AUTONET ET TE CE

CE

Fig. 4. — Dispositif de liaison entre les condensateurs cylindriques et l’ensemble éleetromètre-cocfficient d'influence

a) Dispositif de liaison des électrodes internes des trois tubes au coefficient d'influence et à l'électromètre (Hg. 4). — La borne de l'aiguille de lélectromètre est reliée rigidement à l’électrode interne du coefficient d'influence ; sur la tige de liaison, une cuvette À contenant du mercure est soudée.

Les électrodes internes des condensateurs cylindriques peuvent être reliées à ce système coefficient d’influence-électromètre par l'intermédiaire de fils à protection électrostatique portant chacun à leur extrémité (côté électromètre) un basculeur. Chacun de ces 3 basculeurs qui plongent dans

une cuvette B reliée à la masse, peut être attiré au moyen d’un électro-aimant; le contact avec la

masse est alors rompu et le basculeur venant plonger dans À assure la communication d’un des tubes or x . . . . , .

avec l’électromètre et le coefficient d'influence. Les trois électro-aimants des basculeurs sont com-

mandés par un interrupteur à trois voies qui permet ainsi de passer simplement d’une mesure à l’autre.

b) Dispositif de mise à la masse et protection de l’électromètre. — Un basculeur, porté par un support, est réglé de manière à plonger à la fois dans la cuvette centrale A et dans une autre C reliée à la masse (fig. 4). L’électromètre est par conséquent toujours mis à la masse ; au moment des mesures on rompt ce contact en attirant le basculeur avee un électro-aimant. Le cireuit électrique alimentant cet électro-aimant est maintenu ouvert par un interrupteur à ressort que l’opérateur, assis devant l’électromètre, peut manœuvrer avec le pied. Par précaution supplémentaire, le tableau à fiches a été placé assez loin ; pour faire les changements de potentiel il est indispensable de se déplacer, donc de lâcher la pédale, ce qui assure la mise à la masse de l’électromètre. On évite ainsi les déviations considérables que subirait l’électromètre sous l'effet des charges induites au moment de la mise sous tension d’un tube si, par erreur, la liaison électromètre-électrode interne de ce tube n’avait pas été rompue.

REMARQUE : pour que les basculeurs donnent de bons contacts leurs pointes ainsi que les cuvettes avaient été amalgamées par électrolyse d’une solution de nitrate mercureux, et pour chaque basculeur un fil souple réunit la partie mobile à la tige support.

Fig. 5. — Dispositif de charge du coefficient d'influence.

c) Montage électrique permettant de porter l’électrode externe du coefficient d'influence au potentiel nécessaire pour maintenir continuellement l’électromètre au zéro. — Le coefficient d'influence utilisé est du type Moulin-Beaudouin ; sa valeur est 9,20 u. e. s. Les nombres de petits ions et de gros 1ons contenus dans l’air atmosphérique étant très différents, surtout à Paris, j'ai réalisé un montage (fig. 5) qui permet d’utiliser deux sensibilités différentes ; l'interrupteur , permet de mettre en circuit une différence de potentiel 3 volts et un voltmètre o-3 volts, ou une différence de potentiel 30 volts et lemême voltmètre dont l'échelle est alors o-30 volts grâce à la résistance convenable R. A Paris, l'échelle o-3 volts était utilisée pour la mesure de la conductibilité et du nombre de petits ions ; à Chambon, elle permettait la mesure des nombres de gros ions et de petits 1ons.

Avec l’inverseur i, on peut porter l’électrode externe du coefficient d'influence à un potentiel positif ou négatif suivant le signe des ions étudiés.

4° L’éleetromètre. — C’est un Lindemann intéressant par sa faible capacité et sa grande sensi-

bilité. Il a été le plus souvent utilisé avec une sensibilité de 5oo divisions par volt environ. Cette sensibilité est facilement maintenue constante (*) car la tension appliquée aux plateaux est obtenue au moyen d’un dispositif potentiométrique (fig. 6) et contrôlée par un voltmètre. La manœuvre du rhéostat permet de faire varier l’un par rapport à l’autre les potentiels appliqués à chaque plateau de l’électromètre et par suite d'amener, au début des mesures, l'aiguille au zéro de l’échelle. L’électromètre est desséché avec du sodium. Pour remédier à l'instabilité thermique qu'il pré-

sente, je l’ai isolé en enroulant un long ruban de laine autour de la cage.

plateaux de lélectrometre

(+ masse

(il

plateaux de l'électrometre

Fig. 6. — Dispositif de mise sous tension des plateaux de l’électromètre. III. — Cnorx DES CONDITIONS DE MESURE A. — Précautions prises

Les difficultés qu’on rencontre pour faire des mesures correctes de conductibilité et de nombre d'ions ont été signalées par de nombreux auteurs ; un exposé en a été fait par Ch. Maurain (?); au Congrès de l’Union Géodésique et Géophysique Internationale, à Washington, en septembre 1939, G. R. Wait encore leur a consacré une note (®). J’ai essayé de me mettre à l’abri de ces erreurs systématiques.

10 Effet des charges induites de l’extérieur sur le système isolé. Ce système isolé comprend finalement : l’électrode interne d’un tube à ions, armature interne du coefficient d’influence, l’aiguille de l’électromètre, les fils de jonction, le basculeur et la cuvette A. Cet ensemble a été protégé électrostatiquement ; les basculeurs sont enfermés dans une boîte métallique mise à la masse ; toutes

les connexions sont protégées par des dispositifs visibles sur la photographie (fig. 1).

20 Effet des substances radioactives. — J’ai fait des nettoyages fréquents des différentes parties des appareils et en particulier des isolants. Les mesures de fuite faites régulièrement n’ont jamais

montré la formation d’un dépôt de matière radioactive appréciable dans les tubes à ions ou le Gerdien.

A : . RARE ; ni ; 0e D: : £ (*) L’électromètre étant toujours employé en appareil de zéro, les variations de sensibilité sont sans importance. Le contrôle de la tension aux plateaux est surtout nécessaire pour garder une forte sensibilité, celle-ci variant assez vite avec la tension.

30 Influence du champ électrique atmosphérique : 1€r effet de « bouche ». — Cette influence est distincte de l'effet, étudié dans le paragraphe suivant, qui a aussi pour résultat un tri des ions à Pentrée de Pappareil.

Swann à fait observer, à propos de l'appareil d'Ebert, que le tube métallique vertical situé dans le champ terrestre se chargeait par induction : des charges, négatives en général, apparaissent à l’ouverture supérieure. Le champ terrestre et le champ dû à ces charges donnent des surfaces équipotentielles schématisées dans la figure 9. Le champ résultant modifie la vitesse des ions qui franchissent l'ouverture du tube de sorte que cette vitesse n’est plus égale à celle de l'air. Swann a calculé les conséquences de cet effet (”) ; soient, pour un point de la section plane de l’orifice du tube, X et U les composantes normales à ce plan du champ électrique et de la vitesse d'entraînement, et soit M le nombre

: : ; Er - : Ÿ d'ions (d’un signe donné) de mobilité k qui franchissent l'ouverture par seconde ,® é vin ; SAS en l’absence du champ; la variation AM de ce nombre est donnée par: ” 5 | fl kXds AM nes Fig. 7. — Surfaces Mae équipotentielles d’après [fu E. H. Nichols (#5).

les deux intégrales étant étendues à toute l’ouverture.

Pour le sens habituel du champ terrestre AM est une augmentation pour les ions positifs et une diminution pour les ions négatifs. Mais les lignes de force du champ total viennent se fermer sur la paroi intérieure du tube (fig. 8) et les ions positifs de l’air déjà entrés sont attirés vers cette paroi, les 1ons négatifs sont au contraire repous-

sés. Donc les ions négatifs subissent une diminution, les positifs une

augmentation suivie d’une diminution ; le calcul de Swann (°°) montre

que l'effet total pour ces ions positifs est nul. S'il s’agit d’un compteur

d'ions, tous les ions étant captés le nombre d'ions négatifs mesuré par

em° est inférieur au nombre réel qu’on obtiendrait en l’absence de ce #

champ. Au contraire, s’il s’agit d’un appareil à conductibilité, Swann

montre que la variation du nombre des ions entrant dans le tube ne Fig. 8. — Lignes de force

I ro rtée à l’électrode interne, mais elle modifie les Here win modifie pas la charge apportée à l'électrode interne,

conditions de saturation. La mesure de À n’est donc pas entachée d’erreur par effet de champ si l’on s’est maintenu suffisamment loin des conditions de saturation.

Dans l'installation utilisée, les tubes sont perpendiculaires au mur et les surfaces équipotentielles du champ terrestre presque verticales ; la démonstration de Swann subsiste, et pour le sens habituel du champ terrestre les mesures de À, n,, N; sont correctes; les mesures de n,;N, (%) sontenta: chées d’une certaine erreur. Mais la disposition des lieux, tant à Paris qu’à Chambon (fig. 9), est telle que le champ à la bouche des tubes est faible et ne cause probablement que des erreurs faibles.

Remarours. — En réalité les ouvertures des tubes à ions et du Gerdien étaient garnies d’une

; . ue . Le : DE RE FRS … (*) On emploiera toujours l'indice 1 pour les grandeurs se rapportant aux ions positifs et l'indice 2 pour celles qui se rapportent

aux ions négatifs.

toile métallique destinée à retenir les filaments et les insectes ; l'existence de cette toile ne modifie rien à ce qui précède pour les tubes à ions, la démonstration de Swann qu'on peut appliquer à chaque maille, valant en définitive pour cette ouverture complexe ; pour l’appareïl à conduetibilité on peut considérer qu’au delà de la toile l’air a une composition ionique sensiblement homogène mais ayant subi une variation AM donnée par la formule de Swann ; cette variation est faible à cause de la grande valeur de U et l'existence de la toile réduit, mais faiblement, la valeur de ?, (le champ

terrestre ayant son sens habituel.)

4° Deuxième effet de bouche. — Si on utilise la méthode de charge sans précaution l’armature externe du tube à ions est à un potentiel V par rapport au sol, et il existe un champ entre le tube et l’ensemble bâtiment-sol (à ce champ s’ajoute celui qui existe entre ce tube et les deux autres, situés très près, s’ils sont aussi au sol ou à un potentiel autre que V). Les calculs de Swann indiqués au paragraphe précédent s'appliquent évidemment ici; le champ change de sens en même temps que V et repousse donc toujours une partie des ions que l’on veut compter ; il en résulte que les nombres d'ions mesurés sont toujours trop faibles qu'il s’agisse d'ions positifs ou négatifs. L’expérience suivante montre l’importance de cet effet de « bouche »; j'ai mesuré le nombre d'ions recueillis dans le tube à petits ions lorsqu'on fait croître le potentiel V de + 6 à + 80 volts ; ce nombre devrait croître en même temps que le potentiel de charge ; le tableau 1 montre au contraire une décroissance très forte due à la répulsion subie par les 1ons à l’entrée du tube.

Potentiel à l’électrode externe du tube à petits ions (en volts)

Nombre d’ions recueillis par em d’air

Il est indispensable de supprimer cet effet. Swann a réalisé un dispositif (!, p. 173) dans lequel

la partie émergente est au sol. J’ai employé un moyen plus simple, voisin de celui utilisé par J. J. et 38 . Get \ . HS ue

P. J. Nolan (*), qui consiste à relier en permanence les tubes extérieurs au sol et à isoler « la masse »

des appareils du sol ; pour cela les pieds des tables supportant les appareils et les accumulateurs reposaient sur ébonite.

17e série re s ns Apr e Sr) de mesures 2 RME 4° série 5e série

Se De en En à nou | positive 1,020 0110)

négative 2 (36 1,02 (30)

Conductibilité