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Lampe à lumière à éclat.
On sait depuis longtemps qu'on peut utiliser pour la production de lumière à éclat des métaux, tels que le magnésium ou l'aluminium, en poudre mélangés ou non avec des matières oxydantes aussi bien à l'air que dans des ampoules fermées.
Conformément à l'invention, on utilise comme matière émettrice de lumière actinique, un fil ou une bande de magnésium ayant une péripéérie inférieure à 1500 microns et obtenue par étirage. La lumière peut être produite à l'air libre, mais de préférence on loge la matière dans unè ampoule fermée transparente. On a constaté que l'invention permet d'obtenir une émission actinique de courte durée sans qu'il soit nécessaire de laminer le métal jusqu'à le réduire en feuilles extrêmement
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minces, ayant par exemple une épaisseur de deux microns au plus.
Pour permettre de bien comprendre l'invention il y a lieu de remarquer que jusqu'ici on ne considérait pas comme possible d'étirer le magnésium jusqu'à la forme d'un fil mince.
Le procédé employé pour produire des fils ou bandes de magnésium consistait jusqu'ici à filer ou presser du magnésium liquide sous forte pression à travers une ouverture, tout en chauffant le bloc dans lequel cette ouverture est ménagée.
Cependant, ce procédé entraine de grandes difficultés techniques, s'il s'agit d'obtenir des fils très minces. On sait aussi qu'on peut obtenir du magnésium en feuilles, qui est très mince en une seule dimension, par des opérations de laminage.
Les métaux étirables à point de fusion relativement faible sont étirés à la température ambiante et avec de grandes différences dans le diamètre interne des ouvertures de passage des filières. Ainsi, par exemple, l'aluminium qui a un point de fusion de 658 C ou le cuivre dont le point de fusion est de 1080 C peuvent être étirés à la température ambiante avec un décroissement de diamètre de 15% ou plus, d'une filière à l'autre.
Les métaux réfractaires, tels que le tungstène (point de fusion 33000 C) ou le molybdène (point de fusion 2600 C) sont étirés en fils très minces à une température sensiblement supérieure à celle ambiante, par exemple à 800 C et avec un faible décroissement de 8% au plus par filière.
Parmi les métaux précités l'aluminium ressemble le plus au magnésium à ce sujet, étant donné que les deux métaux ont non seulement pratiquement le même point de fusion, mais également la marne résistance à la traction.
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Bien que l'aluminium puisse être étiré même jusqu'à 40 microns et est donc parmi les métaux facilement étirables, on ne produisait jusqu'ici le magnésium en fil ou en bande que par le procédé de filage qui permet de produire des fils, mais guère plus minces que 500 microns. Comme, au point de vue technique, on préfère l'étirage au filage à travers une ouverture étroite, on prépare par étirage des fils minces au moyen de métaux étirables à points de fusion peu élevés, tels que l'aluminium et le cuivre, mais, comme déjà mentionné, c'est par filage qu'on obtenait jusqu'ici des fils de magnésium, dont le point de fusion est également peu élevé.
On a constaté que le magnésium, bien qu'étant un métal à point de fusion peu élevé, peut être étiré par les procédés qu'on utilise précisément pour des métaux à point de fusion élevé. A cet effet, on choisit le décroissement successif de la circonférence de la section des filières relativement faible, de préférence ne dépassant pas 6% par filière, et on chauffe la zône de déformation à une température comprise entre 250 et 400 C, de préférence 3500 C.
Le décroissement de la circonférence de la section est, de préférence, compris entre 2 et 5% par filière.
Le chauffage de la zone de déformation peut s'effectuer par chauffage des filières.
En partant, par exemple, d'une baguette de magnésium fondue ou filée d'un diamètre de 6 mm., on peut d'abord la réduire, par exemple par martelage, à un diamètre plus faible, par exemple à 1 mm, et on peut ensuite procéder à l'étirage.
En procédant au martelage on choisit un décroissement par opération de martelage ne dépassant pas, de préférence, 3%. On peut cependant, même sans martelage préalable, procéder
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immédiatement à l'étirage à partir du diamètre initial de 6 mm.
On entend par martelage l'opération de martelage à laquelle on a recours, par exemple, pour produire du fil de tungstène, entre autres pour lampes électriques à incandescence.
L'appareillage qui convient pour ce martelage et cet étirage est décrit et représenté pages 68 à 75 de l'ouvrage de N.L.Müller "Die Fabrikation und Eigenschaften der Metalldrahtlampen (1914)".
On obtient de bons résultats en martelant d'abord, par exemple, les baguettes de magnésium en question à une température supérieure à 250 C, de préférence 400 de manière à réduire le diamètre à 5 mm, le diamètre étant diminué de 40 microns par chaque opération de martelage. Puis, on réduit la circonférence de 3 mm. à 2 mm., en diminuant le diamètre de 20 microns par opération de martelage, et on réduit ensuite le diamètre de 2 mm à 1 mm., en diminuant le diamètre de 10 microns par opération de martelage. Une fois atteint le diamètre de 1 mm, on procède à l'étirage. Lors de l'étirage, la zone de déformation est chauffée à une température d'environ 3500C, ce qui peut s'effectuer facilement par chauffage de la filière.
Il y a avantage à chauffer le fil de magnésium préalablement à une température supérieure à 300 C, de préférence 450 c, aussi longtemps que le fil a encore une épaisseur supérieure à 300 microns et avant qu'il n'arrive à l'ouverture d'étirage. Le procédé d'étirage peut être exécuté de la manière suivante.
On s'arrange pour que de 1 mm à environ 600 microns le décroissement du diamètre du fil par filière soit de 35 microns. Puis, on réduit le diamètre de 600 à 400 microns, le décroissement du diamètre étant de 20 microns par filière. Lors de l'étirage subséquent pour réduire le diamètre de 400 microns
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à 200 microns, le décroissement par filière est de 12 microns et ensuite on peut réduire le diamètre de 200 microns à 100 microns, le décroissement étant de 10 à 1 micron par filière.
Les filières peuvent être des diamants ou des filières faites, par exemple, en ce qu'on appelle le métal widia.
De préférence, on utilise une vitesse d'étirage qui pour les diamètres inférieurs à 600 microns est environ de 10 mètres par minute. Le lubrifiant utilisé au cours de l'étirage peut être l'huile de navette.
Par suite de l'étirage, il se produit une augmentation de la ténacité dont la valeur est, dans la plupart des cas, supérieure à celle d'un fil de diamètre identique obtenu par filage. Ainsi, par exemple, on peut arriver facilement à une ténacité de 25 à 30 kg. par mm2.
Le magnésium étiré suivant l'invention présente à sa surface des stries d'étirage et un examen métallographique a révélé qu'il a une structure de cristaux plus petits qu'un fil de magnésium obtenu par filage.
L'invention permet en outre de produire le magnésium en bande mince et étroite, ayant une périphérie inférieure à 1500 microns. Cette bande mince et étroite peut être obtenue tant par un choix judicieux de la section de l'ouverture de passage des dernières filières que par étendage ou laminage d'un fil rond étiré par le procédé de l'invention.
L'invention embrasse en plus du magnésium lui-même également l'emploi de tout alliage de magnésium étiré ayant une proportion de magnésium assez élevée pour qu'on ne puisse 1' étirer sans avoir recours au procédé d'étirage ci-dessus décrit.-. Pour la brièveté il sera question ci-après seulement de magnésium.
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On a constaté qu'un fil de magnésium se consomme, par exemple dans l'oxygène, bien plus rapidement qu'une bande de magnésium de la même épaisseur obtenue par filage suivi, le cas échéant, d'étendage. Ainsi par exemple, la durée d'émission actinique, dans l'oxygène, de la bande de magnésium mentionnée en dernier lieu qui a 8 mm de large et 90 microns de diamètre est de 0,5 secondes, tandis qu'un fil de magnésium cylindrique étiré à un diamètre de 90 microns a dans les mêmes conditions et pour la même quantité en poids une durée d'émission actinique de 1/50 sec. malgré sa longueur bien plus grande.
On entend par "durée d'émission actinique" le temps pendant lequel la lumière détermine pratiquement sur la matière impressionnable un noircissement qui se manifeste au dévelop- pement.
Suivant un mode de réalisation particulier de l'in- vention, on charge la lampe à éclat d'une quantité de gaz à réaction actinique, tel que l'oxygène ou l'oxyde d'azote, qui est de préférence supérieure à deux fois la quantité qui serait nécessaire théoriquement pour la transformation complète du magnésium étiré. En général la durée de réaction ne diminue pas sensiblement par suite de cet excès, et ce dernier présente l'avantage de permettre d'obtenir une transformation complète du magnésium.
Une lampe à éclat conforme à l'invention est munie, de préférence, d'un fil ou d'une bande de magnésium étirée dont la périphérie est comprise entre 400 et 150 microns. Si l'on utilise un fil de magnésium ayant un diamètre de 200 microns sur une longueur de 80 cm, par exemple, la durée d'émission actinique peut être de 1/25 sec. environ, tandis que si l'on @
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utilise un fil de magnésium ayant un diamètre de 100 microns sur une longueur de 320 cm la durée d'émission actinique peut être de 1/50 sec, malgré la longueur bien plus grande de ce dernier fil, la quantité de lumière développée au total étant identique. Pour obtenir de courtes durées d'émission actinique, il convient d'utiliser des fils ou bandes de magnésium dont la périphérie est inférieure à 1500 microns.
A part l'oxygène, on peut aussi utiliser d'autres gaz réagissant avec le magnésium en émettant une lumière actinique, tels que le gaz hilarant N2O, l'oxyde d'azote N0 et le bioxyde d'azote NO2 ou N2O4.
Le fil (ou bande) de magnésium peut être monté dans une lampe à éclat de différentes façons. Ainsi, par exemple, on peut le tendre sur un cadre en métal ou en verre ou bien le disposer librement en pelote dans l'ampoule. Il est également possible de monter le fil de magnésium, par exemple, sous la forme d'un fil droit, d'un fil en zig-zag, d'une hélice ou d'une double hélice, à la manière des filaments des lampes électriques à incandescence.
L'obtention d'une courte durée d'émission actinique peut être favorisée par une disposition du fil de magnésium telle que les diverses parties du fil soient étendues dans la mesure du possible, ou, en d'autres termes de manière à éviter que le fil soit resserré en une boule trop petite.
Si l'on désire disposer le fil de magnésium libre- ment dans l'ampoule en une pelote, il convient de s'arranger pour que ce fil ne touche pas l'ampoule, afin d'éviter que l'oxyde de magnésium incandescent fasse éclater l'ampoule. on peut réaliser ce but en faisant retomber la pelote, entière- ment ou en partie, sur le filament, de manière à empêcher un
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glissement de la pelote des électrodes quelle que soit la position de l'ampoule, ou bien en munissant l'ampoule intérieu- rement d'une couche protectrice pour autant qu'il soit néces- saire. Comme couches protectrices de ce genre, on peut envisa- ger des matières, telles que du papier mince, une couche de cellulose régénérée, une couche de dérivés de cellulose, par exemple de nitrocellulose, du mica ou du papier ininflammable.
On peut aussi éviter les risques d'éclatement de l'ampoule en donnant une épaisseur relativement faible au verre de l'ampoule.
En comparant un fil de magnésium du genre utilisé suivant l'invention à un fil d'aluminium de la même épaisseur, on constate que le fil de magnésium s'allume bien plus facilement.
Pour qu'nn fil d'aluminium puisse être allumé d'une manière satisfaisante, son diamètre doit être extrêmement faible, par exemple certainement inférieur à 50 microns. Un fil de zirconium, par contre, s'allume facilement, mais a l'inconvénient d'une très longue durée d'émission actinique.
L'invention évite le laminage en feuilles très minces, par exemple de 2 microns au plus, du fait qu'elle permet d'obtenir déjà une très courte durée d'émission actinique au moyen d'un fil de magnésium étiré de 100 microns de diamètre.
Par ailleurs, le montage et le maniement d'un fil ou d'une bande de magnésium est plus facile que celui d'une feuille. En outre, les risques de combustion de la matière à émission de lumière actinique lors du scellement dans l'ampoule soht bien moindres pour un fil ou une bande de magnésium que pour une feuille.
Pour réaliser une lampe à éclat conforme à l'inven- tion, un fil (ou bande) de magnésium d'épaisseur convenable
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obtenu par étirage peut être disposé à la manière dont les filaments sont montés dans les lampes électriquesà incandescence, de manière à pouvoir mettre la lampe à éclat en service en envoyant un courant électrique dans ce fil. On utilise une lampe à éclat de ce genre, de préférence, pour les tensions assez élevées, par exemple de 220 ou de 110 volts.
Il est également possible de munir l'ampoule de la lampe à éclat conforme à l'invention d'un filament servant à allumer un mélange de gaz explosif présent dans l'ampoule, avec émission de lumière actinique ou non, la chaleur produite allumant le magnésium. Parmi les mélanges de gaz explosif de ce genre on peut mentionner les mélanges de sulfure de carbone et d'oxygène, de sulfure de carbone et d'oxyde d'azote ou de sulfure de carbone et de gaz hilarant. On peut ainsi rendre la lampe apte à fonctionner également aux basses tensions de 4 volts par exemple.
On peut obtenir ce dernier résultat en garnissant ledit filament d'une pâte constituée par un mélange d'une matière en poudre, d'un oxydant et d'un liant. Le métal en poudre peut être le zirconium ou l'aluminium. Comme oxydant, on peut se servir de peroxyde de plomb, de bioxyde de manganèse, de chlorate de potassium ou d'oxyde de praséodyme, tandis que le liant peut être de la nitrocellulose ou du verre soluble.
Dans le même but, il est également possible de munir le filament d'une petite pièce de feuille d'aluminium ayant, par exemple, un poids de 0,5 à 1 mg. et une épaisseur de 1 micron. Pour que les lampes aptes à être utilisées pour les basses tensions puissent être utilisées aussi pour des tensions plus élevées, par exemple de 110 ou de 220 volts, il
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convient de disposer dans la lampe un coupe-circuit, par exemple en fil de constantan, ce qui peut s'effectuer facilement en constituant un des fils d'amenée de courant, à l'intérieur ou à l'extérieur de l'ampoule, par un fil fusible.
On peut agir sur les propriétés photographiques de la lumière émise en utilisant une ampoule colorée ou bien des ampoules très perméables à la lumière ultra-violette ou ultrarouge. Si on le désire, on peut appliquer sur le fil de magnésium des matières chimiques de nature à agir sur les propriétés photographiques de la lumière actinique. Comme matières de ce genre, on peut mentionner, à titre d'exemple, des sels de strontium, de calcium, de sodium et de mercure.
On peut introduire dans l'ampoule d'une lampe à éclat conforme à l'invention une matière par laquelle l'excès éventuel d'air est indiqué par un obscurcissement, telle que, par exemple l'oxyde d'azote (NO) qui peut être utilisé seul ou bien mélangé avec du sulfure de carbone (CS2)- Suivant l'invention, on peut obtenir de très grandes quantités de lumière en utilisant une quantité suffisante en poids de magnésium. On a constaté que la quantité totale de la lumière augmente, pratiquement, proportionnellement à ce poids.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Le dessin montre schématiquement des modes de réalisation de lampes à éclat conformes à l'invention.
Sur la figure 1, une ampoule en verre 1 est munie d'un pincement 2 auquel dont fixés, par fusion, des fils d'arri- vée de courant 3 qui sont reliés entre eux par une petite hélice à incandescence 4. Un fil de magnésium 6 est tendu sur
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un cadre 5. L'hélice à incandescence 4 est munie d'une petite feuille d'aluminium 7.
Sur la figure 2, une ampoule en verre 8 est munie d'un pincement 9 auquel sont fixés, par fusion, des fils d' arrivée de courant 10 qui sont reliés entre eux par un fila- ment 11 portant une matière explosive 12. Un fil de magnésium 13 est disposé librement en pelote dans l'ampoule.
Sur la figure 3, une ampoule en verre 14 est munie d'un pincement 15 auquel sont fixés, par fusion, des fils d'arrivée de courant 16, un fil de magnésium 17 étant disposé à la manière dont les filaments sont montés dans les lampes électriques à incandescence et étant relié électriquement aux fils d'arrivée de courant 16.
Sur la figure 4, une ampoule en verre 18 est munie d'un pincement 19 auquel sont fixés, par fusion, des fils d' arrivée de courant 20, un fil de magnésium 21 disposé en hélice étant connecté électriquement aux fils d'arrivée de courant 20.
Sur la figure 5, une ampoule en verre 22 est munie d'un pincement 23 auquel sont fixés, par fusion, des fils d' arrivée de courant 24 et 25. Ce dernier fil comprend un coupecircuit 26. Un fil de magnésium 27 est disposé à la manière de celui de la figure 2 et les fils d'arrivée de courant 24 et 25 sont connectés à un filament garni de pâte d'allumage 28.