Appareil à balance de Coulomb (photographie V). — Une

@) en traits mixtes, en perspective, axe optique du microscope coudé

Fig. 28. — Schéma de l’appareil d’ionisation à « balance de Coulomb ».

description de cet appareil a été donnée également dans un autre mémoire (26). En voici un résumé succinet.

a) Récipient cylindrique en fer blanc agrafé, rivé et soudé ; épaisseur o mm. 2. Volume 500 cm?. Manomètre M, robinet et valve R,R! (figure 28). Le dispositif électrométrique est monté dans un boîtier séparé. Le récipient et le boîtier sont desséchés par deux petits tubes garnis de sodium.

b) L'aiguille F de la petite balance de torsion de Coulomb est attirée par la pièce E fixée à l'extrémité extérieure de la

tige métallique chargée (45 c). La forme de cette pièce, déduite de l'expérience, est telle que l'extrémité de l’aiguille F se déplace, dans le champ du microscope d’observation, proportionnellement à la perte de charge de la tige métallique.

c) L'ensemble de la pièce E et de la tige métallique peut être chargé d'électricité par un système C à piston d’ambre, incorporé dans le boîtier extérieur (45 c).

53. Montage de l’aiguille. — A. La première description (26) de cet appareil se rapportait à un montage de l'aiguille que j'ai aban-

donné. Ce montage m'a toutefois per- * “ mis de mettre en évidence ce que A /B j'appelle « l'effet bilame », qui est G un défaut très général. /

Supposons qu'une aiguille métallique soit suspendue par “2 centre PU ES de gravité, à un fil de torsion tendu l'aiguille da ae sur un archet. Lorsque le fil est hori- LE Line zontal et l'aiguille verticale, une tor- fluence d’une variasion de celle-ci dans le plan perpen- He Re diculaire au fil amèneun déplacement tre de gravité. de son centre de gravité (figure 29).

Il s’ensuit que l'aiguille tourne d’un certain angle, qui est d'autant plus grand que le gradient du couple électrostatique auquel est soumis l'aiguille à l'équilibre, dans un mon-

tage d’électromitre, est plus grand.

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En particulier, lorsque l'aiguille est au voisinage de l’équilibre instable, le moindre déplacement du centre de gravité suffit à faire tourner l'aiguille d’un angle très grand, et à modifier considérablement sa sensibilité.

Supposons maintenant que les coefficients de dilatation linéaire des deux côtés A et B (figure 29) de l’aiguille soient différents l’un de l’autre : une variation de température se traduira par une torsion de l’aiguille, avec toutes ses conséquences : c’est l’ « effet bilame ». Cet effet peut être amplifié par l’emploi d’une aiguille bimétallique, placée dans un champ électrique convenable, et le montage peut alors servir à déceler de très faibles variations de température (1).

Carre métal ligue

a A Mo d'aluminium & = = — — D

Fig. 30. — Manière d’emboutir en double cornière une feuille d'aluminium de 1 u d'épaisseur.

Le premier montage que j'ai effectué comportait comme aiguille une lame en bronze phosphoreux de 53 mm. de long, 100 et 200 y de large, 5 et 15 u d'épaisseur, respectivement aux extrémités et au centre, soudée perpendiculairement au milieu d’un fil de torsion de 51 mm. de long et 15 y de diamètre.

Dans les conditions électrostatiques d'utilisation, cette aiguille se déplaçait de plusieurs divisions micrométriques pour une variation de température de 1° C.

B. Voici la technique de fabrication d’une aiguille exempte de l” « effet bilame » :

(1) Je n’ai pas étudié la limite à laquelle on peut descendre. Elle doit être très petite. D’un autre côté, j'ai étudié les « Lindemanu » (Il) du commerce, qui, malgré leur métallisation cathodique, présentent aussi, à un degré moindre, « l’effet bilame ».

a) On taille au rasoir une bande d'aluminium de 6 mm. de large, 6o mm. de long, dans un carnet de feuilles de 1 w d'épaisseur, b) Cette bande est emboutie en forme de double cornière, par compression sur une pile d’étoffe fine, au moyen d’une ‘carre métallique de > mm. d'épaisseur (figure 30).

Fig. 31. — Montage de l’aiguille en cornière sur le fil de torsion et l’archet.

Fig. 32. — Détails de fixation de l’aiguille en cornière sur le fil de torsion.

c) La double cornière de 2 mm. de côté est recoupée à 53 mm. de longueur, et percée de deux petits trous, suivant son axe de gravité GG’, destinés à laisser passer le fil de torsion (figure 31).

d) Le fil de torsion TT’ en bronze silicieux a 50 mm. de

long, 15 # de diamètre. Il est soudé, après avoir été passé

dans les trous GG! de la double cornière, sur un archet en bronze, orientable suivant deux axes æx', y".

Au milieu du fil est soudé un renforcement de 100 y de diamètre sur lequel l’aiguille d'aluminium est sertie. Le sertissage est bloqué à la gomme-laque (figure 32).

e) Une des extrémités de la double cornière reçoit un index de 10 y de diamètre, destiné à faciliter les visées au microscope.

Lorsque le montage de l'aiguille est terminé, il ne reste plus qu’à placer l’archet dans le boîtier adéquat, et à effectuer les réglages.

54. Réglages. — a) Le premier réglage consiste à amener exactement le centre de gravité de l'aiguille sur l’axe du fil de torsion. Pour cela on recoupe par tâtonnements successifs

Ÿ tige metatl que \

Fig. 33. — Schéma d'ensemble de l’électromètre à « balance de Coulomb ».

l’une des extrémités de l'aiguille, jusqu’à ce que sa position d'équilibre soit indépendante de son orientation. b) Ensuite, la pièce E, taillée d’après les résultats d’un

calcul très approximatif, est placée à l'extrémité de la tige métallique (figure 28), et l’on porte celle ci au potentiel d’utilisation (60 à go volts, selon la sensibilité désirée). On fait alors tourner l’archet autour de son axe æx' parallèle au fil de torsion, de telle sorte que, l'aiguille étant attirée, son index vienne se placer à l'entrée du champ du microscope d'observation (figure 33).

c) On fait alors une série de mesures (45 d), le récipient étant plein d’air actif stabilisé.

On trace la courbe vitesse-élongation de l'index.

Dans la plupart des cas, la vitesse décroît quand l’élongation augmente, c’est-à-dire quand l'aiguille s'éloigne de la pièce E,. £

Il faut alors augmenter l’écartement des plateaux de cette pièce, et éloigner celle-ci de l’axe optique du microscope.

Lorsque les vitesses de l’index sont identiques aux deux extrémités de l'échelle micrométrique du microscope d’observation, on peut considérer le réglage comme terminé.

Cette mise au point est longue et délicate. Je ne crois pas qu'on puisse la remplacer par un calcul exact de la forme de la pièce E.

Le réglage que j'ai adopté définitivement sur mon appareil

donne un écart maximum de 3,5 o/o sur l'échelle linéaire. Le potentiel initial, lorsque l'index est à la division O du micromètre est 87,5 volts ; le potentiel final, lorsque l’index est à la division 100, 80, o volts.

Enfin l’appareil est étalonné en curie par comparaison avec

le précédent (47 d).

55. Comparaison de l'appareil enregistreur (V) et des deux appareils portatifs. — J'ai réuni, pour mémoire, les caractéristiques de trois appareils dans le tableau qui suit, les deux appareils portatifs ayant été emplis par la méthode de « lavage » (46 b, c). Les nombres d'ions captés dans ces der-

niers, pour la teneur en radon de l'air prélevé, de 62.107!

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curie par litre aux conditions normales locales, ont été déduits du nombre d'ions produit par la radiation globale pénétrante, dans l'air aux mêmes conditions, supposé cons-

tant et égal à 10 (II).

Tagzeau XII

: à AR : ; Balance ADDATELLEE TE SEP Enregistreur | Feuille d'or COR LD VO UN e RASE ERNTE 22,7 lit. onlit 0,5 lit.

PTESSIOL NUE AIN EE ambiante : 2 000

5ko mm. de mercure gr./cm?

Radiation pénétrante :

Nombre d’ions produits

dans le récipient par cm*et par seconde. , 10 10

Elongation *, , 1" 0,30 mm. 10 d. m.

Temps de passage pour cette élongation . . 22 08° 45 m.

Teneur de l'air prélevé de 62.107 1t curie par litre, à 540 mm. + 15°C :

Nombre d'ions captés dans le récipient par cm et par seconde |, 4 100 3 860

Elonpation se" 125 mm. 10 d. m.

Temps de passage pour cette élongation . . 22,6 s. TS:

Des mesures faites avec le deuxième appareil portatif, aux pressions absolues de 2 000 gr./em? et 735 gr./cm? (pression

locale atmosphérique) ont montré que le nombre d'ions dus à la radiation pénétrante globale, était sensiblement proportionnel à la pression ({).

Le tableau XII met en évidence la supériorité de l'appareil à balance de Coulomb. Cependant, pour obtenir la même précision « statistique » qu'avec l’appareil à feuille d'or, il faudra faire un plus grand nombre de mesures (II, 40).

Le nombre d'ions 9 870 est capté à la pression d'utilisation de 2000 gr./cm?. Si la teneur en radon de 62.101! curie était rapportée à 1 litre à cette pression, on aurait un nombre d'ions de : |

9 870. Eu — 3 650 ions

ce nombre légèrement plus faible que celui qui correspond à l'appareil à feuille d’or, met en évidence le manque de saturation (V, 38)et l'effet du faible volume du récipient (V, 38 c).

L'augmentation de la pression sous laquelle fonctionne l’appareil n'a donc comme avantage que d’accroître la quantité totale de radon contenu dans le récipient de mesure.

(:) Ces mesures prouvent que le courant de fuite d’isolant, dans ce deuxième appareil est négligeable vis-à-vis du courant d’ionisation dû à la radiation globale pénétrante (II, 11).

Légendes de la Planche V :

Photographie V : L'appareil d’ionisation à «balance de Coulomb » sorti de son boîtier d'utilisation.

Photographie VI : Tente à l’abri de laquelle les mesures d'échantillons d'air prélevés dans le voisinage seront faites.