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"'Procédé d'obtention de radiations ultraviolettes et lumineuses de composition réglable, et dispositif pour leur application." '
La présente invention a pour objet la réalisation de sources pour la production de radiations ultraviolettes et éventuellement de radiations visibles, de composition réglable, ainsi qu'un dispositif pour leur application.
L'aptitude remarquable que présentent les gaz rares de l'air à émettre des radiations sous l'action de la décharge électrique est connue depuis longtemps ; a spécialement été utilisée dans l'industrie des tubes lumines- cents à néon.
Or, sous l'effet de la décharge, les gaz rares
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sont susceptibles d'émettre, en même temps que des radiations visibles, des radiations ultraviolettes. Bien que de nombreux travaux scientifiques aient été effectués sur les spectres des gaz rares, il ne semble pas que l'on ait eu jusqu'ici tirer parti pratiquement de cette propriété.
Les radiations ultraviolettes sont le plus souvent produites par des lampes à vapeur de mercure qui sont carac- térisées 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 revient élevé, elles nécessitent, nen raison de leur haute température de régime, l'utilisation de dispositifs de refroidissement à eau, qui compliquent les appareils et exigent un encombre- ment important.
Or, la technique des applications médicales en particulier a rendu de plus en plus désirable la réalisation de sources produisant des spectres visibles et ultraviolets aussi continue que possible. L'arc électrique satisfait à ces conditions, mais il conduit à des appareils d'un maniement délicat et qui chauffent beaucoup.
La demanderesse 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 mm 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 suffisamment élevée. On admettait jusqu'ici que la production des spectres d'étincelles était obtenue uniquement par l'ex- citation de haute fréquence; or la demanderesse a trouvé que les spectres d'étincelles des gaz rares peuvent être produits par une décharge électrique à basse fréquence, même en courant continu, pourvu que la densité de courant soit suffisante.
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Les spectres obtenus sont constitués par un ensemble de raies extrêmement serrées et d'intensités comparables, s'échelonnant depuis le violet visible jusqu'à l'extrême ultraviolet.
Par exemple, dans le cas d'un tube à électrodes intérieures, chargé d'une atmosphère de xénon à la pression de 2/10 de mm de mercure, on détermine l'émission des radia- tions ultraviolettes en poussant la densité de courant 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, consti- tués par exemple en quartz, se prêtent particulièrement à ces régimes élevés de densité 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 appareil de section convenable, la grande densité de courant instanta- née d'au moins 3 ampères par centimètre carré, ci-dessus indiquée.
Un autre fait très important et qui constitue l'une des caractéristiques de la présente invention, est que, aux basses pressions, et sous l'influence de la grande densi- té instantanée du courant, on peut faire vibrer en même temps divers gaz rares ; 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 de gaz, il est possible, - par exemple, notamment, par l'ad- dition de néon et d'argon au krypton et/ou au xénon - de réaliser une source fournissant un spectre extrêmement
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complet s'étalant du rouge sombre au violet extrême, et du violet extrême aux ultraviolets des plus courtes longueurs d'ondes.
On obtient ainsi, en même temps qu'un beau spectre ultraviolet une belle lumière branche n'affectant pas sensi- blement les couleurs, qui peut être utilisée pour la publicité lumineuse et l'éolairage.
Bn outre, par un choix convenable de la proportion des gaz et de la pression, on obtiendra 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 mélange de gaz rares, des vapeurs métalliques, comme par exemple la vapeur de mercure, on peut obtenir une combinaison remarquable des spectres des gaz et des vapeurs.
Il faut, pour cela, n'ajouter que de très petites quantités de métal, de manière qu'à la température de fonc- tionnement 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'exemple, et sans que ceci ait pour effet de limiter la portée de la présente invention, un mode de réalisation du procédé ci-dessus.
La technique de l'utilisation des rayons ultra-
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violets nécessite une condition particulière. Il est nécessaire d'approcher le plus possible la source de radiations de la partie à irradier : on sait en effet que les radiations ultraviolettes, surtout celles de courtes longueurs d'ondes, sont très absorbés par l'air. Il faut donc éviter l'inter- position d'air entre la source et la région à irradier, car le rendement dépend moins de la loi de l'éclairement inver- sement proportionnel au carré de la distance, que de l'ab- sorbtion des radiations par la couche d'air interposée.
En médecine, par exemple, pour certaines applica- tions locales nécessitant la mise en oeuvre de courtes longueurs d'ondes, il convient de plaquer la lampe contre la:=partie à irradier. Comme les lampes actuelles chauffent beaucoup, la lampe doit être entourée d'une circulation d'eau froide qui absorbe les radiations, diminuele rendement et complique les appareils.
Dans le dispositif décrit et représenté le système d'excitation à haute fréquence, qui peut être extérieur ou intérieur à l'enceinte contenant le ou les gaz ou le mélange de gaz et de vapeurs, est placé à une distance suffisante de la paroi servant à l'irradiation pour que cette paroi se trouve en dehors du champ électromagnétique. Cette paroi se trouve ainsi soustraite à l'action du champ haute fréquence qui crée, comme on sait dans les diélectriques, un échauffe- ment important. En même temps, elle est moins soumise aux transe- missions 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 nécessaireî
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La paroi servant à l'irradiation peut être consti- tuée, 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'appli- cation désirée, telle zone du spectre visible ou ultraviolet utile. Cette paroi peut aussi avoir toutes les formes dési- rables en vue d'épouser 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 figure 1 des dessins annexés : 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 ; dece côté, et sur la moitié du tube est bobiné à l'extérieur, à spires jointives, un fil de cuivre C, ayant par exemple 8 mm. de diamètre et 0,5 mm. d'épaisseur à isolement d'amiante. A l'autre extrémité du tube est cimentée une plaque de quartz P, transparente pour le spectre visible et l'ultraviolet. La lampe est chargée d'une atmosphère appropriée, par exemple un mélange de gaz rares et de vapeurs de mercure. Les deux fils extrêmes A et B du solénoïde S sont reliés aux bornes d'un appareil haute fré- quence, par exemple d'un appareil de diathermie à éclateur; un manche D est disposé pour le maniement de l'appareil.
Sur la figure 2, le solénoïde S servant à l'excita- tion est placée à l'intérieur même de la lampe. Le fil conduc- teur est alors isolé par toute substance convenable, par exemple par de l'émail, de manière à éviter toute production 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 température de fonctionnement
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de la lampe. Dans ce cas, on peut disposer tout système connu, 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 ces 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 irradia- tions locales, par exemple sur la peau, en appliquant direc- tement 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 lentille 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 figure 1 par exemple, on peut conserver à une extrémité la plaque de quartz et placer à l'autre extrémité une lentille de quartz, en disposant différemment le manche de maniement.
,il sera parfois avantageux de disposer, à l'inté- rieur de la lampe, ou immédiatement à l'extérieur, des réflec- teurs à pouvoir réfléchissant 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 figure 2, mais il pourra être réalisé de toute manière convenable, par exemple, par un dépôt approprié sur la paroi de la lampe.