Brevet FR2232835A1 — publié le 19750103

La présente invention est relative à des dispositifs à décharge sans électrode qui produisent un rayonnement à lignes spectrales nettes utile en chimie analytique. Ces dispositifs sont alimentés typiquement par une source d'énergie à haute frequence ou à microondes. Le rayonnement à lignes spectrales désire est produit par vaporisation et emission d'éléments choisis, oui peuvent être introduits sous forme d'éléments, mais sont souvent fournis sous forme de sels halogenes faciler.ent vaporisables d'éléments. Alors que les sels halogènes sont facilement vaporisables à des températures raisonnables, les éléments halogènes rendent plus difficile l'amorçage de la décharge.Ainsi, par exemple, des tensions d'amor çage supérieures à 1200'Volts, telles que mesurées avec le générateur d'excitation 'lestinghouse EDL modèle 185, sont généralement nécessaires pour produire un amor cJage sûr de tels dispositifs. Ceux-ci peuvent par après être utilisés à une tension de fonctionnement beaucoup plus faible, mais la haute tension initiale nécessite l'utilisation d'une source d'énergie complexe relativement coûteuse. L'utilisation de tritium ou d'eléments radioactifs solides dans un dispositif à décharge est décrite dans le brevet US No 3.648.100. La matière radioactive est d'électrons utilisée pour procurer une source initiale/de façon à faciliter l'amorçage de la décharge. L'utilisation de gaz inertes radioactifs dans un dispositif à décharge électrique à cathode chaude de grande puissance et à haute tension est décrit dans le brevet français 1.590.980. La présente invention consiste en un dispositif à décharge sans électrode adapté pour être alimenté par une source à haute fréquence afin d'engendrer le rayonnement à lignes spectrales désiré, lequel dispositif comprend une enveloppe ,dont vitreuseJ'au moins une partie est capable de transmettre le rayonnement émis, une atmosphère de gaz de remplissage à l'intérieur de la dite enveloppe, une quantité prédéterminée de 'élément choisi ou d'un composé facilement vaporisable de 1' élément choisi que l'on désire exciter pour produire l'émission spectrale à lignes désirées, et une quantité prédéterminée d'un isotope radioactif choisi de gaz inerte. inerte La quantité prédéterminée d'isotope radioactif de gaz/réduit la tension d' amorçage du dispositif tout en évitant d'interférer avec les caractéristiques d' mission essentiellement à lignes du dispositif. L'isotope radioactif spécifique de gaz inerte et la quantité de matière incorporée sont spécifies pour l'usage dans une source de rayonnement essentiellement à lignes. Le rayonnement à lignes correspond à l'élément choisi qui est incorporé à l'état d'élément ou de sel halogène de l'élément. Afin que l'invention soit plus clairement comprise, une realisation va maintenant en être décrite, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé qui est une vue en coupe d'un dispositif de decharge suivant la présente invention. En se référant à la figure 1, le dispositif à décharge sans électrode 10 comprend une enveloppe 12 fermée hermétiquement et capable de transmettre le rayonnement, typiquement formée de quartz ou d'une autre matière vitreuse résistante à haute temperature. L'envelonpe 12 a une configuration générale cylindri- que et un volume de 0,5 à 5 cm . L'enveloppe de la lampe est conçue pour être insérée dans un champ à haute fréquence et de préférence un champ de microondes pour son excitation. Le remnlissage qui soutient la décharge consiste en un raz qui est de préférence un gaz inerte tel que l'argon ou le néon dans une gamme de pression de 0,1 à 20 Torr et de préférence de 0,5 à 5 Torr.L'élément 14 qui est l'élément rayonnant désiré est fourni sous sa forme d'élément ou sous forme de sel halogène plus facilement volatilisable de l'élément. Le sel halogène tel que le chlorure d'antimoine, est fourni en une quantité de 0,1 à 10 milligrammes pour les volumes indiqués plus haut du dispositif à décharge. La quantité spécifique de sel halogène dépend de la ter'sinon de vapeur du sel spécifique utilisé.L'utilisation de sels halogènes diminue considérablement la puissancenécessitée par le dispositif, comme on peut l'apprécier par le fait que l'antimoine a un point d' ébulition de 13830C, alors que le chlorure d'antimoine bout à environ 2230C. Les dispositifs suivant la présente invention travaillent à des températures atteignant approximativement 400 C, L'utilisation de sels halogènes présente le des vantage que les balogenes ont une grande affinite d'électrons, ce qui signifie que, pendant le début de la décharge, une plus haute tension d'amorçage est nécessaire. On a découvert que l'addition d'un isotope radioactif gazeux, de préférence le krypton-85, au gaz de remplissage soutenant la décharge améliore considérablement les caractéristiques d'amorçage de tels dispositifs. L'isotope radioactif gazeux est ajouté en quantité suffisante pour fournir un niveau de radiation d' environ 10 à 10 2 microcuries. L'isotope radioactif gazeux abaisse de façon appréciable la tension nécessaire pour amorcer la décharge, permet un fonctionnement continu à relativement basse puissance et évite l'interférence ou l'elargis- sement des lignes du rayonnement à lignes désiré du dispositif. TENSIONS RELATIVES MESURES (AlIORCAGE) AVEC ALIMENTATION MICROONDES. MODELE WESTINGHOUSE No 185 Sel ou élément Remplissage Ar seul Remplissage Ar-Kr-85 Sb C12 1500 Volts 900 Volts Sb Br2 1500 800 Sb I3 1400 750 Te C14 1500 800 Te I2 IS00 800 As 12 1300 700 Se 12 1200 650 Pb I 1500 800 Cd I2 1400 800 Sn Cl2 1500 900 As (élément) 1000 800 Se (élément) 900 800 Des tensions d'amorçage réduites comparables sont réalisées pour de tels dispositifs à décharge sans électrodes avec l'argon-39 comme additif radioactif gazeux. L'émission spectrale désirée de tels dispositifs à décharge sans électrode se situe dans l'ultra-violet a faible longueur d'onde, et comporte essentiellement un rayonnement a lignes. Pour un dispositif contenant de l'antimoine, la radiation interessante sera essentiellement de 2173 Angstrom pour les applications en spectroscopie d'absorption ou dtémission. Les isotopes radioactifs gazeux ne produisent pas de rayonnement ultraviolet de courte longueur d'onde pouvant interférer avec le rayonnement à lignes principal Ces gaz inertes ne produisent pas non plus de rayonnement continu per tùrbateur dans la région intéressante d'ultra-violet à faible longueur d'onde. REVENDICATIONS~ 1. Dispositif à décharge sans électrode adapté pour être alimenté par une souris ce à haute fréquence afin d'engendrer le rayonnement à lignes spectrales désiré, caractérisé en ce que le dit dispositif comprend une enveloppe vitreuse dont au moins une partie est capable de transmettre le rayonnement émis, une atmosphere de gaz de remplissage à l'intérieur de la dite enveloppe, une quantité prédéterminée de l'élément choisi ou d'un composé facilement vaporisable de l'élément choisi que l'on désire exciter pour produire le rayonnement à lignes spectrales désiré, et une quantité prédeterminée d'un isotope radioactif de gaz inerte. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'isotope de gaz inerte est présent en quantité suffisante pour produire un niveau de radiation de 10 à 10 2 microcuries. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que l'isotope de gaz inerte est du krypton-85. 4. Dispositif suivant,la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'isotope de gaz inerte est de l'argon-39. 5. Dispositif suivant l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'élément choisi est inclus dans un sel halogène. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le gaz de remplissage est un gaz inerte à 0,1 à 20 Torr.