CHAPITRE PREMIER

Montage électrique et manipulation des gaz.

Description du montage électrique. — J’ai cherché à me rapprocher des conditions expérimentales des montages réalisés par L. et E. Bloch dans leur étude sur les spectres d’étincelle d'ordre supérieur de divers éléments. Il m’a paru nécessaire de pouvoir disposer d’une puissance considérable. Cela m'a amené à construire un oscillateur pouvant donner une puissance disponible de 3 kilowatts environ, dont je donne la description ci-dessous.

Lampe triode. — Lampe E 1651 À de la radiotechnique à circulation d’eau.

Caractéristiques (données par le constructeur) :

tension filament : 16,5 volts,

intensité filament : 50 ampères,

tension plaque normale : 10 000 volts,

puissance dissipée maximum : 6000 watts,

résistance interne : 5 000 ohms;

coefficient d'amplification : 30.

La tension plaque maximum dont j'ai pu disposer est de 6 000 volts avec un débit de 1 ampère.

Dans le domaine où j'ai employé la lampe, les valeurs de

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la résistance interne et du coefficient d'amplification sont un

peu plus faibles : 4 000 ohms et 25 (1).

Alimentation. — Chauffage. — Transformateur avec secondaire à point milieu sorti.

Tension plaque. — Redresseur à arc à mercure à deux étages en série de la maison Hewittic.

Le redresseur est susceptible de fournir 30 ampères.

Le courant est ensuite filtré en un filtre à une cellule fourni par la maison Hewittic, laissant une modulation de 1/100° à pleine puissance (6 000 volts 1 ampère).

Les deux transformateurs (chauffage et tension plaque) sont alimentés par le secteur alternatif monophasé 110 volts, 50 périodes de la rive gauche de Paris. Un rhéostat permet d'allumer progressivement le filament. La tension plaque est réglée par une grande self à noyau de fer mobile construite au Laboratoire.

Circuits oscillants. — a) Sel/fs. — Les selfs que j'ai utilisées ont généralement été construites avec du fil de cuivre plein de 3 millimètres de diamètre. J’ai également employé quelques selfs en ruban de cuivre plat de 4 em. de largeur et de 1 mm. d'épaisseur. Ces selfs étaient maintenues en place par trois ou quatre tiges de quartz fondu traversant les rubans, Les trous de passage des rubans étaient percés avant l’enroulement de la self. Il est facile de voir que la distance entre les trous doit croître en progression arithmétique, ce qui permet une réalisation commode

(1) J'ai fait mes premiers essais d’oscillations à grande puissance avec une lampe démontable que M. Holweck a bien voulu mettre à ma disposition. Cette lampe m’a permis de faire mon apprentissage dans la technique des ondes courtes à grande puissance en m'évitant de mettre hors de service une lampe scellée. Je suis heureux de remercier ici M. Holweck pour son

prêt généreux et pour les conseils qu’il m’a donnés au début de mon travail.

de ces enroulements. Le mode de construction de ces selfs m'a été indiqué par M. Abraham.

A A A A Fig. 3. — Montage des selfs spirales.

A tiges de quartz,

b) Condensateur. — Je n'ai employé généralement que des condensateurs à air.

Fig. 4. — Condensateur.

A-B armatures M monture de mycalex.

Deux plaques de mycalex de 45 X 36 X o cm. 6 sont reliées par six tiges filetées en laiton de 8 mm. de diamètre de 4o cm. de longueur, placées suivant le schéma ci-dessus.

Les armatures sont des plaques d'aluminium rectangu-

À 80 volts

I dérivation ;

IT série ;

Fig. 5 Montages du circuit oscillant.

Ag milliampèremètre de grille ;

Ap milliampèremètre de plaque ; Vp milliampèremè-

tre en série avec

4 Q mesurant la tension plaque :

E selfs de choc;

B condensateur de blocage ;

S self du circuit oscillant ;

C condensateur du circuit oscillant ;

ff; condensateurs de liaison.

laires de 2 mm. d'épaisseur ; elles présentent trois encoches leur permettant d’être fixées sur les tiges filetées par serrage entre deux écrous. Le condensateur étant monté on peut glisser une série d’armatures par le haut, une autre série par le côté. Pour faire varier la capacité il suffit d'enlever les armatures d’une série, laissant en place les autres armatures. Généralement j'ai placé les armatures à une distance de 20 mm. Dans ces conditions le condensateur supporte sans effluves une tension efficace de 8 000 volts. Il faut toutefois veiller à ce que les plaques de mycalex soient bien serrées par les écrous de fixation, sinon un arc éclate le long du mycalex entre les sorties de deux tiges filetées. IL suffit d’ailleurs de gratter l’isolant pour qu'il ne reste pas de traces gênantes de l'arc.

L'isolement par rapport au sol est assuré par le mycalex. Le condensateur est simplement posé sur une table. Il est très aisément démontable et transformable. Malheureusement les tiges filetées qui forment les connexions du condensateur présentent une résistance notable en ondes très courtes. Il est bon de placer les armatures aussi près que possible des connexions de la self.

Montage de l’oscillateur. — J'ai employé tantôt le montage série, tantôt le montage dérivation, en général avec un couplage de grille par induction. Les schémas de montage sont donnés sur la figure 5.

Le montage dérivation permet de diminuer l'isolement entre le circuit plaque et le circuit grille, les deux circuits étant au même potentiel moyen, égal au potentiel moyen de grille.

Couplage de la grille. — La grille est couplée par induction par quelques spires de fil portées sur une petite plaque de mycalex que l'on peut déplacer par rapport aux spires du circuit oscillant.

Selfs de chocs. — Trois des selfs de choc sont enroulées

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sur des tubes de quartz fondu opaque de 6o mm. de diamètre et 6o cm. de longueur. L'une est en fil isolé soie de g/xoft à spires jointives, une autre en fil nu de : mm. enroulée au pas de 1 em. et la troisième comprend 20 spires au pas de 1 em. Suivant la longueur d'onde employée, c’est l'une ou l’autre des selfs qui présente l’impédance la plus importante.

Les selfs de choc que j'avais fait enrouler sur ébonite n'ont pas résisté à l’action des ondes de 30 à 60 m. de longueur. L'ébonite chauffait, se gondolait, dégageait des vapeurs nauséabondes et prenait feu. C’est pourquoi je me suis finalement adressé au quartz fondu qui a toujours donné toute satisfaction.

Condensateurs de blocage. — J'ai utilisé deux condensateurs de blocage l’un de 1/1 o0o€ de microfarad pour les longueurs d'onde supérieures à 4o m. et l’autre de 1/10 000 de uf pour les ondes plus courtes. Ce sont deux condensateurs à mica licence Dubilier pouvant supporter 20 000 volts de

courant continu.

Oscillateur de faible puissance. — Au cours de certaines expériences qualitatives, et pour des applications spectroscopiques, j'ai utilisé un deuxième oscillateur de faible puissance plus aisément maniable que le montage décrit ci-dessus.

Cet oscillateur que j'ai surtout utilisé pour la production de sources de lumière monochromatique a été décrit ailleurs (1). Je rappelle rapidement en quoi il consiste. Il est constitué par deux lampes scellées dont les plaques peuvent dissiper 300 watts chacune. L’oscillateur est monté en Mesny avec une self de 5 spires de 90 mm. de diamètre au pas de 1 em. ; un condensateur de quelques centimètres aux

(1) K. EsccanGon, fievue d'Optique, A1 (1932), p. 399.

bornes de la self diminue quelque peu le courant haute fré quence sur les connexions de plaque. Le système alimenté de 2500 à 3000 volts continus oscille sur 10 m. de longueur d'onde et peut donner jusqu’à 300 watts de puissance disponible.

Manipulation des gaz. — L'étude de la décharge a été faite dans différents gaz qu’il a fallu enfermer purs et secs dans

pompe n | Ra J R2 Pi B:

AE en NN porn Rs CRE re D) B3

B2 Fig. 6. — Manipulation des gaz.

R,R,R3R,;R; robinets ;

P,P, sièges à air liquide; J jauge de Mac Leod; C capillaire ; D dessiccateur à P20*; T tube à décharge.

un tube sous une pression mesurable. J'ai monté une installation à vide à deux étages ; le vide préliminaire est fait par une pompe à huile, une pompe à condensation à vapeur de mercure donnant le bon vide. La canalisation de bon vide, entièrement en pyrex de 15 mm. de diamètre peut

‘être isolée de la pompe par un robinet R, (fig. 6). Immé-

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diatement après le robinet se trouve une jauge de Mac-Leod J. Un premier piège P, à air liquide supprime la vapeur de mercure envoyée par la pompe.

Le tube à décharge T communique avec la sation à vide par un deuxième piège à air liquide P, et par un robinet R,. Le piège P, est destiné à condenser les vapeurs qu'a pu laisser passer le premier piège, les vapeurs de graisse du dernier robinet et, dans une certaine mesure, la vapeur d’eau dégagée par les parois du tube à décharge.

Deux ballons B, et B, de 1 500 cm* et 300 cm° de capacités respectives sont placés sur la canalisation pour en augmenter le volume. Ils servent de réserve de gaz, l'expérience ayant montré que certains gaz sont assez rapidement absorbés soit par le mercure, soit par les parois, surtout aux très fortes excitations, Grâce à ces ballons la pression reste à peu près constante au cours d’une expérience de plusieurs minutes.

Une autre canalisation amène entre les deux pièges à air liquide le gaz à étudier sous pression réduite. Avant de pénétrer dans la canalisation qui le conduit au tube à décharge, le gaz a séjourné sous une pression notable sur un dessiccateur D à anhydride phosphorique. On le fait passer dans la canalisation par un capillaire fin c fermé par un robinet r. Le robinet à voie large R; placé en dérivation sur le capillaire permet de faire le vide dans le dessiccateur et dans la réserve de gaz.

Le capillaire c permet de faire varier lentement la pression du gaz dans la canalisation. Avec ce montage fixe, le seul paramètre fixant la vitesse d'écoulement du gaz est la pression de la réserve de gaz sur le dessiccateur. En faisant varier cette pression on obtient très aisément des vitesses d'écoulement permettant de passer d'une pression à une autre dans le tube à décharge dans un temps assez long pour conserver toujours une égalisation de pression, mais assez vite pour que l'expérience n'ait pas une durée indéfinie.

Il importe beaucoup que la canalisation entre le piège P,

et le tube à décharge soit entièrement soudée. La décharge sans électrodes provoque un dégagement énergique des gaz occlus ; en outre il arrive souvent, qu'une portion importante de la canalisation s’illumine au voisinage du tube à décharge. Cette illumination échauffe notablement les parois des tubes et en chasse les gaz adsorbés ; si sur le parcours il reste un Joint graissé ou mastiqué, la graisse et le mastic émettent des vapeurs qui polluent le gaz. Pour éviter que l'illumination ne se prolonge jusqu’au robinet R, le plus voisin du tube à décharge, j'ai augmenté la distance entre le tube et ce robinet (70 cm.). On peut, d’ailleurs, éviter l'illumination de la canalisation en entourant les tubes d’une feuille de papier d'étain mise au sol.

Purge du tube à décharge. — Avant toute expérience sur un gaz pur, il faut purger le tube des gaz adsorbés sur les parois. Le moyen le plus efficace m'a paru être la décharge elle-même. Dès que la décharge commence à passer, la lueur du gaz contenu dans la canalisation est bientôt remplacée par la lumière blanche des bandes OH, puis la couleur rouge des raies de Balmer. Le vide s’améliorant, le tube vire ensuite au jaune, s’il est en verre, par suite de l’excitation d’atomes de sodium provenant du verre.ll faut alors surveiller de près la décharge car on risque de fondre le tube. On peut échauffer ainsi successivement les différents points du tube si celui-ci n’est pas contenu tout entier à l’intérieur de la self excitatrice. Si le tube est en quartz on peut prolonger la purge du tube avec de fortes excitations, bien que l’on arrive quelquefois à crever le tube. Une fois que la décharge est arrêtée par un abaissement suffisant de la pression, on recommence la purge en faisant entrer de nouveau du gaz pur et sec; sauf pour la mise en service d'un tube neuf, deux purges suffisent pour-avoir un tube propre.

Pour l'observation des spectres ultra-violets émis par la décharge j'ai essayé d'opérer avec un tube terminé par

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rodage plan sur lequel je mastiquais une lame plane de quartz. Mème avec des tubes dépassant de 20 em. l'extrémité de la self, il m’a été impossible d'obtenir un gaz pur. La région du mastiquage, bien que refroidie, a toujours dégagé de la vapeur d’eau en quantité notable. En plongeant le piège P, dans l’air liquide, on arrive à conserver un gaz très sec, les quelques impuretés que peut encore dégager le tube à décharge étant rapidement condensées dans le piège.

Le quartz est préférable au verre parce que la purge peut se faire à température plus élevée et n’entraîne pas de dégagement de sodium. Mais si le quartz est mastiqué à la canalisation avant le piège P,, le mastiquage produit toujours des dégagements gazeux qui viennent souiller le gaz étudié. Aussi ai-je utilisé dans mes dernières expériences des tubes” de quartz rattachés à la canalisation par des raccords quartzpyrex soudés. Les gaz occlus et l’eau peuvent être alors entièrement éliminés.

Mesure de la pression. — La pression du gaz dans la canalisation est mesurée par une jauge Mac Leod type Dunoyer à quatre sensibilités (compressions de 100, 1000, 10 000, 100 000). Les pressions ont toujours été mesurées, les pièges P,, P, plongent dans l'air liquide, ce qui élimine les vapeurs condensables susceptibles de fausser les mesures.