Méthode de Townsend

Nous avons alors regardé comme possible l'application aux centres qui nous occupent de la méthode classique imaginée par Townsend pour la mesure du coefficient de diffusion des petits ions. Le principe de cette méthode

consiste à comparer les courants de saturation obtenus à travers deux diffuseurs semblables, l’un court et l’autre long. Ces diffuseurs sont constitués par des faisceaux de 12 tubes métalliques de 3"" de diamètre ; le premier faisceau a 1°" de long, le second est long de 10°", La valeur du coefficient de diffusion se déduit du rapport des deux courants à l’aide d’une formule basée sur la théorie (1).

H. Lôwy, qui a fait une étude détaillée de la diffusion des ions du phosphore (?), a montré que l'appareil de Townsend permet d’atteindre des coefficients de diffusion plus petits que ceux des petits ions. Les nombres obtenus par Townsend pour le coefficient de diffusion des petits ions sont de l’ordre de 0,035. H. Lüwy a mesuré des coefficients de diffusion allant jusqu’à D —0,0043. Ces nombres sont moins de 10 fois plus petits que les précédents, et H. Lüwy signale qu’on est déjà ici à la limite d’applicabilité de la méthode. Nous avons essayé de mesurer le coefficient de diffusion des particules chargées à l’aide de faisceaux de tubes ayant exactement les mêmes dimensions que ceux dont se sont servis Townsend et H. Lôwy. Il nous a été impossible d'obtenir aucune différence certaine, quel que soit le débit, entre les courants recueillis après l’un ou l’autre diffuseur. Nous concluons de là que nos particules ont un coefficient de diffusion inférieur au + de celui des petits ions. Comme d’autre part nous avions des raisons de croire que ce coefficient demeure très supérieur à celui des gros ions, il nous a paru possible d'arriver à le mesurer par une simple modification dans le dimensionnement des faisceaux de tubes diffuseurs.

Douze tubes de plomb de 2"",8 de large et de 1” de

(1) Voir J. TownsEND, Phil. Trans., t. CXCV, 1900, p. 259. (2) H. Lôwy, Zur lonentheorie des Phosphors, Diss. Gôttingen, 1908.

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long sont disposés symétriquement autour d’une tige de laiton servant de support. Ces tubes sont engagés à leur extrémité dans deux raccords métalliques étanches (fig. 33). On constitue ainsi un premier diffuseur dix fois plus long que celui de Townsend.

Fig. 37.

D, diffuseur à 12 tubes; T, tube équivalent; F, flacon à hydrogène; C, condensateur de mesure.

Il nous a semblé superflu de prendre comme Townsend un faisceau de comparaison constitué par des bouts de tube de plomb identiques aux précédents, mais longs de 1°" seulement. La diffusion est négligeable à travers un pareil système, comme l'indique l'essai signalé plus haut. Nous avons jugé suffisant de prendre comme tube de comparaison un tube de laiton ayant, lui aussi, 1” de long et dont le diamètre était choisi de facon que son volume fût sensiblement le même que le volume total du diffuseur à 12 tubes. Les effets de recombinaison et de répulsion mutuelle sont alors à peu près les mêmes dans les deux cas, et la différence des courants observés est due, avec une grande approximation, à la diffusion seule.

Résultats. — Avec ce dispositif on obtient une différence très nette entre les courants de saturation recueillis par le condensateur de mesure, selon qu’on intercale entre celui-ci et le flacon de production le diffuseur ou le tube équivalent. Voici un exemple d'expériences de ce genre :

Diffusion des charges positives.

Voltage : 4 boîtes sur le flacon. Débit : 1'en 8°,5.

Diffuseur. 5,6 5,6 5,8 5,6 moyenne: 5,6 rapport: 0,82 TES ST ONE TES » 4,6 Difusenr 4,300 ;:409,8r259 » 5,8 » 0,81 TOP A PET, 7 C4, 6 » 4,7 Diffuseur. 6,4 6,2 6 6,2 » 6,2 » 0,80 Tube 4,8 5 SR2M AT » 5,0

moyenne: 0,81

Connaissant le rapport des courants, soit y, on en déduit par la courbe théorique, que nous empruntons au Mé-

moire de H. Lüwy (!) (fig. 38), la valeur de

Pts DATE:

ÀS 2U

0.06 007 008 009 01 0.2 0.3 04 0:5 06 0.7 08 09 1 Fig. 38. — Courbe de Townsend-H. Lôwy.

On peut donc calculer le coefficient de diffusion D dès que l’on connaît la longueur /, des tubes diffuseurs et le

(!) H. Lôwy, Loc. cit., p. 26.

débit 12U lu au compteur à gaz. Avec les données ci-dessus on trouve

7,31.7.100.D PR Re eee DATO

ON d’où D = 0,0014.

Ce nombre est environ trois fois plus petit que la valeur extrême des coefficients de diffusion pouvant se déterminer en employant les tubes de Townsend. On s'explique qu'avec ces tubes nous n’ayons pas observé d’eflet certain. D'autre part, il est relativement grand, si on le compare au coefficient de diffusion des gros ions calculé par la formule (4). Gette formule nous apprend que le coelficient de diffusion des ions varie comme la mobilité. Les gros ions doivent donc posséder un coefficient de diffusion 3000 fois plus faible que les ions des rayons Rüntgen. Ici nous trouvons des nombres qui sont 30 fois plus faibles seulement. On voit que les particules chargées qui se forment dans les réactions chimiques sont, au point de vue de la diffusibilité, beaucoup plus voisines des petits ions que des gros. Tout ceci est conforme à l'extrême petitesse que nous avons été amené à leur attribuer.

Nous n’avons pas jugé nécessaire d’appliquer à nos nombres les corrections de recombinaison (ou de répulsion mutuelle) indiquées par Townsend. D'abord ces corrections sont tout à fait négligeables dès qu’il ne s’agit pas d’ions très mobiles (1). Ensuite les nombres varient notablement d’une série d’expériences à l’autre : le coefficient moyen de diffusion dépend du régime de la réaction et de la vitesse du courant gazeux. Nous avons eu surtout en vue d'arriver à un ordre de grandeur permettant des évaluations approchées.

Le coefficient de diffusion paraît dépendre aussi du

(L)MLOWY, Loc. (cit, (p.25:

voltage appliqué sur le flacon F. C’est ainsi que, sous le même débit (1! en 10°,2) et dans les mêmes conditions de réaction, le rapport y des deux courants diminue quand on établit en F successivement un champ de 1 boîte, de 2 boîtes, de 3 boîtes. Ce rapport paraît passer de 0,89 à 0,83, d’où l’on déduit que le coefficient de diffusion augmente. Il semble que le courant gazeux entraîne des centres plus gros sous champ faible que sous champ intense. Nous n’essaierons pas d'imaginer une hypothèse qui rende compte de cette particularité.