TJiéorie de l' effet métal. Ionisation superficielle

Suivant exactement la même marche que pour reffel gaz, on veri a que cette expérience entraîne l'énoncé suivant : En tous les points qu'atteignent des rayons de Rontgen dans la surface de séparation d'un gaz et d'un métal, se forment des quantités égales d'électricité positive et négative, ou, d'une manière abrégée, une ionisation superficielle se produit en ces points S'il existe un champ électrique, les charges d'un certain signe sont aussitôt absorbées par le méial, et les cliarges de signe contraire s'éloignent de ce métal, en décrivant les lignes de force aux extrémités desquelles elles se trouvaient d'abord (^).

(') II résulte de cet énoncé que dans un condensateur plan, où les rayons entrent perpendiculairement aux armatures, Teflet total sera de la forme a -h be, a désignant l'effet métal, et be l'effet gaz proportionnel à l'épaisseur e du condensateur.

J'ai cru devoir vérifier directement l'existence de la constante a. De part et d'autre et à égale distance d'une plaque B, au potentiel zéro, et liée à l'aiguille d'un électromètre, se trouvent deux plaques B' et B", portées par une pile de charge à des potentiels de signe contraire. Les rayons entrent perpendiculairement aux plaques par les fenêtres K'L' et KL couvertes de feuilles minces d'aluminium. Alors la plaque B débite par exemple de l'électricité positive par sa face antérieure, et de l'électricité négative par l'autre face.

Fig.

Aiquille

Or, dans le condensateur BB' les faces internes de B et B' sont pétrolées, donc l'ciret métal y est nul.

Puisque l'effet gaz dans BB", est le même que dans BB' la lecture de

BAYONS CATHODIQUES KT RAYONS DE Rc'jJN I GEJV. 53

7. Comme pour l'effet gaz, j'ai vérifié que la (juantilé d'éleclricilé débitée par elFet métal dans un condensateur donné atteint rapidement une valeur limite, quand le champ électri(|ue gratidit. Ce résultat permet, toujours en suivant une marche analogue, de définir et de mesurer ce qu'on appellera ionisation 'Superficielle en un point,

8. Influence de la distance à la source. — A une même distance de la source, Tionisaiion par unilé de surface m'a paru indépendante de l'inclinaison sur le rayon. J'inclinais à 45° sur le rayon le condensateur BB' de la fig. i5 (seul conservé) où la fenêtre KL était assez large pour n'intercepter par ses bords aucun rayon du cône utilisé dans la première position. Le volume intéressé par les rayons dans ce condensateur était donc

multiplié par yyi = \Ji \ l'effet gaz était donc multiplié

par ^2. D'autre part, j'ai vérifié à moins de -j-^ près que

l'effet total était multiplié par y/2. L'effet métal, qui en

est la différence, était donc aussi multiplié par y/2, précisément comme la surface frappée par les rayons.

De mênie, j'ai vérifié, quand la dislance à la source varie, que l'ionisation par unilé de surface varie comme l'inverse du carré de celle distance. Ou, ce qui revient au même, un cône de même angle solide produit, à toute distance, le même elïét méial dans le conderisateur BIV laissé normal ;iux rayons. Cela, bien entendu, dans les limites où l'absorption est négligeable.

Ces deux lois peuvent être réunies en un même énoncé :

L ionisation superficielle en un point varie comme

réiectromètre donne directement l'efîet métal dans ce condensateur BB". J'ai ainsi constaté que, pour des épaisseurs de i""", n"^, 3""" et 5'", cet effet métal était représenté par [\\, 43) 42 et 89 divisions de l'échelle graduée.

Vinverse du carré de la distance entre le point et la source (' ).

Celle loi permeltraii de définir, par une seconde manière indépendante de celle (jue j'ai déjà donnée, l'unité de cjuanliié de rayons; mais je crois préférable de garder la première définition.

9. Coejficients (V ionisation superficielle . — Soit Q la quantité de rayons de Ronlgen qu'une source rayonne nniformérnent dans l'angle solide lu \ l'ionisation superficielle dans l'élément de surface r/.ç, pris sur la surface de séparation du gaz a et du métal Z>, sera donc, à la température ordinaire el sous la pression de jô'*^^'" :

Q *,, To Ts"""-

Je propose d'appeler coefficients d^ ionisât ion superficielle les coefficients 1\J„ /, (jui, pour cliacjue couple gazmélal, caracléi iscnl l'eiTct mclal.

J'ai mesuré, d une manière assez grossièr<% quelcjuesnns de ces coefficients, rassemblés dans le Tal)leau suivant :

I^ÏAu.air= 0,9 M/.n,air =0,70 IM|>|>,air = <>, G iMsn,air = 0,C MAI.air =0,0

IMzn,COi= 0,<So i\lA|,C0--= 0,0

Mzn,H2 =0,5 MaI.IIs =0,2

Ces coefficienls formeraient une (lasse de constantes cju'on pourrait comparer, à certains égards, aux tensions superficielles ou aux dillérences de potentiel par corUacl.

(') Cette loi et celle donnée au n° 17 du Chapitre Effet gaz me paraissent les seules précises qu'on ait données quant à radaildisscnient des rayons de Rcintgen avec la distance, lîn particulier, il était évidemment illusoire de compter la distance jusqu'à un corps déchargé, sans se préoccuper de TcfTet gaz.

r ^ RAYOMS CATHODIQUES KT RAYOJNS DK UOJNTGEiN. ô J

10. Influence de la pression. — Les expériences précédenles étaient faites à la pression atmosphérique ei à la température ordinaire. J'ai fait var'er ces conditions.

Il me semble possible qtie, comme pour rellet gaz, l'efTet métal à pression constante soit indé])endant de la teni[)ératuie : une plaque de zinc, à 1 5" et à 120"*, m'a sensib'ement donné le même effet métal.

Mais je n'ai pu, cette fois, exprimer par une loi simple l'influence de la pression (^).

11. Loi géjiérale de la décharge. — Snppo^ons conîiu<% dans tous les cas, l'inllnence de la pression sur l'effet métal, ce cpii exig<'ra des mesures peut-être longues, mais faciles. Alors il est aisé de voir que l'analyse qui vient d'êtie donnée permettia de calculer, dans tous les <^as, la quantité d'électricité perdue par un corps sous l'influence des rayotis de Rontgen, au moins tant qu'on /le sera pas arrêté par des difficultés d'intégration.

Prenons l'exemple simple d'un condensateur plan, d'épaisseur Z'^'", perpendiculaire aux rayons qui y pénètrent par une armature en aluminium, l'autre armature étant en zinc, et supposons q»ie Ton cherche la ({uanlité d élec-

(') J'étudiais cette influence en observant comment variait, avec la pression, la vitesse de décharge dans un condensateur où les rayons entraient perpendiculairement aux armatures. De la vitesse observée, il fallait retrancher un terme proportionnel à la pression, qui mesurait Tefl^et gaz. Le reste mesurait la somme des efl'ets métal dus aux deux faces du condensateur. Il ne serait pas très difficile d'employer une méthode de compensation qui donnerait, directement et à toute pression, l'effet métal du à l'une de ces faccs^ mais je n'ai pas encore employé cette méthode.

Incidemment, il est impossible d'admettre, comme plusieurs physiciens l'avaient dit tout d'abord, que, lorsque les rayons entrent ainsi, en bout, dans un condensateur plan, la vitesse de décharge brute, c'est à-dire l'efl'et total, soit toujours proportionnelle à la racine carrée de la pression du gaz. Si, en effet, cette loi se trouve exacte pour une certaine épaisseur du condensateur, elle cessera de l'être pour une épaisseur différente, l'effet total ayant alors varié d'un effet gaz pro-

J. PERRIK

Iricilé positive qui passe d'une armature à l'autre quand une quantité de rajons Q entre dans le condensateur. L'application immédiate des lois élémentaires que j'ai données montre que, dans l'hydrogène, cette quantité sera, en unités électrostatiques G. G. S.,

Q(Mai,h^ -V- ^GH2+Mzn,H-) = Q ( o, 2 4- /. o, 026 + o, 5 ); dans l'air, elle serait

Q(MAI,airH- ^Gair "f- Mz„.air) = Q(o,0-h /.I 4-0,7).

portionnel à la pression; mais il faudra une variation notable d'épaisseur pour que l'aspect cesse d'être parabolique.

Au reste, jai fait, à cet égard, quelques expériences directes résumées par les trois courbes de la fig. i8. La pression est portée en

Fig. i!^.

Pressions-

no cm

abscisse et l'eiret total en ordonnée. Le condensateur employé avait 4''° d'épaisseur. La face d'entrée du rayon était d'aluminium.

La courbe i correspond au cas oîi la deuxième face est en zinc et où le gaz étudié est l'air;

La courbe 2 au cas oîj la deuxième face est d'aluminium, le gaz étudié étant encore l'air;

La courbe 3 au cas où la deuxième face est encore d'aluminium, le gaz étudié étant Ihydrogène.

Aucune de ces trois courbes n'est une parabole.

RAYOWS CATHODIQUES ET RAYOJNS DE RONTGEN. 5y

12. Pile à gciz. — Je terminerai en citant une expérience qui peut être considérée comme une application des idées qui précèdent. Si l'on fait passer un pinceau de rayons entre une lame de zinc et une lame de cuivie métalliquement réunies, ces rayons tendront à égaliser les potentiels des lames, et un courant traversera le fil de communication. J'ai efiectivement réalisé cette pile à gaz en associant en surface douze éléments, où chaque couple était formé par une lame de cuivre et une lame de zinc ayant à peu près loo^^ de surface et distantes de quelques millimètres. J'ai ainsi obtenu, sur l'échelle graduée qui donnait les déplacemenls de l'équipage mobile d'un galvanomètre Thomson, une déviation permanente de 5o""", correspondant à un courant de y. to~^ ampères.

L'énergie de ce courant peut être due à la réaction chimique des métaux sur le gaz ionisé; toutefois, même après un passage {)rolongé, je n'ai pu déceler dans la pile de force contre-électromolrice due à la polarisation des électrodes.