CHAPITRE I

Résultats.

Nous avons choisi, pour nos premiers essais de séparation des isotopes, deux éléments légers, le carbone et le bore. Les corps de faible masse atomique sont en effet facilement détruits par les agents de désintégration nucléaire et facilement analysés par le spectrographe de masse.

.Le carbone est composé de deux isotopes stables, de masses 12 et 13. Le second ayant par rapport au premier une abondance de 0,7 0/0 est difficile à recueillir en quantité notable. De plus, on ne peut l'obtenir pur, car l'emplacement de la raie de masse 13 est occupé par l’hydrure ‘?CH de l'isotope principal, nettement moins abondant, il est vrai, que l’isotope ‘?C lui-même. Ce qu’on reçoit sur la masse 13, c’est une substance enrichie en isotope lourd, tandis que sur la masse 12 on accumule des échantillons purs de l’isotope léger. Les ions de carbone sont produits spontanément dans le tube à décharge par les vapeurs des graisses et matières organiques qui assurent l'étanchéité de l'appareil. Ainsi, en faisant passer simplement la décharge dans l'air, nous recueillons, sur l’élément de parabole de masse 12, 0,3. 107% ampère. En employant du méthane, l'intensité s'élève à plus de 1.10% ampère. En 10 heures — notre appareil supporte de forts débits pendant un temps que limite seule la fatigue de l’opérateur — 0,1 microgramme de subtance est accumulé. C'est une quantité suffisante pour qu’on puisse la soumettre avec chance de succès au bombardement d’un faisceau de

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protons ou de deutons, à condition de s’assurer toutefois qu'aucune contamination importante de l'échantillon par du carbone naturel n’est à redouter au cours du bombardement. Il sera intéressant de retrouver, à partir de cet isotope pur, la formation du noyau radioactif ‘N et de vérifier l’attribution aujourd’hui faite aux isotopes 12 et 13 respectivement des protons.et des particules à émises sous l'influence des deutons.

Le bore est, en chimie nucléaire, beaucoup plus intéressant encore. Formé de deux isotopes de masses 10 et 11 et d’abondance comparable (20 et 80 0/0), il se prête par cha- : cun de ses composants à des transmutations multiples avec une facilité particulière. Mais il est assez difficile à ioniser. Nos recherches portent en ce moment sur le choix du gaz à introduire dans la décharge. Nous avons employé avec un inégal succès composés halogènes et organiques. Quand la mise au point de notre méthode d'entrée de gaz nous aura permis d'éviter toute décomposition chimique des vapeurs utilisées en présence d’une trace d'humidité, l'intensité recueillie sera, pensons-nous, du même ordre de grandeur que sur le carbone.

Les résultats que nous venons d'indiquer n’ont d’autre prétention que d'apporter une première preuve expérimentale en faVeur de la méthode de séparation des isotopes que nous avons imaginée. Certes, les quantités de matière que nous recueillons commencent à être suffisantes pour qu’on puisse expérimenter sur elles, mais elles sont trop faibles encore pour qu'il soit possible de conduire ces expériences en toute sécurité et sans précautions délicates Nous sommes convaincu que notre méthode acquerra une portée pratique très supérieure au prix de quelques efforts supplémentaires, dont nous voulons maintenant indiquer la direction.

Les courants de l’ordre de 10° ampère que nous recevons sont obtenus avec des débits initiaux de plusieurs milliampères. Il subsiste donc, malgré notre lentille, des pertes d’in-

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tensité énormes entre le tube à décharge et la coupelle où s'accumulent les substances. Elles sont, à vrai dire, un peu moindres que ne le laisseraient croire les chiffres précédents car les ions de carbone ou de bore ne contribuent que pour une petite part au débit total du ballon : nous recevons dix fois plus de courant sur des éléments parasites et, en particulier, 6.10-% ampère sur l’oxyde de carbone ; il y aurait donc lieu, accessoirement, de chercher à accroître la proportion des ions utiles dans le faisceau. Mais le rendement propre du spectrographe n’en restera pas moins faible : de l’ordre de ro à:107$.

Les pertes se produisent en trois points : au passage du diaphragme, à la traversée de la grille, à la réception sur la fente. Nous avons pu, par des mesures de courant à hauteur de la lentille et de la tache centrale, en évaluer l'importance respective. Pour la grille, c’est simplement le rapport de la surface évidée à la surface totale qui entre en jeu. Il est, dans notre cas, de 0,3 et ne saurait être notablement accru qu’en sacrifiant la finesse des mailles. La fente, elle, élimine toutes les particules dont l’énergie est extérieure à une bande étroite. Cette élimination est nécessitée, comme nous l'avons montré en détail au paragraphe 8 du chapitre précédent, par le chromatisme de la lentille; elle fait perdre un facteur 10 environ. Reste un facteur 1 000 qui est entièrement imputable à l’étranglement du faisceau par le diaphragme cathodique. Nous avons déjà signalé dans l'introduction (p. 7) cette infériorité de notre méthode sur les procédés, plus particuliers il est vrai, employés jusqu'alors. Nous cherchons aujourd’hui à la réduire autant qu'il se peut, en essayant tout à la fois de diminuer la largeur du faisceau au passage de la cathode et d’accroître le diamètre du diaphragme par lequel on l’oblige à passer.

La concentration des ions, dans un ballon à gaz, est purement empirique. Elle résulte, comme nous l'avons rappelé à propos de notre méthode de centrage (chap. If, $ 7), de l’action

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répulsive des charges qui s'accumulent à l'intérieur des parois de verre. Le nombre et la répartition n’en sont pas réglables. En entourant la cathode d’une électrode métallique dont le potentiel serait commandé de l'extérieur, on obtiendrait, sans doute, des résultats très supérieurs. C’est M. A. Dauvillier qui a attiré notre attention sur ce point et c’est sur son conseil que nous avons tenté cet essai. Une feuille de laiton en forme de cornet a été glissée à l'intérieur du collet du ballon. L'expérience a montré qu’il était inutile de lui appliquer une tension indépendante, car elle se charge positivement par elle-même et se porte à un potentiel donton règle la valeur à l’aide d’une résistance de fuite, variable. À mesure que la résistance croît, le faisceau se concentre et le débit diminue. On passe les conditions d'équilibre habituelles quand la tension de l’électrode auxiliaire est voisine des deux tiers de la tension de l’anode; la résistance est alors de l’ordre d’une centaine de mégohms. Quand on va au delà, l'intensité du faisceau qui franchit le diaphragme est en effet considérablement augmentée, malgré la diminution du courant total. Mais nous avons été gêné par des difficultés d’isolement. Cathode et électrode supportent une différence de potentiel de plus de 30 kilovolts, sur une distance de quelques millimètres. Dans ces conditions, les aspérités d’une feuille assez grossièrement taillée amorcent inévitablement des étincelles que nous avons pu réduire en nombre, mais non supprimer. Nous reprenons ces essais avec une couche conductrice parfaitement lisse.

Quant au diaphragme cathodique, il n’est certes pas possible d'en augmenter le diamètre sans accroître parallèlement la largeur des paraboles, {ant qu'on s’en tient à la géométrie particulière de l'appareil que nous avons construit. Mais il serait facile, avec un appareil mieux étudié, de disposer d’un trou plus large pour une même finesse des raies. Celles-ci sont en effet des images du diaphragme, fournies par la lentille, Leur dimension est à celle de l’objet comme

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la distance lentille-plaque est à la distance lentille-diaphragme (car la règle classique du grandissement est valable quand on peut négliger, en première approximation, les aberrations de la grille). On a donc intérêt à placer la lentille aussi loin que possible de la cathode. C’est ce que nous n'avions pu faire jusqu’à présent, parce que le plan de notre appareil avait été conçu avant toute adaptation d’un système optique. Nous entreprenons aujourd’hui la construction d’un nouveau spectrographe qui permettra de multiplier par 5, pour le même pouvoir séparateur, le diamètre du diaphragme, et par beaucoup plus l'intensité recueillie.