白熱電球。発明と生産の歴史

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白熱電球。発明と生産の歴史

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白熱灯は、電流によって高温に加熱された白熱体によって光が放射される人工光源です。

加熱体としては、高融点金属（タングステンが多い）やカーボンフィラメントで作られたスパイラルがよく使われます。空気との接触による加熱体の酸化を防ぐために、加熱体を真空にしたフラスコ、または不活性ガスまたはハロゲン蒸気で満たしたフラスコに入れます。

白熱電球
モダンなランプのデザイン。図中: 1 - フラスコ。 2 - フラスコの空洞（真空またはガスで満たされている）。 3 - グローボディ。 4、5 - 電極（電流入力）。 6 - 熱体のフックホルダー。 7 - ランプ脚。 8 - 電流リードの外部リンク、ヒューズ。 9 - 基本ケース。 10 - ベース絶縁体（ガラス）。 11 - ベースの底部の接触。

白熱灯はほとんどすべての現代人に馴染みのあるものです。その主な要素はタングステンフィラメントで、電流によって加熱されると熱くなって輝き始め、周囲の空間を柔らかく暖かい光で満たします。いつもそうだったわけではありません。エジソンの電球は、発明当時 (1878 年) には完璧とは程遠いものでした。焦げた紙のフィラメントは燃え尽きることが多く、1882 年にルイスラティマーは、ランプの寿命を延ばす焦げた綿フィラメントからフィラメントを製造するプロセスの特許を取得しました。しかし、これでは十分ではありませんでした。

高融点金属の糸を使用してエネルギー効率を高めるというアイデアは、私たちの同胞であるアレクサンダー・ロディギンによって提唱されました。 1892年に米国特許庁に提出した出願の中で、彼はプラチナ、クロムからフィラメントを作る方法を詳細に説明し、加工の難しさを指摘しながらも最適な材料としてタングステンについても言及した。その結果、タングステンは延性が低いにもかかわらず、ランプに依然としてその役割を果たしました。タングステン粉末を有機ペースト（通常はデンプン）と混合し、得られた塊を紡糸口金を通して絞り出し、その後細い糸を焼成して有機バインダーを除去しました。

しかし、有機残留物によりフラスコの壁に炭素の層が現れ、ランプはすぐに「暗く」なってしまいました。 1905 年、この問題は、ニューヨーク州スケネクタディの町にあるゼネラルエレクトリック社の研究所の新入社員、ウィリアムクーリッジによって取り組まれました。ウィリアムクーリッジはマサチューセッツ工科大学を卒業し、1899 年にライプツィヒ大学から博士号を取得しました。彼に与えられたのは、カーボンフリーのバインダーを開発するという一見不可能に見える任務でした。

この決定は予期せぬ形で下された。クーリッジさんは歯科医の椅子に座り、医師が銀と水銀を混ぜてプラスチックの塊、つまり銀アマルガムを作り、その中に病気の歯を詰めるのを見ていた。この物理学者によると、結果として得られた塊の可塑性に驚いたという。「ある金属のアマルガムをタングステンの一時的な結合剤として使用できるのではないかとすぐに思いました。」

さまざまな金属を使った多くの実験の後、解決策が見つかりました。タングステンをカドミウムアマルガムと混合し、得られたプラスチックの塊からワイヤーを作り、それを真空中で焼成すると、最初にカドミウム、次に水銀が完全に蒸発し、細い糸が残りました。焼結された純粋なタングステンでできており、さらに加工が容易です。このプロセスはすぐに水銀を避けるために変更されましたが、クーリッジ自身が 1960 年代に回想したように、「最初のステップがなければ、次のステップはありません。」

その結果、クーリッジは認められ（後にGEの副社長に昇進しました）、安価でエネルギー効率の高い電気照明が世界に認められました。

著者: S.アプレソフ

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