A DIFFÉRENTES PRESSIONS

Par R.-K. M^ CLUNCr.

Traduit de l'anglaii par M. MOULIN.

Philosophical Magazine, t. III, 1902, p. 383 à 3o5.

Lorsqu'un gaz a été soumis à raction des rayons de Rœntgen, l'ionisation qui s'y est produite subsiste pendant un temps court après la suppression de la source de radiations. Les ions positifs et négatifs mettent un temps appréciable pour se recombiner mutuellement; et dans certains cas, il est nécessaire de faire intervenir la loi suivant laquelle ces ions disparaissent par recombinaison. Cette question de la recombinaison a été étudiée par le professeur Rutherford {Phil, Mag.y novembre 189^) pour l'air et quelques autres gaz à la pression atmosphérique. Dans cette Note il indique que la loi suivant laquelle les centres électrisés présents dans les gaz se recombinent à partir du moment où l'on a arrêté les rayons est donnée par l'équation

dît

n étant le nombre d'ions par centimètre cube dans le gaz un temps l après que les rayons ont cessé d'agir, et a une constante pour un gaz donné et à la pression atmosphérique. Si N est le nombre maximum d'ions par centimètre cube quand le régime permanent est établi avant la suppression du rayonnement, Téquation précédente donne par intégration :

(2) rr; — txt.

Objet des recherches.

Les présentes recherches ont été entreprises sur les conseils du professeur Rutherford dans le but de déterminer la loi de la recombinaison dans les gaz sous des pressions autres que la pression atmosphérique et de trouver la relation qui existe entre les valeurs de la recoinbinaison à différentes pressions. Leur objet était par conséquent le suivant :

i" Vérifier si la loi de recombinaison, exprimée par l'équation (i), est encore exacte pour Tair sous des pressions supérieures ou inférieures à la pression atmosphérique;

2 ' Si elle est encore exacte, trouver la relation entre la valeur de a à une pression donnée et sa valeur à une autre pression;

3 • Déterminer a en valeur absolue.

Dans ce but, la méthode employée par le professeur Rutherford pour ses recherches antérieures fut adoptée en principe, mais l'appareil était quelque peu différent en détail.

Pour étudier la loi, donnée par l'équation (2), il est nécessaire de pouvoir mesurer le nombre maximum d'ions contenus dans un volume donné de gaz quand le régime permanent est établi, et de pouvoir aussi mesurer le nombre d'ions qui subsistent au bout d'un temps donné après l'arrêt des rayons. Dans ce but, le dispositif suivant fut adopté.

Description de l'appareil.

La disposition générale des appareils et des connexions est indiquée dans le schéma {fig- 1).

Le tube employé pour la production des rayons Rœntgen était un tube focus automatique de la forme habituelle, avec régulateur à étincelles, alimenté par une grande bobine de Ruhmkorff. La bobine fonctionnait à l'aide du courant d'un circuit de 110 volts avec un interrupteur Wehneit de basse fréquence en série. Pour augmenter l'intensité de la décharge dans le tube focus, un éclateur à étincelles d'environ i^'^jO de longueur était mis en série avec le tube sur le secondaire de la bobine.

La bobine d'induction et le tube à rayons X étaient complètement enfermés dans une petite caisse métallique reliée au sol et les rayons sortaient par une petite ouverture percée dans une plaque de plomb épaisse BB'. A faible distance en avant de cette plaque se trouvait une

autre plaque de plomb épaisse CC. Les rayons passaient à travers un petit orifice rectangulaire H pratiqué dans cette plaque etpénélraieut

dans un cylindre de laiton à travers une fenêtre d'aluminium. Le cylindre, dont la figure 2 donne le détail, contenait les électrodes entre lesquelles on mesurait le courant.

Kig. ï.

Les électrodes étaient constituées par de très minces feuilles d'aluminium, tendues sur des anneaux de zinc étroits qui leur servaient de support. Ces anneaux étaient soutenus par des lilocs d'ébonite qui étaient rigidemeiU fixés sur une armature métallique que l'on pouvait facilement enlever du cylindre. Ces feuilles minces, au nombre de onze, étaient distantes d'en\iron 2"". Six d'entre elles, c'est-à-dire les deux extrêmes et les quatre autres de rang impair, étaient reliées eusenible et au fil terminal K, les cinq autres étant reliées à E'.

Ce dispositif permettait d'ioniser un grand volume de gaz et d'obtenir ainsi un effet plus intense que celui qu'on aurait pu obtenir autrement, les électrodes étant cependant assez rapprochées pour avoir le courant de saturation avec un voltage raisonnable. Tous les ions pouvaient ainsi atteindre les électrodes en un temps très court. Cette précaution était essentielle, car il était nécessaire que tous les ions puissent atteindre les électrodes avant de disparaître par recombinaison. Ln dispositif à anneau de garde fut essayé, mais l'effet produit était si minime, qu'il était impossible de le mesurer et il fut abandonné.

Les feuilles minces d'aluminium étaient employées, d'abord, parce qu'étant très minces elles n'absorbaient sensiblement pas la radiation et qu'ensuite le rayonnement secondaire produit à la surface du métal est faible dans le cas de l'aluminium. L'épaisseur de la feuille employée n'était que de o'^"*,ooo36

Le cylindre était construit de manière à pouvoir y faire le vide par l'ajutage F et il était assez résistant pour supporter des pressions intérieures considérables.

Pour déterminer le nombre maximum d'ions contenus dans un volume donné du gaz, quand le régime permanent est établi, et le nombre d'ions qui restent au bout d'un temps connu, il était nécessaire de pouvoir établir la force électromotrice sur l'électrode E, soit à r instant même où les rayons cessent d'agir, soit un temps connu après. Dans ce but, on employait la méthode suivante. L et L' étaient deux interrupteurs pivotant en P et en P' et venant au contact de Q et Q' respectivement. Le circuit primaire de la bobine d'induction était fermé par l'intermédiaire de l'interrupteur L. Le levier L' était relié au sol, Q' étant relié à l'électrode E et, à travers une grande résistance R, à l'un des pôles d'une batterie de petits accumulateurs dont l'autre pôle était au sol. La résistance R était en graphite et d'environ i mégohm.

La résistance entre Q' et E étant excessivement petite par rapport à R, si le levier U est au contact de Q', les plateaux reliés à E seront pratiquement au potentiel zéro, puisque L' est au sol. Mais aussitôt que le contact est rompu entre L' et Q', E sera porté instantanément au potentiel de la batterie. Les contacts Q et Q' étaient coupés au moyen d'un lourd pendule se déplaçant suivant J7, y. Si les leviers sont placés juste en face l'un de l'autre, la force électromotrice sera appliquée sur E à l'instant même où les rayons seront arrêtés; s'ils sont écartés l'un de l'autre dans la direction xy la force électro-