refroidir ladite plaque lentement, à nettoyer la surface d'oxyde pour en éliminer les impuretés et à, ronger cette surface à l'aide d'un acide.

   De préférence, le métal de la plaque est le cuivre, on nettoie l'oxyde cuivreux engendré dans le milieu oxydant à l'aide d'acide chlorhydrique pour réduire l'oxyde cuivrique susceptible d'avoir été chgendré, on nettoie ensuite la surface à l'aide d'acide nitrique con- centré pour dissoudre les produits de la réduction et l'on traite ladite surface à l'aide d'un acide tel que l'acide fluorhydrique pour faire apparaître la structure cristalline.