CARTE

Le Spectrographe (). J'ai utilisé un Spectrographe ouvert dont l’organe essentiel est un prisme de Cornu de 70 millimètres de hauteur. Les deux demi-prismes qui le constituent sont simplement accolés et maintenus en place à l’aide d’un couvercle vissé.

Les deux 6bjectifs simples de quartz sont identiques: leur diamètre atteint 70 millimètres; leur distance focale pour la radiation 3.000 À est égale à 240 millimètres.

L'appareil comprend en outre une fente d’entrée dont la largeur est commandée par une vis solidaire d’un tambour gradué qui permet de régler l’ouverture de la fente avec une précision de 1/50° de millimètre. La fente de sortie de l’appareil est disposée de façon à obtenir des raies de 10 millimètres de hauteur. Le prisme étant réglé au minimum de déviation pour la radiation 3.000 À, la dispersion au voisinage de cette radiation atteint 36 angstrôms au millimètre. Le cliché ci-contre (fig. 2), pris dans les conditions ordinaires d'utilisation, montre que la mise au point est correcte dans un large domaine spectral. Malgré la grande ouverture de l'appareil, la lumière diffusée n'’introduit aucune perturbation importante dans les observations.

Le récepteur

Le choix du récepteur est dominé par la recherche d’une sensibilité aussi grande et aussi constante que possible. Parmi les récepteurs non sélectifs, le premier auquel on puisse s’adresser est la thermopile. Ives l’a utilisée pour la photométrie visible. Mais le fait de travailler dans l’ultraviolet en complique singulièrement l'emploi. Les flux lumineux à mesurer sont généralement faibles. En outre, la concentration du faisceau lumineux issu du filtre, large de 4 cm. environ, sur la fenêtre de la thermopile, large de 5 millimètres, n’est

@) Je remercie M. Baïlly, mécanicien du Laboratoire, à qui je dois la construction de ce spectrographe.

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obtenue qu’au prix d’un système fortement convergent. Un tel système optique, relativement simple à réaliser pour le spectre visible, serait d’un prix de revient très élevé, s’il le fallait tailler dans du quartz. Il contribuerait en outre à diminuer l'intensité du faisceau lumineux destiné au récepteur.

On peut, sans dispositif optique particulier, concentrer le faisceau lumineux sur la pile en procédant selon la méthode utilisée par Blondel pour la photométrie visible (9), et dont le principe est le suivant :

On dispose, à la place de la plaque photographique d’un spectrographe, un verre dépoli que l’on éclaire par la source à étudier. En vertu de la loi du retour inverse des rayons, chaque bande verticale du verre dépoli donne sur la fente du collimateur une image monochromatique dont la longueur d'onde correspond à sa situation dans le spectre étalé au niveau du verre dépoli. En plaçant sur ce verre un écran découpé reproduisant la courbe de visibilité de l’œil (corrigée selon la dispersion du spectrographe), on obtient derrière la fente collimatrice un faisceau lumineux dont un récepteur non sélectif donnera une indication proportionnelle à l'intensité lumineuse de la source étudiée.

Utilisant un diffuseur en quartz finement dépoli, j’ai comparé les résultats donnés par cette méthode à ceux que fournit le dispositif ordinaire, sans diffuseur. L’absorption et la diffusion de la lumière par le quartz dépoli diminuent fortement, dans le spectrographe, l'intensité du faisceau lumineux. La sensibilité de l’appareil monté selon la technique de Blondel, comparée à celle du dispositif ordinaire (lampe à vapeur de mercure à 30 cm. de la fente) manifeste une diminution de 60 p. cent si la source est placée contre le diffuseur, et de 90 p. cent si elle est placée à 30 cm. de lui.

Ainsi, par ce procédé, la concentration du faisceau lumineux issu du spectrographe sur la fente d’une thermopile, ne peut être obtenue qu’au prix d’une diminution considérable de la sensibilité de l’appareil.

Aussi, un bolomètre de surface suffisante pour recevoir le flux tout entier, sans concentration préalable, paraît-il avan-

tageux. Monté en pont de Wheatstone, et convenablement isolé thermiquement, le bolomètre constitue un récepteur tout à fait indiqué ici. Mais sa très faible sensibilité, et les difficultés introduites par l'isolement thermique qu’il exige m'ont conduit à lui préférer, a priori, la cellule photoélectrique à fenêtre fluorescente que l’on peut, dans un certain domaine spectral, considérer comme un récepteur non sélectif, et dont le courant photoélectrique peut être amplifié.

Une étude rapide va nous permettre de définir dans quelles conditions une telle cellule peut convenir au problème de la photométrie ultraviolette.

La cellule photoélectrique à fenêtre fluorescente

Il semble actuellement superflu d’insister sur ce type de cellules désormais classique, imaginé par MM. J. et J. F. Thovert (77). Certains types particuliers de ces cellules ont fait l’objet d'importants travaux récents dont les principales conclusions peuvent être résumées de la façon suivante (16, 35, 36, 29) : |

Si l’on dispose une substance fluorescente aux radiations ultraviolettes sur la fenêtre d’une cellule photoélectrique dont la région spectrale de grande sensibilité coïncide avec celle du rayonnement de fluorescence, on obtient un récepteur parfaitement utilisable en photométrie ultraviolette. Le cas le mieux étudié est celui du salicylate de sodium fixé au moyen d’un peu de dextrine en couche assez uniforme et solide, sur la fenêtre d’une cellule à cathode de potassium pur ou hydruré, dont la région de grande sensibilité coïncide assez bien, dans le spectre, avec la bande violette de fluorescence du salicylate de sodium.

Le choix du salicylate de sodium est légitimé par la valeur élevée que conserve le rendement de fluorescence dans un large domaine de l’ultraviolet. Les expériences de P. Dubouloz, reprises ultérieurement par G. Déjardin et R. Schwegler,

ont montré qu'entre 2.400 et 3.400 À la fluorescence du salicylate de sodium suit les lois classiques, à savoir :

a) La composition spectrale du rayonnement de fluorescence est invariable.

b) Le rendement de luminescence, rapport de l'intensité du rayonnement de fluorescence à celle du rayonnement excitateur, est constant. Sa valeur est remarquablement élevée.

c) Le rendement quantique de fluorescence est aussi constant ; ceci signifie que l’énergie transportée par le rayonnement de fluorescence est proportionnelle au nombre de photons absorbés par la couche fluorescente. En d’autres termes, l’émission de fluorescence 5, provoquée par un rayonnement monochromatique de longueur d’onde À comprise entre 2.400 et 3.400 À est, à énergie égale, proportionnelle à À. La courbe représentative de la variation spectrale de 5. à énergie égale, en fonction de la longueur d’onde À (courbe qui représente en même temps la variation spectrale de la sen-

sibilité S, de la cellule) est, dans l’intervalle 2.400-3.400 À, une droite dont le prolongement passe. par l’origine des longueurs d'onde (fig. 3). Cette droite est peu inclinée sur l’axe des abscisses de sorte que la cellule à fenêtre fluorescente peut être considérée, à un facteur constant près, comme un récep-

teur non sélectif. Le facteur de correction, coefficient angulaire de la droite, est aisé à connaître; sa connaissance permet de modifier le filtre sélectif placé devant la cellule, de façon à amener la droite au parallélisme avec l’axe des abscisses, Le récepteur peut être alors considéré comme rigoureusement non sélectif.

Le récepteur non sélectif ainsi constitué comporte vis-à-vis des récepteurs thermiques un double avantage. En premier lieu, il donne une sensibilité bien supérieure par suite de la possibilité d’amplifier le courant photoélectrique. En second lieu, il permet de supprimer tout dispositif de concentration du faisceau lumineux issu du spectrographe, à condition que les dimensions de la cellule soient suffisantes pour recevoir entièrement ce faisceau, et que la sensibilité soit la même en tous les points de la surface réceptrice.

Etude des cellules utilisées

Les couches fluorescentes précédemment employées étaient préparées de la manière suivante : le salicylate de sodium, finement pulvérisé, est intimement mêlé à la dextrine de façon à former une pâte que l’on dépose sur la fenêtre de la cellule en une couche aussi uniforme que possible. Par dessiccation, on obtient un enduit solide, résistant, d’apparence granuleuse, d’une épaisseur de un demi à un millimètre. Il est difficile d'obtenir une épaisseur uniforme sur la surface entière.

Malgré sa solidité, cette couche tend à se désagréger en certains points, par suite de contacts ou de chocs difficiles à éviter. Lorsque le faisceau lumineux est concentré en une tache de dimensions restreintes, l'inconvénient est de faible importance. Mais lorsque le faisceau recouvre une large surface de la fenêtre, la stabilité et l’uniformité de la couche deviennent une nécessité absolue.

C’est pourquoi j'ai procédé différemment. Sur la fenêtre de la cellule, est déposée en couche très mince une solution

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diluée de gomme arabique, filtrée sur charbon. L’absorption ultraviolette d’une telle couche n’est pas appréciable. Le salicylate finement pulvérisé est projeté en nuage au moyen d’un vaporisateur. Il se dissout partiellement, puis adhère à la solution saturée formant une sorte de pâte. Par dessiccalion, on obtient une couche uniforme, mince, beaucoup moins réfléchissante que la couche à la dextrine, et dont l'absorption vis-à-vis des radiations violettes de fluorescence est bien moindre. La sensibilité de la cellule se trouve augmentée ainsi de deux à cinq fois.

Quoique mince, la couche absorbe totalement les rayons ultraviolets, comme le met en évidence l’expérience suivante indiquée par G. Déjardin et R. Schwegler (29). Une cellule à cathode de magnésium dont le seuil photoélectrique est voisin de 3.600 À, reçoit le rayonnement total d’une lampe à vapeur de mercure. Le courant débité par la cellule s’annule rigoureusement lorsque l’on interpose devant la fenêtre de la cellule (paroi de verre mince transparente jusque vers 2.000 À) un disque de quartz recouvert d’une couche fluorescente analogue à celle de la cellule au potassium.