LE TELECTROSCOPE.
Appareil destiné à transmettre à distance les images
par l'Electricité, basé sur la résistance conductrice
variable du Sélénium aux différentes gradations
de lumière
PAR L'INVENTEUR
C. SENLECQ, d'Ardres
1881
Avec extraits de journaux scientifiques français et étrangers
et annotations traduites de l'anglais par l'auteur.
Cette notice a été déposée :
PARIS : A l'Académie des Sciences.
A l'Exposition Internationale de l'Electricité
LONDRES : 396, Strand.
29, Bedfort Street-Strand
NEW-YORK : 37, Park Row
[Achevé d'imprimer, p.36 : Saint-Omer, M. D'HOMONT]
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Depuis quelques années, les applications de ce mystérieux agent : l'Electricité, ont pris une voie nouvelle, grâce à la découverte du téléphone par M. Graham Bell.
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Cet appareil a révélé des faits entièrement inconnus et a découvert de nouveaux horizons aux sciences physiques. De là sont nés une foule d'appareils très ingénieux parmi lesquels nous distinguons en première ligne : le phonographe de M. Edison et le microphone de M. Hughes.
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Grâce à d'admirables combinaisons, on peut dès maintenant reproduire à distance l'écriture (télégraphe autographique) et la parole (le téléphone).
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Une lacune restait à remplir pour combler entièrement les distances et donner à l'homme une véritable ubiquité : la faculté de voir au loin.
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Ce qui eut paru autrefois une chimère est aujourd'hui en voie de réalisation.
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Les appareils n'ont pas encore atteint la perfection désirable ; mais les efforts tentés constatent que ce qui eût pu être pris pour un désir de l'imagination est devenu une réalité.
Ces perfectionnements, des essais persévérants les amèneront infailliblement dans un temps peu éloigné.
Le sélénium, par les propriétés électriques qu'il possède, devait être l'âme de ce nouvel appareil.
On savait que ce métalloïde, découvert par Berzélius en 1817, avait la singulière propriété, constatée par M. May de Valentia en 1873, d'offrir une résistance électrique variable selon l'intensité de la lumière.
M. C.W. Siemens avait observé qu'un morceau de sélénium interposé dans un circuit électrique faisait dévier l'aiguille d'un galvanomètre d'une manière sensible, chaque fois qu'un rayon lumineux venait tomber sur le sélénium.
Il avait également remarqué que les déviations du galvanomètre étaient différentes sous l'influence des relations différemment colorées.
Le violet foncé donnait 139, le violet clair 148, le bleu 158, le jaune 178, le rouge 188, le rouge brun 180.
M. Siemens avait usé de ces particularités du sélénium pour construire un photomètre très sensible et un espèce d'oeil artificiel.
En lisant dans le courant de l'année 1877, dans un résumé des faits scientifiques de l'année 1876 (1), la description de la merveilleuse invention du téléphone de M. Graham Bell (2) et l'ingénieuse application faite par M. Siemens du sélénium (3), il me vint à l'idée que les propriétés électriques particulières de ce corps pourraient être employée à transmettre télégraphiquement les images reçues sur la plaque sensible d'une chambre noire.
Une phrase surtout avait frappé mon attention : (4)
"Il est bien connu que les vibrations des sons musicaux peuvent être, au moyen d'un simple fil télégraphique ordinaire, transmises électriquement et traduites fidèlement à l'oreille ; il reste à déterminer si les vibrations de la lumière elle-même, au moyen de l'électricité et du sélénium, ne pourraient pas également être transmises..."
L'idée d'une chambre noire m'était venue immédiatement à l'esprit, mais la transmission et l'impression de l'image présentaient des difficultés multiples. Il y a avait aussi à chercher à rendre le sélénium plus sensible. Je pensai d'abord à employer une infinité de fils transmetteurs isolés et réunis en câble, mais ce système présentait une complication nuisible au fonctionnement de l'appareil. - Je dus l'abandonner.
C'est alors que me vint la pensée d'employer la transmission d'un télégraphe autographique quelconque, Meyer, Caselli et surtout celui que j'ai imaginé et qui a été décrit dans plusieurs journaux scientifiques français, en septembre 1871.
Après nombre d'essais et de tâtonnements, j'arrivai enfin à obtenir, avec un appareil bien rudimentaire, sur une simple ligne toutefois, mais avec toutes ses gradations de teintes, la reproduction d'une surface ombrée (du noir au clair) dont l'image venait se peindre sur le châssis d'une chambre photographique. Alors j'eus la certitude que mon système était réalisable.
Cette conviction m'enhardit plus tard (novembre 1878) à adresser à M. le comte du Moncel, membre de l'Institut, et à M. Hallez d'Arros, directeur du journal l'Electricité, le plan de mon appareil auquel je donnai nom : TELECTROSCOPE.
Je ne sache pas que personne ait songé avant moi à la construction d'un appareil destiné à transmettre les vibrations de la lumière (1877) et je crois être fondé à revendiquer la priorité scientifique de cette découverte.
Plus d'un an après mes premiers essais, plusieurs savants électriciens proposèrent des modifications du Télectroscope ; je citerai entre autres MM. Ayrton, Perry, Sawyer de New York, Sargent de Philadelphie, Brown de Londres, Carey de Boston, Mac Tighe et Graham Bell lui-même ; mais aucune de ces transformations n'ont comporté un véritable perfectionnement.
Les uns ont employé une infinité de conducteurs réunis au câble ; d'autres un seul fil. - D'une part, confusion des conducteurs à une certaine distance ; impossibilité absolue d'obtenir un isolement parfait ; d'autre part, manque complet de synchronisme. La sensibilité inégale et lente du sélénium étit également un obstacle au bon fonctionnement des appareils.
Or, sans une simplicité relative dans l'agencement des fils destinés à conduire à une certaine distance le courant électrique avec ses variations d'intensité ; sans un synchronisme parfait et rapide, solidaire des impressions lumineuses pour assurer la simultanéité des mouvements du transmetteur et du récepteur ; sans une augmentation de sensibilité du sélénium enfin, le télectroscope ne pouvait être réalisé.
Je crois avoir vaincu la plupart de ces obstacles principaux dans l'appareil dont je donne ci-dessous la description :
TRANSMETTEUR
Une plaque en cuivre A, sur laquelle les rayons lumineux viennent peindre, au fond d'une chambre noire, avec leurs formes et leurs couleurs extérieures, les objets présentés à l'objectif, est percée sur toute sa surface d'une infinité de petits trous le plus possible rapprochés les uns des autres. - Ces trous sont remplis de sélénium préalablement fondu et refroidi excessivement lentement pour acquérir le maximum de sensibilité (1). Un petit fil de cuivre noyé au milieu du sélénium, sans toucher au cuivre de la plaque, aboutit à une autre plaque rectangulaire verticale, figure 1, par le dessous de cette plaque à l'endroit C. - Chaque fil émanant de la plaque A, vient donc présenter son contact au-dessus de la planche B, dans le sens de la longueur de cette plaque. - A cet effet, les fils sont réunis en faisceau pour sortir de la chambre noire et de là se dirigent à leur point de contact correspondant de la plaque B sur toute la ligne CC.
La surface de cuivre A est en contact permanent avec le pôle positif de la pile (sélénium).
De chaque côté de la plaque B, sont incrustées en D et E des lames de cuivre faisant relief et coulisse de manière à conduire parallèlement le curseur dont il sera ci-après parlé.
La lame E communique avec le fil de la ligne destinée à traduire les différentes gradations de la lumière et des ombres. La lame D est en relation avec le fil de la ligne (moteur). En F sont une infinité de points de contact mis en regard de ceux de la ligne CC. - Ces contacts servent à faire agir l'appareil moteur et à assurer l'isochronisme parfait du transmetteur et du récepteur. Ces points de contact, qui se présentent isolés à la surface de cette plaque, sont au-dessous reliés tous entre eux par un fil métallique qui est lui-même la continuation de celui partant du même pôle positif d'une pile spéciale. -
Il est bon de dire ici, pour l'intelligence de la description, que cet appareil nécessite deux piles comme tous les télégraphes autographiques d'ailleurs : l'une pour communiquer le courant qui doit traverser le sélénium (pile sélénium); l'autre pour amener au récepteur le mouvement et assurer le synchronisme.
Ainsi pour récapituler les différentes parties de cette plaque importante :
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FIGURE 1
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D Cuivre faisant saillie et rainure, en rotation avec le fil de la ligne qui donne le mouvement au récepteur.
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F points de contact, reliés au-dessous par un fil métallique; lequel fil est en communication permanente avec la pile (moteur).
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C Points de contact aboutissant chacun et isolément aux fils correspondants, partant du sélénium
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E Cuivre faisant également comme D, saillie et rainure et dont il vient d'être parlé. Un petit curseur en cuivre portant à un de ses angles un morceau de cuivre très étroit, séparé au milieu par une surface solante sert à mettre tout l'appareil en mouvement avec toute la rapidité voulue. Ce petit curseur aux endroits D D forme une petite gorge ou rainure s'adaptant sur les lames de cuivre de la plaque B figure 1, qui sert à le guider parallèlement sur les petits rails en cuivre D et E ; sa partie isolante B, figure 2, correspond à l'intervalle isolant entre F et C figure 1.
RECEPTEUR
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A figure 3. - Table circulaire pendue verticalement (ébonite ou substance isolante).
Cette table est fixe. - Elle est divisée sur le bord de sa circonférence par une infinité de points de contact aboutissant par le dessous à chacun des fils correspondants de l'appareil récepteur.
Les fils partant de la plaque émaillée de sélénium correspondent avec ordre symétrique, l'un après l'autre, avec les points de contact du transmetteur; ils communiquent dans le même ordre avec ceux de la table A et ceux aboutissant au récepteur, de telle façon que le fil portant fictivement le n°5 partant du sélénium correspondra identiquement à semblable point 5 du récepteur.
D figure 3, plaque en caoutchouc traversée de part en part par de nombreux fils très fins en platine correspondant, chacun, à son point de contact de la plaque circulaire A.
La plaque réceptrice doit être beaucoup plus petite que la plaque recevant l'impression de la lumière. - Le dessin se trouvant ainsi réduit sera d'autant plus parfait que les points formés par le passage du courant (sélénium) seront plus rapprochés.
B plaque d'étain ou de fer reliée avec la terre (pôle négatif) ; elle se trouve en contact avec le papier chimique C où l'impression doit se former. - Elle aide à cette impression par son contact sur le papier chimique (1).
Mais comme le sélénium donne un courant d'autant plus intense qu'il est impressionné par la lumière, les images obtenues ne seraient que négatives, c'est-à-dire que les ombres resteraient blanches et les parties éclairées seraient seules teintées; il est donc nécessaire d'employer une pile locale et d'adapter au circuit, près du récepteur, une dérivation équilibrée avec des bobines de résistance.
En E, figure 3, au centre de la plaque immobile ci-dessus décrite, se trouve un axe métallique avec un petit manchon; sur cet axe, tourne la roue en cuivre F de la figure 4. - Sur le manchon E presse d'une manière continue le ressort H, figure 3, qui amène le courant venant de la ligne (sélénium).
La roue dentée de la figure 4 est munie à un point de sa circonférence d'un ressort curseur 0, figure 4, destiné à glisser, par suite du mouvement relatif de la roue dentée, sur les différents contacts de la plaque ronde A, figure 3.
Cette roue dentée, figure 4, est mue, comme dans les télégraphes à cadran, par une tige animée d'un mouvement de va-et-vient par les actions successives de l'électroaimant II et du ressort antagoniste.
Par l'intermédiaire de cette ligne (non conductrice du courant moteur) et d'un levier coudé, ce mouvement alternatif est transmis à une tige G. - Cette tige se meut devant la roue dentée et remplit le même office que l'ancre d'échappement des pendules ordinaires. La roue dentée est sollicitée par un mouvement d'horlogerie renfermé entre deux plaques; elle tournerait d'un mouvement continu si la tige G ne l'arrêtait en heurtant les dents.
Avec cet arrêt, elle ne peut se mouvoir que si la tige se déplace sous l'action de l'électro aimant. La roue dentée est double; elle est formée de deux roues accouplées, égales, solidaires et placées de telle sorte que les dents de l'une correspondent aux vides de l'autre.
Quand la tige G se déplace, elle dégage une dent de la première roue et le couple se met à tourner, mais la seconde roue vient aussitôt rencontrer la tige G et le mouvement s'arrête. - A un nouveau déplacement de la tige, le couple des roues marchera de la moitié d'une dent et ainsi de suite.
Chaque roue est formée d'autant de dents qu'il y a de points de contact sur la plaque du transmetteur et par conséquent sur la plaque circulaire A, figure 3, et sur la plaque sensible de la chambre noire.
Maintenant que chaque pièce de l'appareil est connue, voici comment il fonctionne :
Tous les points de contact correspondent l'un à l'autre tant du côté du courant (sélénium) que du côté du courant (moteur).
Supposons le curseur du transmetteur sur les points de contact n°10 par exemple.
Le courant du sélénium partant du n° 10, atteint le point de contact 10 du transmetteur rectangulaire ; une moitié du curseur reposant sur ce point n° 10 et aussi sur la lame de cuivre parallèle communique le courant à cette lame, de là à la ligne, de la ligne à l'axe de la roue dentée, de cet axe au point de contact 10 de la plaque circulaire fixe et de là au point 10 du récepteur.
A chaque contact (sélénium) de la plaque rectangulaire se trouve un contact correspondant à la pile motrice et à l'électro aimant.
Or, en arrivant au point 10, les intermittences du courant ont fait tourner la roue dentée de 10 dents de manière à amener le petit curseur O, figure 4, sur le numéro 10 de la plaque circulaire fixe.
Comme on peut le voir, le synchronisme de l'appareil ne pouvait être obtenu d'une manière à la fois plus simple et plus parfaite.
Le transmetteur rectangulaire étant placé verticalement, le curseur ayant un certain poids, il suffit de laisser tomber celui-ci du premier point de contact pour qu'il parcourt [sic] aussi rapidement que possible toute la longueur de ce transmetteur. L'image est donc reproduite presqu'instantanément, au point que, en usant de fils de platine au récepteur reliés avec le pôle négatif, on puisse obtenir par l'incandescence de ces fils, selon les différents degrés d'électricité, une image fugitive, il est vrai, mais aussi vivement formée que l'impression sur la rétine ne cesse pas pendant le temps relativement très court que met le curseur à parcourir tous les points de contact. - Une bobine de Ruhmkorff peut aussi être employée pour obtenir des étincelles correspondant au courant émis au lieu de l'incandescence des fils.
Le réglage de l'appareil se fait d'une manière identique aux télégraphes à cadran, en partant du premier contact. - A cet effet, le curseur ne peut être détaché de la plaque rectangulaire : il y est maintenu par des rainures faites dans les deux lames de cuivre latérales s'adaptant avec léger frottement à ce curseur qui ne communique aucun courant dans les fils de la ligne lorsqu'il n'est pas placé sur des points de contact (2).
[La notice se termine ici. La brochure continue avec les "Extraits des journaux scientifiques français et étrangers".]
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(1) The year book of facts in science and the arts for 1876. Pages 116 and 165 - Edited by James Mason of London.
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(2) Speaking by Telegraph. The discovery of the electric transmission of sounds made simultaneous, it would be of considerable advantage in practical telegraphy. - Professor Graham Bell, who claimto have demonstrated the possibility of thus signalling sounds of different pitch in 1873, has recently, before the Massachussetts Institute of Technology, demonstrated the possibility of conveing vocal sounds by means of the ordinary telegraph wires and special appliances for transmitting and receiving the sounds. The apparatus used by professor Bell is thus described : Two single pole electro-magnets, each having a resistance of 10 ohms, were arranged in circuit with a battery of carbon elements, the total resistance being about 25 ohms. A drumhead of goldbeater's skin, about 23/4 in in [sic] diameter, was placed in front of each electro magnet and a circular piece pf clock spring was glued to the middle of the membrane of each drumhead. - One of these telephones was placed in the experimental room, and the other in the basement of an adjoining house. Upon singing into the telephone the sounds of the voice were reproduced by the the [sic] instrument in the distant room ; and if two persons sang simultaneously, the two notes were audible at the other telephoner. At the time of the lecture an experiment was made to show the transmission of articulate speech, an assistant going into the adjoining building where one of the telephones was placed. Professor Bell then placed his mouth near the other telephone and said : "Do you understand what I say ?". An answer was returned, and, according to the report before us, articulate sounds were heard proceeding from the piece of clock spring attached to the membrane, which were alleged to be : "Yes I understand you perfectly." etc.
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(3) Artificial Eyes made sensitive to light.
Among the curious developments of science in the recent production by Dr. C W Siemens of an artificial eye that is sensitive to light. We wish we could add that it gives vision to the blind ; but we cannnot, though perhaps it contains a germ of promise in that direction. The new eye is composed of an ordinary glass lens, backed by an artificial retina of selenium. M. May, a telegraph clerck employed at the Valentia station of the atlantic cable line, first observed in 1873, that the electrical consistance of selenium was instantly aletered by light, the resistance being diminished by increase of light. Dr Siemens made use of this particularity of selenium in the construction pf his novel eye. An electrical circuit is arranged, of which a bit of senelium forms a part, and constitute the retina. - When a strong light is admitted into the lens and falls upon the selenium retina, the current of electricity flows and (by acting upon small magnets) may be made the work the artificial lids of the eye, opening then according the intensity of the light.
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(4) It is well known that the vibrations of musical sounds may, by an ordinary conducting wire be electrically transmitted and successfully delivered to the ear. - It remains to be determined whether light vibrations can, by means of selenium and electricity, be transmitted to the brain in the absence of the natural eye.
(1) Il y a lieu de distinguer l'état dans lequel se trouve le sélénium, car ce corps se rencontre sous plusieurs formes différentes.
Lorsque le sélénium, après avoir été fondu est rapidement refroidi, il est vitreux, sa couleur est brun foncé, presque noir à la lumière réfléchie et d'une surface excessivement brillante; en lames minces, il est transparent et paraît avoir une couleur rouge rubis très vive ; dans cet état, il n'est probablement pas conducteur d'électricité.
Lorsque le sélénium après avoir été fondu est refroidi avec une extrême lenteur, il se présente sous une toute autre forme : il a une apparence métallique cristalline ou granulée et sa couleur rappelle celle du plomb ; il est alors opaque, même à l'état de lames très minces. - Sous cette forme, à la température ordinaire, le sélénium est conducteur de l'électricité. (HITTORF)
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Note A.L. :
Wilhem Hittorf (1821-1914) était un physicien allemand célèbre pour ses travaux sur l'électrolyse (Über die Wanderungen der Ionen während der Elektrolyse Abhandlungen, 1853-1859). Il commença ses travaux par des études sur les allotropes (phosphore et sélénium).
(1) En dehors du papier chimique que j'imprègne d'une solution de noix de galle, d'iodure de potassium ou de toute autre substance capable de fournir des traces colorées sous l'influence du courant électrique ; j'ai imaginé un récepteur formé d'une feuille de papier de décalque (noircie au charbon) qui se fixe plus ou moins sur le papier destiné à recevoir l'image, selon la pression plus ou moins forte d'un stylet porté par un levier soudé et relié à une armature semblable à celle des téléphones Bell.
(2) Dans les appareils à impression autographique, les mouvements du curseur sur le transmetteur peuvent être relativement assez lents pour que l'action chimique s'opère dans de bonnes conditions. - L'image fugitive obtenue par l'incandescence de fils nécessitant au contraire un mouvement extra rapide, il serait bon d'accélérer le mouvement de la roue à rochet par une roue multiplicatrice ou bien encore d'employer dans le même sens l'appareil de M. Marcel Duprey.