TN NA

: , » 07 I relation que l'on trouve vérifiée quand tan -— = tan 20,

ou — 46, et approximativement au voisinage de cette valeur. Si on suppose l'appareil fixe, la fonction (13) est valable pour toutes les mesures, et un seul calibrage de l'échelle est nécessaire.

Pouvoir séparateur. — Le pouvoir dispersif de l'appareil est facilement calculable d’après la relation (13), mais on peut considérer que la limite pratique de séparation est atteinte quand la largeur de l’image est égale au déplacement linéaire de deux images correspondant à deux valeurs différentes de mn. La largeur de l’image résultant de l’étalement da du faisceau par les fentes, de leur trajet :

AS + SO + OF, et de leur angle d'impact (® — 20) est :

dx(AS + SO + OF) 7 sin (d® — 0) (14)

Cependant, la précision des mesures est une quantité plus incertaine, dans laquelle entre comme facteurs la constance des deux champs, la pression dans l'appareil, et d’autres influences affectant la finesse des raies. Même dans les meilleures conditions, la netteté des raies est actuellementencore loin de la précision qui ne serait limitée que par le grain des plaques employées.

Méthodes de mesure. Echelle des masses. — Dans le cas de lecture directe sur l'échelle de masse, le calibrage de l'échelle constitue la source la plus probable d'erreur pour les comparaisons précises. Une tache repère, point fixe par rapport à l'appareil, est impressionnée sur la plaque pour chaque spectre, et la distance mesurée est celle entre l’image et ce point. Tant que l'appareil est rigide, il résulte directement des considérations géométriques résumées ci-dessus que

si d, et d, sont les distances du point repère à deux images, M

et m, et m, les masses correspondantes le rapport — sera le Mo

même pour tous les spectres. En établissant un graphique, où les distances d,, d, ... sont portées en fonction des valeurs m,, m,.. connues, on obtient une courbe qui permet de faire facilement les petites corrections par rapport à la loi linéaire, et donne les vraies valeurs relatives des masses. Les mesures sont évidemment d’autant plus précises que les raies représentant deux masses à comparer sont plus proches ; on s'efforce donc d'encadrer une raie à mesurer par deux autres de valeurs connues aussi voisines que possibles.

Loi des masses atomiques entières. — Dans une série d'expériences rapides et brillantes, Aston a pu examiner les spectres de masses d’un grand nombre d'éléments, pratiquement tous jusqu’à la masse 150, et en tire la conclusion suivante :

A l'exception de l'hydrogène, les masses atomiques de tous les éléments mesurés, et donc probablement de tous les éléments, sont des nombres entiers à une précision d'environ un millième. Pour ces nombres caractéristiques, Aston a proposé la dénomination « mass-numbers » ; sur la proposition de M. G. Urbain, on pourrait adopter l'expression « numéro nucléaire » : ils représentent, en effet les nombres de protons qui se trouvent dans les noyaux des atomes.

Ecarts à la loi des masses atomiques entières. — Dès le début des expériences, Aston porta son attention sur la mesure précise de la masse de l'atome d’hydrogène. Cet atome, de numéro atomique 1, ne contient qu’un électron, et son ion positif est le « proton ». Les mesures de précision faites par une méthode très ingénieuse — discutée plus loin — donnèrent pour la masse atomique de cet atome (par Com paraison directe de sa molécule à l’atome d’hélium) une

valeur en bon accord avec les meilleures déterminations chimiques, soitenviron 1,008 (O — 16).

Des écarts beaucoup plus faibles ont été signalés par Aston dans le cas de plusieurs autres éléments, par appréciation directe sur l'échelle de masse (Li, Fe, Sn . .). Les écarts dans ces cas sont de l’ordre ou inférieur à un millième, — précision limite admise par Aston — et des mesures plus précises sur ces différences doivent donner des indications intéressantes.

Méthode d’encadrement. — Sur les spectres des atomes légers, les raies se trouvent très écartées deux masses à comparer peuvent même se trouver aux deux extrémités de la plaque. Si on ramène une des raies au milieu, endroit où la relation linéaire se trouve le mieux réalisée, l’autre se trouve en dehors de la plaque.Les conditions sont mauvaises pour la mesure des écarts très faibles, mais l’ingénieuse méthode imaginée et appliquée par Aston y remédie.

. & mi Soit à comparer deux masses dans le rapport rs Le : 6 : ; =.

raie », viendra se superposer à la ligne m, si l’on donne aux

3Q < 1Q Q ma X H a h champs de nouvelles valeurs telles que rs U (+) oil

ne sera nécessaire de mesurer qu’un des champs si nous maintenons l’autre constant; en pratique le champ magnétique qui ne peut être ni mesuré ni reproduit exactement, est maintenu constant, et c’est le champ électrique que l’on modifie dans un rapport connu. Par exemple, la raie du carbone (12) avec un potentiel de 4oo volts devrait coïncider très exactement avec celle de l'oxygène (16) à 300 volts, si le champ magnétique est maintenu constant. La superposition directe de deux lignes ne se prête pas à la mesure, mais un potentiel relativement faible, appliqué à une des valeurs du champ électrique et alternativement ajouté et retranché pendant deux expositions successives produit un encadrement autour de la

valeur moyenne susceptible d'interprétation précise. Prenons le cas de hydrogène, mesuré par Aston.

Deux batteries d'accumulateurs, donnant chacune environ le même potentiel 250 volts, sont choisies. Ces potentiels sont égalisés très exactement avec un élément supplémentaire au moyen d’un potentiomètre, l'égalité peut être contrôlée à une grande précision avec un instrument différentiel. Si deux poses sont faites avec ces batteries, d’abord en parallèle ensuite en série, le champ magnétique restant constant, toutes les masses ayant un rapport 1 : 2 seront en coïncidence sur la plaque. Le gaz soumis à la décharge contient de l'hydrogène et de l’hélium. Trois poses sont faites avec des champs électriques de 250, de 500 + 12 et de 500 — r2 volts. La raie correspondant à la molécule d'hydrogène se trouve encadrée symétriquement par deux raies de l’atome. En augmentant le champ magnétique, et répétant les poses, on trouve la raie de l’hélium encadrée par deux raies de la molécule d'hydrogène ; dans ce cas l’encadrement n’est plus symétrique, et une simple mesure de l'écart donne, par interpolation — la distance correspondant à une unité sur l'échelle de masse étant connue — l'écart précis. La précision de l'échelle de masse pour ces atomes se trouve sensiblement augmentée, et doit se trouver à son maximum avec des raies très nettes, sur les parties de la plaque correspondant aux faibles champs magnétiques c’est-à-dire, d’après l'équation aux plus grandes valeurs de BF.

Inconvénients de la méthode d’encadrement.— La méthode a des inconvénients évidents. Plusieurs expositions successives étant nécessaires, tout changement dans l'intensité des champs pendant l'opération affectera sérieusement le résultat. On peut réduire cette erreur par des soins préalables dans le choix de l'outillage. Une variation des champs, probablement continue et dans le même sens, serait d’ailleurs

décelée en faisant plusieurs spectres et en renversant l’ordre d'exposition.

D'autre part, en changeant la valeur du champ électrique nous choisissons en fait une nouvelle portion de spectre électrique. Au début de l’expérience, par observation sur l'écran de willemite, on a choisi la partie du spectre qui correspondait à la plus grande intensité des rayons, ce n’est plus le cas si on change de valeur le champ électrique. Actuellement, le meilleur procédé pour neutraliser cet effet consiste en une diminution du potentiel accélérant pendant l'exposition aux rayons les plus lourds.