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Source de rayons lumineux constituée par la combinaison d'un tube à décharge dans le gaz et d'un pyrophosphate de magnésium luminescent.
L'invention concerne une source de rayons lumineux consti- tuée par la combinaison d'un tube à décharge dans le gaz et d'une substance luminescente qui, excitée par ces rayons, émet un rayonne- ment de plus grande longueur d'onde.
Il est déjà connu d'activer du pyrophosphate de magnésium ou de l'orthophosphate de magnésium à l'aide de certains métaux, par exemple à l'aide de cérium. Ces substances deviennent lumi- nescentes lorsqu'elles sont excitées par des rayons de 2537
Une source de rayons lumineux conforme à l'invention est constituée par la combinaison d'un tube à décharge et d'une substan- ce luminescente constituée par du pyrophosphate de magnésium activé
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à l'aide de cérium trivalent, de thorium et de manganèse.
Par suite de l'activation simultanée par trois acti- vants, à savoir le cérium trivalent, le thorium et le manganèse, on obtient un nouveau type de substance luminescente.La Dernan- deresse a constaté que cette substance peut être excitée par des rayons de 2537 et par des rayons de 3650 Excitée par des @ rayons de 2537 A, la substance émet un spectre qui comporte essen- tiellement trois bandes. L'une de ces bandes se trouve dans l'ul- tra-violet et présente un maximum à environ 3500 . L'intensité de cette bande diminue lorsque la teneur en thorium et en man- ganèse augmente. En général, elle n'atteint que quelques pourcents de la quantité totale de rayons émis. La seconde bande émise com- porte un maximum dans la partie bleue du spectre, à environ 4300 A.
L'intensité de cette bande est, elle aussi, assez faible. Une troisième bande de grande intensité est émise dans la partie vi- sible du spectre. La couleur de cette bande dépend de la teneur totale en manganèse et en thorium. Comme cette couleur dépend de la somme des deux activants, on peut obtenir une couleur déter- minée à l'aide d'une faible teneur en maganèse et d'une forte teneur en thorium, mais aussi à l'aide d'une forte teneur en man- ganèse et d'une faible teneur en thorium; tant une augmentation de la teneur en maganèse qu'une augmentation de la teneur en thorium déplacent le maximum vers une plus grande longueur d'onde, en supposant évidemment que la quantité de cérium reste inchangée.
En général, l'intensité de la troisième bande augmente légèrement aux fortes teneurs en thorium.
La forme de la courbe d'émission de cette troisième bande reste, en général, inchangée, mais l'emplacement du maximum
0 0 peut varier depuis environ 5400 A jusqu'à 5900 A, suivant la quantité totale de manganèse et de thorium.
Le pyrophosphate de magnésium, activé à l'aide de cérium, de thorium et de manganèse et excité par des rayons de @
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longueur d'onde de 3650 , fournit une émission assez faible dans la partie rouge du spectre. L'emplacement de cette émission dans le spectre dépend peu de la concentration des activants mais l'in- tensité crott jusqu'à un maximum avec la teneur en maganèse.
La substance luminescente utilisée conformément à l'in- vention diffère à plusieurs points de vue d'autres substances luminescentes comportant un ou plusieurs des mêmes composants.
C'est ainsi que le pyrophosphate de magnésium uniquement activé à l'aide de manganèse, excité par des rayons de 2537 ne provo- que aucun phénomène de luminescence. Excitée par des rayons catho- diques, cette substance peut fournir des rayons jaune à orangé; l'emplacement de cette lumière dans le spectre dépend de la teneur en maganèse. Du pyrophosphate de magnésium activé à l'aide de cé- riun et de manganèse ou de thorium et de manganèse ne fournit qu'une très faible émission lorsqu'il est excité par des rayons de 2537 . Excitées par des électrons., ces substances founnissent une lumière orangée dont l'emplacement dans le spectre et l'in- tensité dépendentquelque peu de la teneur en manganèse.
Les quantités de cérium, de thorium et de manganèse peuvent varier entre de très larges limites suivant l'émission désirée. Le tableau ci-dessous donne les limites de ces zones.
EMI3.1
<tb>
Mg2P2O7 <SEP> 1 <SEP> mol.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Ce2O3 <SEP> 0,001 <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> mol.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Th <SEP> O2 <SEP> 0,001 <SEP> à <SEP> 0,5 <SEP> mol.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
MnO <SEP> 0,01 <SEP> à <SEP> 0,8 <SEP> mol.
<tb>
Bien que le tableau donne les pourcentages d'oxydes, ceci n'impli- que nullement que les oxydes existent tels quels dans la substance.
La substance luminescente utilisée conformément à l'in- vention peut se préparer en précipitant des phosphates de magné- sium, de cérium, de thorium et de manganèse à la température ambiante normale sous forme d'un phosphate mixte de magnésium et d'ammonium comportant les activants. Le précipité obtenu est séché, @
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et est ensuite chauffé à une température comprise entre environ 900 C et environ 1200 C, de préférence à 1100 C, dans une atmos- phère d'hydrogène humide.
EXEMPLE.-
Dans un litre d'eau distillée froide, on dissout :
EMI4.1
<tb> 255 <SEP> g. <SEP> de <SEP> Hg <SEP> (N03). <SEP> 6H2O
<tb>
<tb> 7 <SEP> g. <SEP> de <SEP> Ce <SEP> (N03)3. <SEP> 6H20
<tb> 35 <SEP> g. <SEP> de <SEP> Th <SEP> (N03)4. <SEP> 4H2O
<tb>
A cette solution on ajoute 10 cm3 d'une solution à 50% de nitrate de manganèse, ensuite, tout en agitant, une solution de 200 g. de (NH4)2 HPO4 dans un litre d'eau et enfin 200 cm3 d'ammoniaque con- centrée.
Dans le récipient utilisé pour la réaction, on obtient un précipité finement cristallisé, qui est successivement filtré, lavé et séché ; on chauffe le précipité dans une atmos- phère d'hydrogène humide, pendant une heure, à une température de 1100 C. Après le refroidissement de cette subtance dans une atmosphère d'hydrogène, la matière luminescente est prête à l'emploi. Eventuellement, on peut la broyer et la tamiser.
Il va de soi qu'on peut préparer la substance lumi- nescente par d'autres procédés que celui décrit ci-dessus.
Dans l'exemple considéré, la composition théorique est :
EMI4.2
<tb> 1 <SEP> mol. <SEP> de <SEP> Mg2P2O7
<tb>
<tb> . <SEP> 0,016 <SEP> mol. <SEP> de <SEP> Ce2O3
<tb>
<tb> 0,127 <SEP> mol. <SEP> de <SEP> ThO2
<tb> 0,084 <SEP> mol. <SEP> de <SEP> Mn <SEP> 0
<tb>
On peut encoreaméliorer les propriétés de la poudre luminescente ainsi préparée, en y ajoutant une petite quantité de bioxyde de silicium, au maximum environ 10%. L'addition de cette substance augmente la friabilité de la matière luminescente.