Grande Médaille d'or

1. Recherche – innovation

 

1.1 Les appareils électro-médicaux (système d’Arsonval)

Dès l’année 1895, pour les installations portatives, le professeur d’Arsonval utilise comme source d’électricité une bobine de Ruhmkorff. Le rupteur ou trembleur est constitué principalement d’une roue dentée, à contacts de platine, entrainée par un petit moteur auxiliaire. La périodicité des étincelles dans le circuit primaire génère des trains d’ondes amorties dans le circuit résonnant haute tension et permet de procéder aux premières applications thérapeutiques (effluvation, condensation, autoconduction) en haute fréquence (100 à 400 kHz).

Des effets plus significatifs seront obtenus en remplaçant la bobine de Ruhmkorff par le courant secteur du réseau alternatif (42 périodes à l’époque) et le transformateur haute tension de M. Labour. 

(*) A. CHARBONNEAU, Les Courants alternatifs de haute fréquence ; théorie, production, applications, PARIS, Libraire des sciences et de l'industrie, 1911

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1.2 Les appareils de mesure en électricité industrielle (système Meylan – d’Arsonval)

 

« En électricité industrielle comme dans toutes les applications des sciences expérimentales, les appareils de mesure rendent les plus grands services. Nous croyons utile de faire connaître les nouveaux appareils, système Meylan – d’Arsonval, dont la Compagnie pour la fabrication des compteurs vient d’entreprendre la construction. Ces nouveaux appareils sont basés sur l’emploi du cadre mobile du Dr d’Arsonval, qui a fait ses preuves depuis de nombreuses années. Ce cadre, légèrement modifié, a été combiné avec un aimant dont les dispositions ont été étudiées spécialement pour obtenir un champ magnétique, absolument invariable et en même temps pour donner des facilités de fabrication et de montage . . . La Compagnie construit des voltmètres et ampèremètres enregistreurs à courant continu pour différences de potentiel jusqu’à 1200 volts et intensités jusqu’à 5000 ampères . . . »

 

(*) J. LAFFARGUE, des extraits d'un article LA NATURE, Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie, N° 1603, ANNÉE 1904

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1.3 Le premier « lyophilisateur »


Wikipédia :


Le procédé de lyophilisation a été inventé en 1906 par les Français Arsène d’Arsonval et Frédéric Bordas. La lyophilisation, ou anciennement cryodessiccation, est la dessiccation d’un produit préalablement surgelé, par sublimation.

La lyophilisation consiste à ôter l’eau d’un produit liquide, pâteux ou solide, à l’aide de la surgélation puis une évaporation sous vide de la glace sans la faire fondre. Le principe de base est que lorsqu’on réchauffe de l’eau à l’état solide à très basse pression, l’eau se sublime, c’est-à-dire qu’elle passe directement de l’état solide à l’état gazeux. La vapeur d’eau (ou de tout autre solvant) quitte le produit et on la capture par congélation à l’aide d’un condenseur, ou piège froid. Cette technique permet de conserver à la fois le volume, l’aspect et les propriétés du produit traité. Elle peut avoir lieu naturellement (séchage en montagne), ou, plus rapidement, dans un lyophilisateur.

« Il est inutile d’insister sur l’avantage que présente l’emploi des basses températures pour la séparation des corps soit par solidification, soit par vaporisation. On constitue un alambic rudimentaire en réunissant deux récipients en verre de forme et de volume appropriés par un tube en T muni d’un robinet. Un des récipients constituant la chaudière en la trempant dans de l’eau à 15° par exemple. Le réfrigérant est plongé dans l’air liquide ou simplement dans la neige carbonique mélangée à l’acétone suivant les cas. . . »
 

(*) A. D’ARSONVAL et F. BORDAS, des extraits de la note à l'Académie des sciences, séance du 22 octobre 1906


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2. Publications

De l’utilité des expériences inutiles !

TOAST* A KAMERLING-ONNES

CHER ET ILLUSTRE COLLÈGUE, 

Notre cher Président, André LEBON, et quelques amis, ont désiré fêter en ce déjeuner votre prix Nobel. Nous voulons vous dire combien nous en étions heureux et fiers et vous assurer que pour tous cette distinction honore ceux qui l’ont donnée au moins autant que celui qui l’a reçue. Mais comment faire comprendre au grand public les raisons pour lesquelles nous admirons si fort tout ce qui sort du Laboratoire cryogène de Leyde ? A la réflexion, il m’a semblé que la caractéristique de vos travaux,  c’est leur parfaite inutilité aux yeux des gens malins,  qui se croient et se disent pratiques. Il est certain qu’aucun d’eux ne hasarderait la moindre monnaie pour monter une affaire avec la plus belle de vox expériences et rougirait de vous subventionner, même passagèrement, pour continuer ce qu’il appellerait vos amusements.

Nous en pourrions citer quelque preuve récente.  Vous n'êtes pas le seul et vous vous trouvez en nombreuse et noble compagnie. N'est-ce pas MUSCHENBROECK et son élève CUNÉUS qui, à  Leyde, où vous êtes, se sont amusés en 1746 à électriser de l'eau dans un vase en verre et ont trouvé cette fameuse bouteille dont la décharge mieux étudiée plus tard nous a valu les courants de haute fréquence et, BRANLY aidant, la télégraphie sans fil, VAN'T HOFF, VAN DER VALS, LORENTZ, ZEEMAN et vous-même continuez ces amusements. On s'amuse beaucoup dans les Pays-Bas, heureusement, et ailleurs aussi. GALVANI s'amuse à voir gigoter des grenouilles écorchées, VOLTA à le contredire et de ces jeux sort la pile...C'est DE ROMAS et FRANKLIN qui, agaçant les machines électriques ou les nuages avec des pointes d'aiguilles nous donnent le paratonnerre.

C'est AMPÈRE qui fait des bonshommes, joue avec des conducteurs parcourus par les courants de VOLTA. ARAGO qui les plonge dans la limaille de fer qu'il voit s'attacher à eux : l’Electro-aimant et le télégraphe sont inventés.

FARADAY continue le jeu avec ses fantômes magnétiques, déplace ses lignes de force dans une bobine ou solénoïde d'Ampère et en fait sortir le courant, de VOLTA. Toutes ces expériences bien inutiles vont aboutir à notre formidable industrie électrique. Les lueurs de l'œuf électrique de l'Abbé NOLLET amusent successivement HITTORFF, CROOKES, LÉNARD, GOLDSTEIN, ROENTGEN, et nous valent les rayons X qui bouleversent physique et médecine et, phénomène bien plus surprenant, obligent les médecins à apprendre la physique.

C'est BECQUEREL qui cache des pierres dans son tiroir, à l'obscurité, et regarde ensuite si elles impressionnent, des plaques photographiques. Il découvre les radiations qui portent son nom. CURIE veut trouver plus fort et nous donne le Radium. Une science nouvelle la Radioactivité modifie toutes les notions que nous avions sur la matière, transforme en réalité les rêves des anciens alchimistes et oblige de nouveau ces malheureux médecins à apprendre la physique que les petits amusements de CLAUDE BERNARD, de PASTEUR et de BERTHELOT forcent d'autre part à savoir la Physiologie, la Bactériologie, la Chimie. Nous pourrions allonger indéfiniment la liste des gens qui s'amusent en faisant des expériences inutiles, mais il faut savoir se borner. Pourtant, vous m'en voudriez certainement ici si j'oubliais de rappeler à quoi s'amusait mon ami CAILLETET et comment LINDE et GEORGES CLAUDE ont tiré une très grosse industrie de ses amusements. Et c'est ainsi que vous-même faites joujou avec les basses températures et que nous espérons vous voir, nouveau Nobel, trouver dans le froid et le champ magnétique un explosif inédit qui va faire sauter l'infiniment petit : l'Atome. Le prix Nobel ne pouvait être attribué à un but plus conforme à ses origines. Immobile explorateur vous avez découvert plus froid que le pôle Nord ou le pôle Sud et vous avez mis tant de bonne grâce dans cette exploration que, paraphant le mot de l’infortuné Scott à mon ami Charcot, je propose de vous appeler le gentleman du zéro absolu.

Je termine, Messieurs, en levant mon verre en l'honneur de KAMERLING-ONNES et de tous ceux, qui comme lui, font des expériences inutiles.

(*) A. D’ARSONVAL, Association française du froid, cérémonie intime à l’occasion de l’accueil du prix Nobel de physique Kamerling-Onnes, 1913

 
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De la distillation et de la dessiccation dans le vide à l’aide des basses températures

« La dessiccation des substances nécessite souvent des précautions pour éviter leur altération. Il faut donc, dans ce cas, opérer soit à l'abri de l'air, soit à une température inférieure à celle où commence l'altération des produits. En pratique on obvie à ces inconvénients par l'emploi d'appareils spéciaux à distillation sons pression réduite on simplement en se servant de la cloche à vide dite à dessiccation . . .

Nous avons imaginé un appareil qui permet de conserver le vide primitif aussi longtemps que dure la distillation: les vapeurs dégagées sont immédiatement condensées, au fur et à mesure de leur production. La condensation est obtenue au moyen de basses températures produites à l'aide d'air liquide on d'acide carbonique, neige dissoute à l'état pâteux dans l'acétone. Par conséquent, toute tension de vapeur antagoniste est, de ce fait, annulée. En outre, les produits de la distillation ne sont aucunement altérés et sont recueillis sans perte et peuvent être examinés, pesés au besoin, après leur liquéfaction . . .

Ce principe étant établi, nous allons donner la description des différentes parties de notre appareil à distiller dans le vide, ainsi que sa manipulation.

 Il se compose essentiellement :

1) d'un tube D condenseur de vapeur dont l'extrémité supérieure s'adapte à un tube horizontal par un rodage à l'émeri. Il communique : à gauche, avec un ballon C ou une cloche A, à robinet, montée sur platine rodée; à droite, avec le tube à charbon E,

2) d'un tube à charbon E, également relié à l'appareil par un rodage à l'émeri. Il  renferme du charbon de bois, qui a été débarrassé de tous les gaz occlus et des huiles empyreumatiques par un chauffage préalable en vase clos.

3) d’un robinet à trois voies P fait communiquer l'appareil avec une trompe à eau. De plus, ce robinet peut isoler la partie droite de la partie gauche de l'appareil.

Le tube horizontal est terminé à l'extrémité droite par une ampoule de Crookes formant manomètre; les électrodes sont reliées à une bobine d'induction. Enfin deux tubes de d'Arsonval-Dewar permettent de contenir le liquide réfrigérant, soit air liquide ou CO2, neige dissoute dans l'acétone. . .

Grâce à ce dispositif, on peut obtenir, en 3 heures, des extraits de vins qui réclament, comme on le sait, 3 jours de dessiccation dans le vide. Il en est de même pour les extraits de vins, de liqueurs, de cidre, de bière, etc.

On peut dessécher complètement et en quelques minutes, et cela sans altération, des farines, des sucres, ainsi que des sérums, vaccins, etc.

Les distillations de substances altérables à l'air se font aussi avec la plus grande facilité; cette méthode est susceptible de nombreuses applications dans les recherches toxicologiques et, en général, pour tous ceux qui étudient les produits facilement oxydables. »

(*) A. D’ARSONVAL et F. BORDAS, des extraits article de la note à l'Académie des sciences, séance du 22 octobre 1906

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L’air liquide et les basses températures

« Messieurs, . . . l'industrie ne peut pas marcher sans la science; mais la réciproque est aussi vraie, surtout dans notre pays. Un grand nombre d'expériences coûteuses ne peuvent être entreprises et menées à bien que si les industriels veulent bien nous aider. C'est parce que j'ai trouvé auprès des industriels les plus grandes facilités pour un certain nombre de mes recherches, c'est parce que beaucoup de mes collègues ont trouvé le même appui - je citerai notamment mon ami Moissan, qui n'a pu faire ses belles découvertes sur le four électrique que grâce à l'appui et à la générosité des industriels - que je crois simplement accomplir un acte de reconnaissance vis-à-vis d'eux, lorsque je fais une conférence dans un milieu industriel et commerçant . . .

Depuis quelques jours, un de nos compatriotes et de mes élèves, vient d'inventer ou plutôt de rendre industriel un procédé de refroidissement de l'air (qui est basé à peu près sur le même principe, mais qui est infiniment plus efficace. Au lieu de se servir de la détente comme on le fait dans l'appareil de Linde, M. Claude envoie, de l'air comprimé à une pression peu élevée, 15 à 20 atmosphères, dans un cylindre de machine à vapeur. . . Dans l'appareil de. M. Claude, qui est infiniment plus simple et qui n'emploie pas des pressions aussi élevées, on produit le kilogramme d'air liquide avec un cheval vapeur tout au plus pendant une heure. Le rendement est donc double et il pourra même être plus élevé; la théorie indique qu'il pourra être au moins quatre fois plus considérable lorsque l'appareil sera suffisamment perfectionné. . .

Je tenais à vous signaler ces expériences extrêmement intéressantes, parce qu'elles nous montrent que la liquéfaction de l'air qui, jusqu'à présent, nécessitait un outillage coûteux, va pouvoir devenir très pratique, puisqu'il suffit de l'outillage classique: une machine à vapeur dans laquelle on fait travailler de l'air comprimé pour arriver à le liquéfier.

La grande difficulté dans le dispositif de Claude a été le graissage de la machine tant que la température de liquéfaction de l'air, n'est pas atteinte. En effet, les huiles de graissage ordinaires se congèlent à - 50 degrés. M. Claude a mis à profit une de mes expériences, qui consiste à montrer qu'en prenant certains pétroles et en les distillant à la température de l'acide carbonique bouillant et en refroidissant la vapeur à -180 degrés, on obtient des pétroles incongelables. . .

MM. Dulong et Petit ont étudié les lois de la déperdition de la chaleur des corps et ils ont montré qu'un corps perdait d'autant moins de chaleur que le milieu dans lequel on le mettait était plus raréfié. . . Le dispositif que j'emploie s'appuie sur le même principe. Voici un de ces vases : il est constitué par deux cylindres en verre concentriques, soudés à une de leurs extrémités et dont l'autre extrémité porte une petite tubulure. Entre ces deux cylindres, on fait le vide de Çrookes, comme on le fait dans les boules qui servent à la production des rayons X. . .

Ces lampes à incandescence, branchées sur la canalisation qui nous éclaire, donnent une lumière très vive. Nous allons intercaler une résistance qui sera simplement un fil de cuivre roulé autour d'un manche à balai. Ce fil de cuivre présente une résistance d'environ 100 ohms. L'éclat des lampes va être sinon supprimé, du moins considérablement diminué ; vous voyez que c'est à peine si elles se maintiennent au rouge sombre. Plongeons le fil de cuivre dans l'air liquide: l'éclat des lampes augmente au fur et à mesure que le fil se refroidit et bientôt les lampes reprennent leur éclat primitif comme si aucune résistance n'avait été intercalée. Il faut donc que la résistance ait été réduite de neuf dixièmes de sa valeur primitive. . . ; à la température de l'hydrogène liquide, c'est-à-dire à - 252 degrés, cette conductibilité devient 105 fois plus considérable et tend à devenir infinie à mesure qu'on s'approchera du zéro absolu. Cela nous fait entrevoir la possibilité de transmettre à travers un fil d'une longueur considérable, mais d'une extrême ténuité, c'est-à-dire à travers une quantité de matière infinitésimale, une quantité d'énergie indéfiniment croissante. En considérant le zéro absolu, il serait même possible d'imaginer un fil ayant la ténuité d'un fil d'araignée et à travers lequel on pourrait faire passer des millions de chevaux de force sous forme de courant électrique.

En songeant à cette possibilité on se demande si, en fin de compte, la matière est bien réellement le support nécessaire de l'énergie ou si, au contraire, l'énergie peut se passer de la matière pour se manifester, si la matière ne sert que de direction, de fil conducteur pour canaliser l'énergie.

C'est là une question sur laquelle on a beaucoup discuté et sur laquelle on discutera encore longtemps. Mais l'expérience, que je vous ai montrée, prouve qu'il n'est pas absurde de supposer qu'à la limite, l’énergie et la matière peuvent être indépendantes l'une de l'autre puisqu'à travers une quantité de matière de plus en plus petite, aussi infinitésimale qu'on puisse l'imaginer, on peut arriver à faire passer une quantité d'énergie indéfiniment croissante. . . »

(*) A. D’ARSONVAL, Des extraits : conférence de M. d’Arsonval à l’Ecole supérieure de Commerce de Paris, 28 juin 1902.

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La technique et les avantages de la d’Arsonvalisation

« Les diverses modalités électriques appliquées en électrothérapie se distinguent les unes des autres par des appellations dérivées du nom des savants qui les ont fait connaître. L’application de l’électricité statique se nomme Franklinisation (Franklin), du courant de la pile, Voltaïsation (Volta) ; du courant induit, Faradisation (Faraday).

Par analogie le nom de d’Arsonvalisation fut donné en, 1889 par le professeur autrichien Moriz Benedik, de Vienne, à l’application des courants de haute fréquence dont j’avais fait connaître les propriétés physiologiques. En 1910 le Congrès international de physiothérapie, réuni à Paris, proposa de son côté la même appellation. Elle a été définitivement adoptée au Congrès international réuni à Berlin en 1913. Cette dénomination nous vient donc de l’étranger et constitue un hommage spontané rendu par lui à la science française.

Qu’appelle-t-on courant de haute fréquence ? C’est un courant alternatif analogue à celui des secteurs qui nous éclairent mais dont les changements de signe, au lieu de se répéter 100 fois par seconde, se renversent plusieurs millions de fois dans le même temps. Les courants actuellement employés dans la pratique médicale se renversent de un à dix millions de fois à la seconde et jouissent, de ce fait, de propriétés physiologiques et physiques tout à fait spéciales. Ces oscillations électriques, comme on les nomme parfois, sont connues depuis 1947. Elles ont été enregistrées pour la première fois par Feddersen en étudiant la décharge de la bouteille de Leyde. Vers la même époque, sir William Thomson et Helmholtz en firent connaître les lois résumées dans une formule classique. C’est seulement en 1881 que le physicien allemand Hertz en montra toute l’importance théorique et établit, à leur aide, l’analogie entre la lumière et l’électricité d’où le nom d’oscillations ou ondes hertziennes qu’on leur donne également. . .

Le procédé le plus simple pour produire les courants de haute fréquence, imité de Feddersen, consiste à décharger périodiquement une bouteille de Leyde à travers un gros fil de cuivre roulé en hélice ou en spirale et faisant une dizaine de tours. Le courant de charge périodique est fourni par une bobine ou un transformateur qu’il faut éviter de mettre en contact avec le patient puisqu’il est le siège de courants à basse fréquence, c’est-à-dire foudroyant. Le courant de haute fréquence est capté sur la spire et on fait varier son intensité. Je ne peux insister ici sur les nombreux détails de mes dispositifs ; qu’il suffise de dire qu’ils mettent à l’abri de tout danger.

Pour employer médicalement les courants de haute fréquence j’ai indiqué trois procédés :

1° Application directe qu’on appelle aussi diathermie, nous verrons plus bas pourquoi. Dans ce procédé le malade est mis en contact direct avec la source électrique par les procédés habituels ;

2° Par condensation. Dans ce cas le malade est étendu sur un lit ou une chaise-longue. Il tient en mains un des pôles de la source à haute fréquence. Le second pôle est relié à une plaque métallique sur laquelle le patient est couché mais dont il est séparé par un isolant. Dans ces conditions, patient et plaque métallique constituent les deux armatures d’un condensateur. Le patient est traversé par un courant de charge et de décharge dont l’intensité croît avec la capacité dudit condensateur ;

3° Par autoconduction. Dans ce cas le sujet n’a aucun rapport avec la source électrique. Il en est isolé de toutes parts. Le courant circule autour de lui, sans le toucher, et j’utilise simplement sa puissance d’induction formidable pour faire naître dans tous les tissus des courants électriques, par induction, courants qui sont fermés sur eux-mêmes et conduits par les tissus au sein desquels ils prennent naissance, d’où le nom d’autoconduction. Cette puissance d’induction est telle que si le patient arrondit ses bras en cercle et tient entre ses mains une lampe à incandescence, cette lampe s’allume par le courant qui prend naissance entre ses bras sans aucune communication avec la source. Ce dispositif s’appelle parfois la cage. Enfin on peut utiliser directement les étincelles ou les effluves produits par les courants de haute fréquence en augmentant par des dispositifs variés dont le plus connu est celui dû au Dr Oudin : le résonateur. . .

Comme d’habitude, la thérapeutique bénéficiera des progrès de la technique instrumentale. . . »

(*) A. D’ARSONVAL, Des extraits : article de la revue La Science et la Vie, N°4, juillet 1913

Feddersen Bérend (1788 - 1860) démontre en 1858 expérimentalement que les étincelles éclatant entre les boules d’une bobine de RUHMKORFF pouvaient être oscillantes et qu’elles devaient donner naissance à des ondes électriques de grandes longueurs, dont la propagation, comme celle de la lumière devait se faire dans toutes les directions. Mais, n’ayant pas trouvé le moyen d’entretenir ces décharges, la portée de son observation fut à l’époque très réduite.

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