PAR LES RAYONS DE RONTGEN

Par m. J. ZELENY.

Traduit de l'anglais par Edouard SALLES.

Philosophical Transactions, A, vol. CXCV, 1901, p. rgS.

J.-J. Thomson et E. Rutherford ont expliqué la conductibilité électrique que communique aux gaz l'exposition aux rayons de Ronlgen, par la formation de particules portant des charges électriques de signes contraires. Quand ces particules ou ions sont soumises à un champ électrique, elles sont entraînées par le champ, et c'est leur mouvement qui constitue la conductibilité que l'on observe; quant au rétablissement du pouvoir isolant du gaz, après exposition aux rajons, il est dû partie à la recombinaison des ions de signes contraires, partie aux chocs de ces ions contre les parois.

Une mesure de la somme des vitesses avec lesquelles les ions positifs et négatifs se déplacent dans un champ électrique avait été faite pour Tair par J.-J. Thomson et E. Rutherford ( * ) ; plus tard le second de ces physiciens, par la même méthode indirecte, a déterminé la somme des vitesses des ions dans diflérents gaz. Cette méthode nécessitait que l'on connût d'abord la vitesse de recombinaison des ions, puis, d'une part, la valeur du courant de saturation obtenu dans le gaz à l'aide d'un champ électrique intense et, d'autre part, celle du courant obtenu avec un champ électrique faible incapable de produire la saturation. E. Rutherford (^) décrit aussi une expérience à l'aide de laquelle, par une méthode directe, les vitesses des deux ions ont été mesurées séparément et trouvées approximativement égales. L'auteur a montré depuis (') qu'en général, les deux vitesses sont inégales, et

( * ) J.-J. Thomson et E. Rutherford, P/iîL Mag., novembre 1896. (') E. Rutherford, Phil. Mag., novembre 1897. (») J. Zeleny, Phil, Mag., juillet 1898.

I 1 18 J. ZELENT.

que rion négatif se déplace plus rapidement que le positif dans tous les gaz pour lesquels le rapport des deux vitesses a été mesuré.

La valeur des mobilités des ions ayant été utilisée par J.-J. Thomson (*) et J.-S. Townsend (^) pour la détermination de quantités physiques importantes, il était ulile d'entreprendre une nouvelle déter — mination de ces mobilités, d'abord afin de perfectionner la solution de^ quelques-unes dés difficultés qui subsistent dans la théorie de \^m conduction et en partie parce qu'il semblait désirable qu'on imagina % une méthode directe, au moyen de laquelle les vitesses des deux ion.^ soient déterminées séparément, et où les conditions expérimentale-^ puissent être suffisamment variées pour éliminer les erreurs sérieuses..

En entreprenant ce travail, l'auteur a utilisé une modification de Fa méthode employée par lui à la détermination du rapport des deux vitesses des ions, mélhode décrite dans un Mémoire précédent. On faisait, à l'aide d'un champ électrique, circuler dans un tube les ions en sens inverse d'un courant gazeux, et leur vitesse était comparée à celle de ce dernier. La présence de toiles métalliques nécessaires pour produire le champ électrique troublait suffisamment le courant gazeux, pour former des remous et empêcher d'obtenir des résultais précis.

La méthode qui fut étudiée ensuite, et au moyen de laquelle tous les résultats contenus dans ce Mémoire ont été obtenus, consistait aussi à comparer la vitesse des ions à celle d'un courant de gaz, mais elle permettait d'éviter la difficulté précédente, par le fait que le champ électrique était à angle droit du courant gazeux.

§ 2. — Méthode employée pour déterminer la mobilité.

Un courant de gaz passe entre deux cylindres concentriques maintenus à des potentiels diilerenls et traversés en un endroit par un faisceau de rayons de Ronlgen. Les ions produits entre les deux cylindres par les rayons sont entraînés par le courant gazeux et ils se déplacent en même temps à angle droit de l'axe des tubes sous l'influence du champ électrique. Les trajectoires résultantes des ions sont in'clinées d'une quantité dépendant de la valeur relative de la vitesse du gaz par rapport à celle des ions.

(*) J.-J. TiiOMaoN, Phi/. Mag., décembre iH(jK.

(') J.-S. Townsend, PhiL Trans., A, Vol. G\CII, iPg;,.

MOBILITÉS DES IONS PRODUITS DANS LBS GAZ PAR LES RAYONS DE ROXTGEN. III9

Soient (^fig, 1)

ce une section d'une portion du cylindre extérieur; DB une section d'une portion du cylindre intérieur; M un pinceau étroit de rayons de Riintgen traversant les deux cylindres à angle droit de leur axe commun.

Fig. I.

Quand les deux cylindres sont à des potentiels dillérents et que

le gaz entre eux est au repos, un ion partant du point <i à la surface

interne du cylindre extérieur se déplacera sous Tinfluence de la force

électrique directement vers /. Mais, quand un courant gazeux ira dans

les cylindres de droite à gauclie, ce courant entraînera lui aussi Tion;

ce dernier suivra une trajectoire ressemblant à la courbe dk ^ et

atteindra finalement le cylindre intérieur en quelque point, X', qui

peut être déterminé. Les trajectoires des ions ne sont pas des lignes

droites, car l'intensité électrique et la vitesse du courant gazeux

varient entre les cylindres en chaque point et suivant une loi difle-

rente. La distance X à laquelle les ions ont été entraînés le long du

tube par le courant gazeux, tandis qu'ils se déplaçaient sous Faction

(le la force électrique entre les deux cylindres, permet une mesure

relative des vitesses du gaz et des ions, et peut ainsi être employée

pour déterminer la vitesse avec laquelle les ions se meuvent dans un

champ électrique donné.

Supposons le cylindre extérieur maintenu au potentiel de A volts et le cylindre intérieur au potentiel zéro; représentons par b le rayon intérieur du cylindre extérieur, et par a le rayon extérieur du cylindre intérieur. Le potentiel en un point quelconque situé entre les cylindres, à une distance /• de Taxe commun, est

Log.-

! I iu J. ZBLKNY.

":iueu>iLë du champ électrique en ce poînl sera

dr , b

ï>i v représente la vitesse avec laquelle un ion se déplace dans un « iitiuip électrique d^ntensilé de i volt par centimètre, et si nous adlut'Uuus que la vitesse de cet ion est proportionnelle à la force du r()auip« la vitesse radiale de Fion en un point, où Tintensité élec- Irique est représentée par (2), sera

Ai;

L'ion étant entraîné par le courant gazeux possède aussi un mou- \ ornent dans la direction de l'axe des cylindres.

Lu vitesse du courant gazeux en un point quelconque dépend do ^u dislance à l'axe des cylindres, qui sera pris comme axe des x.

Supposons qu'à la distance r de cet axe la vitesse du gaz soit //, la trajectoire de l'ion est représentée par l'équation diflerenlielle

dx u

ol substituant la valeur de V donnée par (3)

ur Log« -

( ■) ) dx = 7 dr,

^ Ap

La distance X parcourue par l'ion, dans la direction de l'axe des x, tandis qu'il traverse la distance totale entre les cylindres, c'est-à-dire de r = 6 à r^ a, est

La vitesse moyenne du courant gazeux, mesurée par le quotient du volume total du gaz émis en i seconde, par la surface de la section, est donnée par

(7) ^ = 5nrï?,y "'^^'-

JrOSILITÉS DES IONS PRODUITS DANS LES GAZ PAR LES RAYONS DR RONTGEN. Il'il

De (6) et (7) nous tirons

/H ; \ = L 7 ' Logtf -

et

Ceci donne la valeur de la vitesse de l'ion dans un champ unité t-Mi fonction de quantités qui peuvent être déterminées expérimentait^ ment.

Le temps nécessaire pour que les ions passent d'un cylindre à 1 iiulre est

(10) T = / -TT = — ; / rdr= Log^ - = 77

Les équations ci-dessus s'appliquent aux ions partant de la sut face ^*^lérieure du cylindre extérieur, et se déplaçant vers le cylindre in- ^^*rieur. En pratique, il n'est pas possible de limiter la production des ions, à Taide des rayons de Rontgen, à la surface intérieure du cylindre extérieur, de sorte qu'un faisceau étroit de rayons liasse à angle droit à travers les cylindres, comme il est représenté par dd sur la figure i . Parmi les ions de cette couche qui se meuvent à l'intérieur sons l'influence de la force électrique, ceux qui partent de la circonférence en d sont entraînés le plus loin par le courant gazeux avant d'atteindre le cylindre intérieur. Dans ces conditions, les équations obtenues peuvent être appliquées à déterminer le point du cylindre intérieur le plus éloigné du faisceau de rayons, qui est encore atteint par les ions. Afin d'obtenir ce point, le cylindre intérieur DB est divisé en k en deux parties, isolées l'une de l'autre, la partie B à droite étant reliée au sol, tandis que la partie D, située à gauche de Ar, est reliée à l'une des' paires de quadrants d'un électromètre.

Si l'on maintient entre les deux cylindres un courant défini de gaz, tant que le potentiel de CC est au-dessus d'une certaine valeur, tous les ions contenus dans le volume dd qui se déplacent à l'intérieur atteindront DB à droite de k et l 'électromètre ne déviera pas.

En diminuant progressivement le potentiel de CC, on atteindra finalement une valeur telle que les ions partant du bord extérieur d atteindront DB juste à la gauche de A*, ce qu'indiquera la déviation S. P. 71

de rëlectromètre. La \aleur da voltage A dans ré<|vat΀tt «^o- est ainsi déterminée et la valeur de \ qui lui correspond est la distance delau faisceau de ravons. 11 est nécessaire de faire des correetiaiis à b

valeur de X ohlenue, par suite de la largeur du faisceau et de cdie du raccord Ar, corrections qui seront examinées pins tard. L'appareil employé va être décrit maintenant.

§ 3. — Appareil eaplejé.

Les principales parties de l'appareil sont représentées figure a; la partie inférieure est une coupe verticale, tandis que les conneiions électriques de la partie supérieure sont vues en plan. Le cvlindre

Fig. 2.

(extérieur AA' u un iliumrlrc Intérieur de 5*"", 1 1 et une longueur loltth^ iU* I (u*'". L» longueur est diminuée dans la figure, pour plus de coninuulittS par la suppression de deux sections. La partie de tube à fjaurhe de V , de \ \ * '" de long, et celle à droite de V, de 8 1 *""* de long, ont été faites toutes deux à l'aide de solides tubes de laiton; quanta la partie DD' située entre elles et de 20*""' de long, elle consistait en un tube iraluniinium de même diamètre intérieur que les cylindres (le laiton. Des (Milliers de lailon aux extrémités du tube d'aluminium se reliaient aux e(»lliers exU'rieurs V et V soudés aux cylindres de luilon, el formaienl ainsi des points reliés étroitement qui pouvaient (Mrc rendus impcrnn'ables à Tair en les mastiquant extérieurement. 1 (' cvlindre v\\ vwùvv était supporté par un bloc de bois XX', isolé au

MOBILITÉS DBS IONS PRODUITS DANS LES GAZ PAR LES RAYONS DE RÔNTGEN. II23

mojen de quatre blocs de paraffine, dont deux sont représentés par P et P'.

Le cylindre intérieur BB' était un tube d^aluminium de i*^" de diamètre, terminé à ses extrémités par des pièces coniques; ce cylindre élait coupé en C de façon que les deux parties fussent séparées par une distance de o'""',5 et isolées par un morceau d^ébonite. A son extrémité, le tube était supporté et maintenu dans Taxe au moyen de Jeux petites tiges d'ébonite ; le tube, plus loin, était supporté par deux liges de laiton Y et Y', qui traversaient les bouchons d'ébonite RR' dans le cylindre extérieur et servaient à établir les communications électriques. La partie B' était mise au sol, tandis que la partie B était reliée à une paire de quadrants de l'électromètre E. On mettait beaucoup de soin à ce que le cylindre central soit parfaitement concentrique au cylindre extérieur.

Les extrémités du cylindre extérieur étaient munies de forts bouchons de caoutchouc F et F', à travers lesquels passaient les tubes d'entrée et de sortie du gaz terminés par les entonnoirs allongés J et J'. Ces entonnoirs, en même temps que les extrémités coniques du cylindre intérieur, empêchaient les transformations trop brusques des lignes de mouvement du gaz à Tentrée et à la sortie de Tappareil et aidaient au maintien d'un mouvement constant en DD' où les observations avaient lieu. A gauche, en F, un tube de caoutchouc conduisait à un sac à gaz d'environ i5(>' de capacité, le manomètre 1 mesurait la pression du gaz dans l'appareil ; à droite, en P'', une ampoule contenant du coton de verre servait à éliminer du gaz la poussière et toute électrisation accidentelle. Un tube de caoutchouc conduisait à un appareil, destiné à dessécher le gaz ou à l'imprégner d'humidité, puis était relié à un grand gazomètre ordinaire. Un manomètre servait à mesurer la pression dans le gazomètre et la vitesse de descente de ce gazomètre durant une expérience était déterminée à l'aide d'une graduation fixée sur lui. La vitesse moyenne du courant gazeux dans l'appareil était déduite du volume de gaz écoulé par seconde et de la surface de la section comprise entre les deux cylindres. L'eau du gazomètre était recouverte d'une couche d'huile, semblable à celle dont on se sert dans les pompes à air. Grâce à la faible tension de vapeur de cette huile, on arrive à éviter que le gaz soit rendu trop rapidement humide dans le cas où l'on emploie des gaz secs.

Le panneau XX', avec les cylindres fixés sur lui, était placé sur le dessus d'une boîte recouverte de plomb UU', de telle façon que la partie

1124 J. ZELENY.

en aluminium DD' du tube extérieur se trouvait au-dessus de la fenêtre d^aluminium W de la boîte. La boîte contenait un tube de Crookes et la bobine d'induction pour l'actionner; la forme du tube était celle employée par Fauteur dans un travail précédent (*). Ce tube fonctionnait d'une façon plus satisfaisante que tous ceux essayés et donnait les meilleurs résultats, à la condition d'émettre des ravon> faibles et pourvu qu'entre chaque période d'emploi, qui ne devait pas dépasser 3o secondes, on le laissât en repos 3 ou 4 minutes. La bobine employée était une bobine d'Apps de 6 pouces d'étincelle, munie d'un interrupteur à marteau; elle pouvait alimenter d'une façon suffisamment uniforme un tube mou d'un emploi facile. La source T des rayons se trouvait à plus de 20*^"* de l'axe des cylindres. Le faisceau vertical étroit envoyé entre les cylindres était réglé en faisant varier les positions du tube T, de la plaque de plomb S munie de sa fente étroite et des deux bagues de plomb L et U fixées sur le cylindre DD'. Le réglage se faisait d'abord géométriquement puis était >érifié et complété à l'aide d'un écran fluorescent placé au-dessus de l'appareil. Les lames de plomb H et H' servaient à restreindre l'ouverture de la fenêtre W, et la couverture de plomb Z empêchait que des rayons ou du gaz ionisé ne pénétrassent l'atmosphère de la pièce. L'électromètre à quadrants E employé pour les mesures était un petit modèle du type bicellulaire, l'aiguille était suspendue par un fil de quartz, et chargée par le liquide au-dessous au moyen d'une batterie de 160 petits accumulateurs; un fil métallique reliait une paire de quadrants à la partie BC du cylindre intéressé; électromètre et conducteur étaient tous deux protégés par une cage métallique reliée au sol. La clef K permettait de relier au sol les quadrants isolés à n'importe quel moment.

La capacité des deux quadrants et de la partie du cylindre intérieur qui leur était relié, en même temps que celle du fil conducteur, était d'environ 53 unités C. G. S. L'électromètre avait une sensibilité d'environ 5oo divisions pour i volt, l'échelle étant à une distance de iSo"**". A l'aide de la batterie d'accumulateurs N, on maintenait à n'importe quelle valeur désirée le potentiel du cylindre extérieur AA'; le dispositif de l'accumulateur supplémentaire O et du mégohm divisé M permettait d'ajouter une fraction du voltage d'un élément.

En ouvrant un robinet sur le gazomètre on faisait passer le gaz de ce dernier dans l'appareil puis dans le sac à gaz de l'autre côté, à une

(•) J. Zelemy, PhiL Mag., juillet 1898, p. ii6.

HOBILITÉS DES IONS PRODUITS DANS LES GAZ PAR LES RAYONS DE RONTGBN. I 1 ^5

distance déterminée par les poids placés sur le gazomètre, il pouvait ensuite repasser dans celui-ci et revenir à nouveau. Il est nécessaire pour une expérience d'avoir un volume considérable de gaz, la méthode est ainsi limitée à un petit nombre de gaz qu'il est possible d'obtenir en semblables quantités et qui n'attaquent pas les appareils.

§ 4. — Corrections et précantions observées pendant les expériences.

L'auteur indique les précautions prises pour obtenir un courant gazeux constant et uniforme, ainsi que celles nécessaires pour la détermination de A et de X : il prend pour X la distance comprise entre le milieu du pinceau de rayons Rôntgen et le joint isolant reliant les deux parties du cylindre intérieur. Pour ce qui a trait à A, remarquons qu'en portant en abscisses les potentiels du tube extérieur, en ordonnées les valeurs du courant recueilli par le deuxième électrode, on obtient une courbe partant de 0 passant par un maximum et décroissant ensuite et coupant Taxe des x. Sauf dans cette dernière partie où par suite de la diffusion il se produit une légère incurvation, les deux branches de la courbe sont sensiblement deux droites.

L'auteur prend comme valeur de A le point où le prolongement de la deuxième partie rectiligne rencontre Taxe des abscisses.

L'auteur analyse ensuite les causes d'erreurs, indique qu'il a été amené à faire une correction de 2 pour loo, due d'abord à la présence de charges libres dans le gaz, charges tendant à modifier le champ électrostatique entre les cylindres et ensuite à la chute notable de potentiel aux électrodes qui diminue l'intensité électrique dans l'espace intermédiaire.

§ 5. — Variation des conditions expérimentales.

Dans le but de vérifier la précision de la méthode, les conditions expérimentales suivantes ont été modifiées : vitesse du courant gazeux, distance du faisceau de rayons à la liaison isolante entre les deux parties du cylindre intérieur, intensité, diamètre du cylindre intérie 'r, nature de la surface interne du cylindre extérieur.

§ 6. — Marche des expériences.

La position du faisceau de rayons réglée, et la distance X mesurée avec soin, le cylindre A A' était, à l'aide de la batterie N, porté au potentiel voulu. A l'aide de la clef K, on coupait la communication qui mettait au sol, les quadrants de Télectromètre reliés à la partie B du cylindre intérieur; le zéro de l'échelle était alors noté ainsi que la position du gazomètre. A un moment précis, observé sur un chronomètre; le robinet du gazomètre était ouvert et le gaz traversait l'appareil, après un intervalle de 10 secondes, suffisant pour amener la constance du courant gazeux, on mettait en fonctionnement pendant 3o secondes la bobine d'induction, le gazomètre était fermé et les quadrants de

11^ J. IKLESn-.

rélcctroaiètre de BOOTeao mis ao sol et la défiacioa de Félectroinétre notée. D« Tolame de gaz écoalé et de la pression on déduisait la vitesse moyenne dn conrant gaieoi. Un intenralle de 3 minâtes séparait les eiipériences, et le potentiel de AA' était changé de façon i obtenir des dériations de rêlectromètre de pins en pins faibles jnsqn'i devenir .Toisi nés de léro. Après cette marche descendante on frisait alors varier en sens inverse le potentiel afin d'avoir des déviations de plus en pins fortes de Félectrométre; de cette façon on pouvait s'apercevoir des modifications qui avaient lien dans l'intensité des rayons, car dans ce cas les deni séries de points se seraient trouvées sur des couches dlnclinaisou différente. En faisant varier la vitesse dn conrant gazeni et la distance \. l'auteur reconnut d*abord que les valeurs de la mobilité éi aient d'autant plus faibles que les ions mettaient plus de temps à traverser l'espace séparant les deu& cylindres, puis que. pour deux valeurs de \ différentes, la vitesse du courant gazeui étant changée dans le même rapport, le temps mis par les ions pour parcourir la même distance que précédemment ne variait pas.

L'auteur faisait passer le gaz, afin de le dessécher, à travers un long tube horizontal, en partie rempli d'acide snlfuriqne, et i travers une grande quantité de chlorure de calcium; lorsqu'il voulait le saturer de vapeur d'eau, il le faisait barboter dans un flacon contenant de l'eau puis à travers un tube rempli à moitié dn même liquide.

§§ 7, 8, •, 10, il.

Ces paragraphes contiennent les résultats des diverses expériences effectuées; comme les mobilités sont réunies dans le Tableau de la conclusion du Mémoire, nous indiquons seulement en détail les recherches effectuées sur Tair humide afin de faire bien voir la manière dont Fauteur détermipe les mobilités.

Température : T = 14", 3C.; X = ^•■jfio; a = oF",5o; b = a*",S55.

Largeur du faisceau o**, ao. Pression barométrique 75**, 4-

Excés de pression dans le gazomètre, i***,56 de mercure; i l'intérieur de l'appareil, o**,59 de mercure.

10 accumulateurs = 4^^*'**»6-

La vitesse moyenne du courant gazeux était de !i5^,2 par seconde corrigée.

Ions positifs.

Voltage Dériation

du de réiectromètre

cylindre eitérieur. en 3o secondes.

ÉlémenU. Divisions.

11 io>,> 14 ^8 , ')

lO îàj,5

UOBILITBS DKS I0N9 PRODUITS D*\B L

Voltige

du

cylindre extérieur.

ÉIcmcntï.

Déviation de l'élcclrumètre en 3(1 accondcs.

La courbe ci-< tages et les dévi

>ntre (fig- i) reprdsenti: la relation c liions qui leur correspondent. La couri

s dilTérents vols'approcliant de

f/omùre tfilements depiU

l'aie des X est d'abord une droite, puis devient convexe à son voisinage; pour des voltages plus petits que ceux employés, la courbe aurait été concave par rapport au même axe. Pour obtenir le vultage nécessaire pour qu'un ion partant de la surface du cylindre extérieur au milieu du faisceau, atteigne le milieu de la jonction du cylindre intérieur, il suf6L de piolunj^er jusqu'à sa rencontre avec l'axe des t la partie reciiligne de la courbe. .Mais, par suite de la diffusion et des autres causes qui tendent à produire une dispersion des ions, l'inclinaison de la partie rectiligne est elle-même modifiée, et les corrections ne peuvent se faire qu'expérimentalement en faisant varier le temps que mettent les ions pour aller d'un cylindre à l'autre.

La vitesse obtenue â l'aide du voltage déterminé par le prolongement de la partie rectiligne sers la mobilité pour cette mesure, il est bien entendu qu'il

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i DKS IUN4 PRODUITS DANS LKS GAZ PAR LES MAVONS DB RiiNTGK!<. I

que les mobilités décroissent unrs des correciioDs disparais lités sont données en prolongi

a mâme icmp* que T; quand T = o quclqucsent, et les valeurs les plus probables des niobiint la ligne reliant les dilTércnts points jusqu'à

ig

f^im

Taxe tics >-. Avec la correction de a mobilité des ions négatifs à i4" et M-conde et celte des ions positifs, dnr

paragraphe 4 la est de i'*.3i par

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Remarqaei sur les expérionces.

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Les variations varier T sont plus consitlviiibles dans le cas où les vitesses des ions sont |)lus grandes. Toutefois, dans le cas de Tacidc carbonique humide ou sec, l'inclinaison des courbes est quelque peu diderenle pour des valeurs à peu près égales des vitesses. Dans quelques cas, oii la série des pniiils pour l'ion positif ou négatif ne permettait pas de déterminer a\cc une précision suffisante l'inclinaison de la ligne à tracer pur eux, la ligne passant par l'autre série de points servait de guide.

Dans tous les gaz, la présence de \apeur d'eau diminuait la vitesse <lcs ions négatifs, tandis que, dans l'acide carbonique, la vitesse des iiins positifs était en mj'nie temps considérablement augmentée. Il semble probable que ces variations sont dues à quelque eil'cL modiltant la diuiension des ions, et il est possible que quelques molécules de vapeur d'eau se lisent sur les ions négatifs. Il est intéressant de noter dans ce sens les résultats récents de C.-ï.-R, Wilson qui montrent que, dans l'air sursaturé, l'eau se condense plus rapidement sur les ions négatifs.

I l3o J. ZELENY.

Bien que, dans la plupart des cas, les lectures indiquent une plus grande firéxision, l'erreur maximum, dans chaque délerminalion, est moindre que 5 pour loo. Pour plus de commodité, toutes les valeurs obtenues sont réunies ici dans un seul Tableau, les résultais étant donnés en centimètres par seconde, à la fois pour un champ de 1 volt par centimètre et pour un champ de i unité électrostatique par centimètre.

Mobilité des ions.

Vitesses en centimètres par seconde

dans un champ dans un champ Rapport

de I voit de i unité E. S. des

par centimètre. par centimètre, mobilités

— -^-i^^v.— *^ — - — -fc^---— ^- — . des ions Tempè-

Gaz. Ions -H. Ions—. Ions -+-. Ions —. -»- ei — . rature.

Air sec i ,36 1,87 4o8 56i 1,3-5 iS^S

Air humide 1,37 i,5i 4ii 4^8 1,10 î4,o

Oxygène sec 1,36 1,80 408 54o i,3!i 17,0

Oxygène huinidt* 1,29 i,5'2 387 4^6 1,18 16,0

Acide r.irboniqiie sec ... . 0,76 0,81 '27.8 2\'i 1,07 17,')

Acide carbonique liiimide. 0,8*2 0,75 -246 225 o,9i5 177^

Hydrogène sec 6,70 7,95 2010 2385 1,19 20,0

Hydrogène humide 5,3o 5, 60 1590 1680 i ,o3 20,0

On voit que, sauf dans le cas de l'acide carbonique humide, la mobilité de l'ion négatif est toujours la plus grande; il faut, en comparant les \aleurs obtenues pour les dillérenls gaz, ne pas négliger la température à laquelle les observations ont été faites. L'inlluence de l'humidité étant inconnue à l'époque où rauteur(*) a déterminé le rapport de-i luobilités, les gaz n'avaient pas été séchés, de façon que les valeurs trouvées se plaçaient entre celles données ci-dessus pour les gaz secs et humides. Au stijet des gaz employés dans les expériences précédentes, et qui ne l'ont pas été dans celles-ci, on avait fait passer le gaz ammoniac emj)Joyé à travers deu.v longs tubes remplis de chaux, l'acét>lène dans un long tube de carbure de calcium; (pijint au [)i()t()xyd(* d'azote, il était utilisé direclemeut du cylindre (pii le (*oulenait.

(') /klin^, /*/iii. .l/«^., juillet i89?<.

MOBILITKS DES IONS PRODUITS DVNS LKS GAZ PAR LKS RAYONS DK HoNTGKN. Il3l

HiitlierfonI (*) a obtenu, pour la somme des mobilités des ions produits par les rayons de Riinlgen :

rm

Air 3 , >. par s«^conde

Oxvjîèiu* '2,8 »

Aride carbonique ?., i5

Hytlrogène fo,4

Il n'est pas fait mention si les gaz étaient desséchés, mais la \aleur pour l'air concorde bien avec celle donnée ci-dessus pour les mobilités dans Tair sec, tandis que, pour Thydroi^cne et roxjgènc, les \aleurs correspondent avec celles données pour les j;az humides; quant à celles dans le cas de l'acide carboni(pic. elles sont de /\o pour loo plus élevées que celles contenues dans ce Mémoire. Il est intéressant de comparer les mobilités des ions produits par les rayons de RTnlj^en avec celles trouvées dans le cas où 1 ionisation est causée par la lumière ultra-violette ou par la décharjjje au moyen de pointes, car elles présentent une ressemblance étroite.

Pour la conduction produite par la lumière ultra-violette, Rulherford (^) obtint, avec des gaz secs, pour la mobilité des ions négatifs :

rm

Air I ,•;• par seconde

Ihdrogène 3,9 »

Acide carbonique <>î7^ »

La valeur, dans le cas de Tacide carbonique, e>t voisine de celle obtenue ci-dessus, les autres sont considé-rablemenl plus faibles.

Les mesures de A. -P. Chattock (^) lui ont donné pour la dé<*barge par pointes dans 1 air sec :

[iV"* par seconde dans un champ de i unité électrostatique pour les ions

positifs; 540*^"' par Siîconde dans un cham|> de 1 unilé électrostatique pour les i«»ns

néj^alifs.

Ces \aleiirs sont à peu prés celles (|ui se trouvent dans le Tableau où sont les résullals de l'auteur, dans les cas des ions produits parles rayons de Rcinlgen.

J.-S. Townsend (*) a montré que, en partant de la mobilité des

(*) K. UuTHEUFoRD, Phi'f. MasT-, novembre i%7.

(2) fc:. liuTHERKORD, Pror. Catub. Phil. Soc, Vol. IX, Part. VllI.

(') A.-F^. Chattock, Phit. A/ai{., novembre 1899.

(♦) J.-S. Townsend. Phil. Trans., A., Vol. CXCIII, p. i5î.

fili j. zEUDnr.

ions et de lear coefficient de difiosioD dans le gai, on peni a%oir la valeur de Se. S étant le nombre de molécules dans i***, e la diarge portée par Tion. et, en comparant ce nombre avec celai correspondant au cas de Téleclrolvse. il est possible de déterminer les cliar;ges des ions des deun signes.

En employant les mobilités v du Tableau de ce paragraphe et les coefficients de dîlTusion K des Tableaux de J.-S. Toimsend. on a les valeurs de \^ pour les ions positifs et n^atifs à la fois dans les gaz secs

et humides, à l'aide de la formule Xr = — ^

Le Tableau ci-dessous donne ces résultats :

Vn/eurs de \ex. lo-*».

Gaz honide. Gax sec.

Gaz. Ions +. loas — . loss -*-. loas — .

Air i,a8 1.29 1,46 f,3i

Oftjgène 1,34 f,a7 i,63 i,36

Hydrogène 1,24 1,18 i,63 i,aS

Acide carbonique 1,01 0,87 0,99 0,93

L«a valeur correspondante de Ne pour l'hydrogène dans Félectrolysp des liquides est 1 ,*24 x 10"'* a une pression de 76^" de mercure et a la Icmp^'rature de 1 5** C.

Les valeurs de Ne données par le Tableau pour les ions positifs et négatifs dans le cas de l'air, de Thydrogène et de foxygène humides concordent peut-être suffisamment pour justifier celte opinion que les charges portées par les ions positifs et négatifs sont les mêmes, que la valeur est aussi la même pour les trois gaz, et correspond à la charge portée par Tien d'hydrogène dans rélcctrolyse. Les valeurs de Ne, pour les ions négatifs dans le cas des trois mêmes gaz secs, ne sont pas très différentes de celles trouvées précédemment avec ces gaz humides ; mais, si l'on considère ce qui a lieu pour les ions positifs, les résultats sont considérablement plus grands. 11 semble vraisemblable, toutefois, c|ue les charges portées par les ions ne diflcrent pas dans les gaz secs et humides, puisque l'humidité ne doit probablement pas influencer rinnisation, mais doita^ir sur les ions après leur formation durant la formation du cortège de molécules autour d'eux, ou bien modifier la résistance à leur mouvement. Donc, si les charges sont égales dans 1rs «;:az liiiniidcs, elles doÎNcnt l'être aussi dans les *j;az secs.

Lf's valeurs de \<' pour l'acide carbonique sont plus faibles que

MOBILITÉS DES IONS PRODUITS DANS LES GAZ PAR LES RAYONS DE RUNTGEN. Il3:i

celles obtenues pour Thydrogène dans Trleclrolyse, et montrent une charge des ions plus faible; mais de Tanalogie avec les liquides nous devrions nous attendre à ce que, si les charges variaient, ce doit être «lans le rapport de i à 2 ou plu.^, à moins qu'il soit possible d'avoir une charge plus faible que celle portée par Thydrogène dans Télec- Iroiyse.

L'auteur ne peut rendre compte des difl'érenres des valeurs <le Nf? en les supposant dues à des erreurs dans la détermination des mobilités, car ceci signifierait rexisteiice, dans les expériences, d'une erreur influençant, dans certains cas, les résultats pour les ions positifs seuls; dans d'autres, les valeurs trou\ées pour les ions positifs et négatifs, et dans d'autres se trouvant sans effet.

Les expériences décrites dans ce Mémoire ont été exécutées au Cavendish Laboratory à Cambridge, et je désire exprimer ici mes remerciements au professeur .I.-J. Thomson pour les encouragements et les conseils précieux qu'il m'a donnés au cours de (*es recherches.