CHAPITRE II
Considérations générales.
10. — Afin d'éviter au lecteur une description trop touffue des diverses expériences exposées dans les chapitres qui suivent, j'ai réuni ici, sous la forme la plus concise, toutes ‘ les considérations relatives aux précautions à prendre lorsqu'il s’agit d'imaginer, de mettre au point, et d'utiliser des appareils très délicats pour la mesure d’ionisations très faibles en vase clos.
Toutes les fois que cela est possible, il faut enregistrer ce que l’on étudie. On élimine ainsi les erreurs de « statistique », car les mesures portent évidemment sur une plus grande étendue.
On sait qu’une particule « émise par le radon donne dans l'air, aux conditions normales, plusieurs dizaines de milliers de paires d’ions. Les erreurs de statistique sur des mesures de faible teneur en radon de courte durée seront donc considérables et ne pourront s’éliminer qu’en prenant la moyenne d’un grand nombre de mesures.
Les fuites d’isolant doivent être particulièrement surveillées : j'ai employé très souvent l’ambre véritable, quelquefois le quartz fondu, mais celui-ci est très sensible à l’humidité.
41. — Lors de la construction d’un électroscope très sensible, plusieurs précautions sont à prendre pour réaliser un bon isolement.
a) La forme et le volume de la pièce isolante seront choisis de façon à réduire les fuites. La fuite la plus importante,
la plus difficile à éliminer, est due à la pénétration des charges. On la diminue en réduisant le volume de la pièce, et en enrobant celle-ci dans un cylindre de garde aussi serré que possible.
La distance entre les parois de ce cylindre et la surface de la pièce devra être de quelques dixièmes de millimètre seulement. Mais alors les précautions ne seront jamais trop grandes pour empêcher le pont accidentel, par une barbule de coton ou de laine, entre le cylindre et l’isolant.
b) Viennent ensuite les fuites de surface, beaucoup moins importantes si celle-ci est soigneusement polie, et qui peuvent être annulées par l’artifice du tube de garde : la pièce : isolante qui supporte tout l'équipage électrométrique, est supportée elle-même par un collier où un tube métalliques (G figure 3) dont le potentiel est réglé à la valeur moyenne de celui de l'équipage isolé.
Le quartz fondu a une surface qu’il n’y a pas lieu de retoucher. On devra préparer la pièce au chalumeau au moment du montage, et éviter un contact accidentel entre la surface du quartz et un objet étranger.
L’ambre véritable se travaille au tour avec un outil à coupe très fine. Son polissage est une opération délicate. On peut le commencer à un émeri de quelques millièmes de millimètre, le continuer à la potée d’étain, le kiéselgubr.
Lorsque le polissage est très avancé, il est bon d'examiner la surface de l’ambre au microscope. Elle ne doit présenter aucune strie qui suffirait à provoquer des fuites à cause des impuretés qu’elle retient.
La finition se fait à la farine, la poudre de riz. La pièce est alors lavée à l'alcool absolu, mais jamais à l’éther qui altère l’ambre. On l’essuie à la gaze hydrophile pharmaceutique, et son montage doit s'effectuer, comme toutes les pièces intérieures à l’électroscope, sans aucun contact avec les doigts, au moyen de pinces brucelles dont les extrémités ont été polies et lavées à l’éther.
Lorsque le montage est terminé, on observe la surface de l’isolant au moyen d’un éclairage latéral très vif. La moindre barbule, mise en évidence par diffraction peut être ainsi extraite à la pince.
Cette façon de procéder, sur laquelle je ne reviendrai pas, m'a permis d'obtenir des appareils où les fuites d’isolant sont, dans les conditions d'emploi, bien inférieures au centième du courant dà à l’ionisation résiduelle à l'intérieur du vase sur lequel l'appareil est utilisé (IX, 55).
42. — Malgré tout les fuites n’étant pas supprimées, il est bon, lorsqu'on veut faire des mesures de très grande précision, d'apporter la correction nécessaire. Il est encore préférable que cette correction soit apportée automatiquement au cours de la mesure, comme c’est le cas dans un de mes appareils pour la radiation faiblement pénétrante. On trouvera ci-après le calcul du « potentiel de correction ».
Toutes les fois qu’on le peut on emploiera une méthode de compensation, où l’électroscope ou l’électromètre de mesure n'est plus qu’un appareil de zéro. Ainsi se trouvent supprimées toutes les erreurs mécaniques, optiques et électriques.
Calcul du «potentiel de correction ». — Soit I, l'intensité à mesurer avec un montage électrométrique à vitesse de déviation, U le « potentiel de correction » du tube de garde G ajusté de telle sorte que la mesure de vitesse. loleletilatel
de déviation sur une élongation donnée L de = l'équipage mobile A de
l’électromètre ne soit . . LES Fig. 3. — Dispositif de correction
aucunement affectée pAE des fuites de surface d’isolant.
la fuite d'isolant (fig. 3).
j'appelle V le potentiel de A pour l’élongation L atteinte
au bout du temps T, ce potentiel étant zéro pour l’élongation nulle ; vle potentiel de A à l’instanté; z l'intensité du courant de fuite, assimilé à une dérivation sur la résistance R de l'isolant ; dg la quantité élémentaire d’éléctricité reçue par A à l'instant f :
Onvas dq = (I, — i)dt | (1)
avec :
. . v—U - = ——— GX
L'expérience permet de déterminer le rapport :
I étant le courant de fuite lorsque U — O et v — V. On a :
VUE rare
La relation (2) devient :
La relation (1) :
D'où l’on tire :
RENÉTIREE vie a
C représentant la capacité de l'équipage A dans les conditions d'emploi. L'intégrale du second membre doit précisément avoir pour valeur V:
LT Fe V © ; Des FR Fi me
C'est cette dernière relation qui permet d'évaluer « le potentel de correction » du tube de garde G.
Remarquons qu’on peut développer en série :
fete 1 VÉSRS T Fo de
D'où l’on déduit que U tend vers 0,5 V lorsque f devient très grand.
143. — Les sources de courant utilisées pour les mesures électrométriques sont de deux sortes :
a) Les piles sèches. Aucune particularité n’est à signaler à ce sujet. Les batteries sèches de très faible capacité du commerce sont plus que suffisantes ; leur tension à circuit ouvert reste constante, sans précaution pour stabiliser leur tempéra-
ture, à plus de —- près pendant le temps que peuvent
durer les mesures. En leur faisant débiter quelques dizaines de microampères pour 30 cm? de surface d’électrode négative, leur stabilité est encore très satisfaisante. Voir à ce sujet (13) page 436. 9
Les piles sèches de surface d’électrode supérieure à 50 cm? associées à un galvanomètre pivoté donnant toute la déviation pour 100 microampères, et à une résistance au «constantan » constituent un excellent étalon secondaire de potentiel.
b) Les accumulateurs. Les éléments au plomb bien isolés et soigneusement entretenus, donnent toute satisfaction. Le laboratoire du Pic du Midi a été pourvu d’un meuble de 800 volts, avec tableau de groupage série parallèle par batteries de 80 volts (Photographie II).
14. — Malgré tous les soins que l’on puisse apporter au montage et à l’utilisation des appareils à ionisation, il est bon d’incriminer, a priori, la qualité du matériel, si celui-ci donne des résultats anormaux. C'est ainsi qu’au début de
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mes expériences, j'ai mis les fuites de mes électroscopes sur le compte d’une défectuosité d’isolement. Plus tard j'ai cru qu'un expérimentateur avait, bien avant mes travaux, cassé accidentellement dans l'Observatoire, une capsule de radium.
Lorsqu'on trouve une activité anormale de l’air en un lieu quelconque, il faut étudier la période de cette activité, puis opérer avec divers appareils et se mettre à la recherche de la cause du phénomène.
45. — Pour terminer cet ensemble de considérations générales, je signalerai que l’utilisation de sel radioactif étalon est très dangereuse dans un laboratoire où l’on se propose d'effectuer des mesures de précision.
La propreté la plus rigoureuse doit être scrupuleusement observée. Une parcelle de sel actif peut être transportée sur un appareil ou répandue sur le sol du laboratoire. Il s’ensuivra une production continue de radon, dont l’activité faussera toutes les mesures. Lorsque l'accident est arrivé; il n’y a qu'un remède : jeter au loin l'appareil ou fermer le laboratoire.
Un accident de ce genre s’est produit au Pic du Midi : un barboteur à solution radifère a été brisé par mégarde ; j'ai dû condamner définitivement l’armoire où s’est répandu la solution, avec tout son contenu.
De toutes façons il est bon de signaler le fait sur les registres du bord, afin que, plus tard un expérimentateur ne découvre pas un phénomène inexplicable.
