Quelques considérations sur la détection des gaz et la mesure de leur pression par absorption optique dans l'ultraviolet lointain

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Quelques considérations sur la détection des gaz et la

mesure de leur pression par absorption optique dans

l’ultraviolet lointain

Jacques Romand, Vladimir Schwetzoff, Boris Vodar

To cite this version:

633

fondu ou

_pulvérisé.

Le facteur de réflexion varie en

raison inverse de la taille moyenne des

grains

de

la

_poudre,

mais la

_longueur

d’onde du maximum de réflexion

_{(rayons restants)}

ne

_change

_pas.

Il doit en être autrement dans le cas de

l’absorp-tion. Les

_multiples

réflexions _que subit le faisceau incident sur les

_parcelles

de la

_poudre

dont les dimen-sions ne sont _pas

_petites

au

_regard

de la

_longueur

d’onde,

ont un effet

_{beaucoup plus important}

sur les rayons

restants,

dont les

_fréquences

sont différentes des

_fréquences

_propres

_{d’absorption,}

que sur les radiations

qui possèdent

ces dernières

_fréquences.

Il en _{résulte que l’affaiblissement sélectif} exercé

par la couche de

poudre

sur un flux de

_rayonnement

incident

_dépend,

non seulement de la valeur du

facteur

_{d’absorption}

vrai au

_voisinage

des

_fréquences

propres, mais encore de celle du facteur de réflexion pour les

fréquences

voisines des rayons restants :

d’où un

_{déplacement apparent}

de

_{l’absorption}

vers

les

_régions

de réflexion

_sélective,

_lorsque

le

_grain

de la

_poudre

devient assez _gros.

Le

_phénomène

s’observe en effet : étudiant

l’absorp-tion de couches minces de chlorure de sodium obtenues

par

vaporisation

dans le

_vide,

_Czerny

et Barnes

_[2]

ont

_indiqué

que certains détails fins des courbes

d’absorption disparaissent

dès que les couches

deviennent

granuleuses;

mais ce

_qu’on

voit

égale-ment sur les courbes

_{publiées (loc.}

_cit.,

_{figé 9),}

c’est

l’élargissement

du minimum de transmission et son

déplacement depuis

61,1

1 L pour les couches les

plus

minces,

jusqu’à 60 >

pour les couches dont le

grain

commence à être

visible;

or, la

longueur

des

rayons restants du sel _gemme est 52 _>.

On doit en _{conclure que,}

_{quelque grands}

que

soient les services rendus dans de très nombreux

cas _{par l’étude} du

_spectre

_{d’absorption infrarouge}

de

_poudres

obtenues _par

_broyage

_[3],

la méthode

est

_cependant

entachée d’une cause d’erreur

systé-matique

dans la détermination

_précise

des

_fréquences

propres

auxquelles correspond

une valeur élevée

du facteur de réflexion.

Manuscrit reçu le 3 o mars _1951.

[1]

BARNES R. B. 2014

Physical

Review, I933, 43, 3I.

[2] CZERNY M. et BARNES R. B. - Zeits.

für Physik, I93I, 72, 447; voir aussi WAGNER E. L. et HORNIG D. F.

-J. Chem. _{Phys., I950,} 18, 299.

[3] LECOMTE J. 2014 Cahiers de

Physique, I943, n° _17, I.

QUELQUES

CONSIDÉRATIONS

SUR LA

DÉTECTION

DES GAZ ET LA MESURE DE LEUR PRESSION PAR ABSORPTION

OPTIQUE

DANS L’ULTRAVIOLET

LOINTAIN

Par MM.

_JACQUES

_ROMAND,

VLADIMIR SCHWETZOFF

et BORIS VODAR.

Laboratoire de

_{Physique-Enseignement}

de la Sorbonne.

L’absorption optique

des _gaz et des vapeurs

peut

être

_{avantageusement}

mise à

_profit

_pour leur

détec-tion et la mesure de leur

_pression.

L’ultraviolet lointain

_(dans

la

_région

de Schumann

_qui

s’étend

de 1850 à 1 200

_À)

_est, en

_principe,

une

_région

spectrale particulièrement indiquée;

elle offre en

effet la

_possibilité

de _{déceler directement l’air par} sa

teneur en

oxygène,

ainsi que la

_plupart

des _gaz

transparents

dans le visible et _{l’ultraviolet moyen.}

On

_{peut prévoir}

de nombreuses

_applications

pratiques

dont les

_principales

semblent être la mesure

des

_pressions

relativement basses et la détection des fuites dans les

appareils

à vide. En

_effet,

_{pour certaines}

vapeurs comme le benzène

_{[1] [2] [3],}

le coefficient

d’absorption

atteint des valeurs très

_élevées,

d’où

la

_possibilité

de déceler de faibles

_{pressions (moins}

de 2 _p. de

_Hg

_pour une

_épaisseur

de

_{I m).}

La détection

des fuites se fait donc en

_employant,

comme avec

les autres méthodes de

détection,

un indicateur gazeux ou

_liquide

en

_{pulvérisation}

ou

_badigeonnage

extérieur,

et en

_guettant

un

_changement

dans la

lecture de

_l’appareil

de mesure de la

_pression

au

moment où cet

_agent

_pénètre

dans l’enceinte.

L’expé-rience nous a montré que la sensibilité de cette méthode est très

_supérieure

à celle d’un

_simple

voyant

dans

_lequel

on observe le

_changement

de

coloration de la

_décharge.

Nous donnerons une

_{rapide description}

des essais

que nous avons effectués sur l’air

_(1),

en vue de la

mesure de la densité de l’air dans une soufflerie

aérodynamique

de 40 cm, la

pression

moyenne étant de l’ordre de 6 cm de

_Hg.

Dans ce cas

_l’avantage

de cette méthode est de donner directement une mesure de la densité.

L’azote étant

_transparent

dans le domaine

_spectral

envisagé,

c’est

l’oxygène qui joue

le rôle

_{d’absorbant,}

sous _{réserve que l’air soit}

_exempt

d’autres _corps.

Entre i 350 Á et 1 _{700 Â}

_{l’oxygène présente}

une

bande

_{d’absorption unique [4]}

dont le maximum

est à i

₄₅₀

À.

Dans cette

_première

réalisation,

nous _{n’avons pas}

employé

de

monochromateur;

la bande

_spectrale

utilisée est délimitée

_du,

côté des

_{grandes longueurs}

d’onde par le seuil de la cellule à cathode de

_platine

(2

000 À

_environ),

de _{l’autre côté par la}

_partie

montante de la courbe

_{d’absorption,}

et enfin au

delà par les matériaux

optiques

utilisés pour le

montage.

Mais,

à cause de la

_largeur

de la bande

spectrale

ainsi

_définie,

un

_étalonnage

_préalable

est

nécessaire.

D’autre

_part

nous avons utilisé à la suite de la cellule une

_lampe

électromètre double E 2 dont

l’élément bien isolé sert à

_{l’amplification}

du courant

photoélectrique;

en

_agissant

sur le

_{potentiel-grille}

de l’autre

élément,

on

_peut

compenser le

courant-plaque

du

_premier,

de

_façon

_que le courant résultant

soit nul à

_l’origine

de l’échelle de

_pression

que nous

choisissons. La sensibilité de l’ensemble est

_réglée

en

_agissant

sur l’intensité de la source et la

résis-tance de

_charge

de la cellule. Le

montage

pratique

comprenait simplement

une

_lampe

à

_hydrogène

à fenêtre de

fluorine,

un tube de 40 cm relié à une

pompe et à un

_manomètre,

enfin la cellule au

platine

(1) Travaux

entrepris à la demande de M.

l’Ingénieur

Principal Tesson du Laboratoire de Recherches balistiques

et

_{aérodynamiques}

634

dont la fenêtre était en

_{quartz soufffé,}

ces trois éléments étant reliés par des

_rodages

_coniques.

Nous pouvons résumer ainsi les résultats obtenus :

a. Le courant débité par la cellule en l’absence

d’éclairage

ultraviolet est

nul;

b. Le courant obtenu

_{(il s’agit}

du courant débité par

l’amplificateur),

en allumant la

_lampe

à

hydro-gène

(100 mA),

avec le tube

plein d’air,

est de

_603BC

A

environ;

c. Ce courant croît dans un

_rapport

de

_{1,5 environ,}

lorsqu’on

passe de la

_{pression atmosphérique}

à une

pression

de _o,2 cm de

_Hg;

d. La variation du courant entre 2 et 14 cm de

_Hg

est

_{représentée}

_{par la courbe}

_ci-contre,

_la

compen-sation

ayant

été faite de

_façon

que le courant soit nul pour une

_pression

de ₁₄ cm de

_Hg.

Nous nous _{proposons de}

_poursuivre

les essais en

vue des autres

_{applications signalées plus}

haut,

ainsi que l’amélioration du

dispositif

d’amplifica-tion

(emploi

de

_{multiplicateurs}

d’électrons construits

spécialement

pour l’ultraviolet lointain

[5]).

’

Manuscrit reçu le 12 avril _1951.

[1]

RADLE W. F. and BECK C. A. 2014 J. Chem.

Phys., I940, 8, 507.

[2]

SKLAR A. L. 2014 Rev. Mod.

Phys.,

I942,

14, 232.

[3] PRICE W. C. and WALSH A. D. 2014 Proc.

Roy. Soc., I947, 191, 22.

[4] LADENBURG R. et VAN VOORHIS C. C. 2014

Phys. Rev.,

I933, 43, 3I5.

[5]

SCHWETZOFF V. et ROBIN S. 2014 C. R. Acad. Sc., I950,

230, I759.

MONOCHROMATEUR

DOUBLE,

A

VIDE,

POUR L’ULTRAVIOLET.

Par Mme SIMONE ROBIN et M. BORIS VODAR. Laboratoire

_{Physique-Enseignement}

de la Sorbonne.

Le

_premier

monochromateur dans le vide _pour l’ultraviolet fut celui de Hilsch et Pohl

_[3],

mono-.chromateur double à

_prismes,

mais _{n’allant que}

jusqu’à

i 600

_{À ; puis,}

_{il y eut celui de} Baker

_[1]

à un réseau concave utilisé

_{tangentiellement.}

A l’heure

_actuelle,

Parkinson et Williams

_[5]

et

d’autres chercheurs aux

États-Unis

travaillent sur

des monochromateurs à réseaux concaves pour l’ultraviolet.

_Mais,

à notre

_{connaissance,}

actuelle-ment notre

_appareil

est le seul

_qui

soit

universel,

c’est-à-dire

qui puisse

fonctionner en monochro-mateur

_simple

et double et

_ceci,

soit avec des réseaux concaves en incidence

normale,

soit avec des

_prismes

de

_Féry,

soit avec un

_montage

de

_{Littrow, grâce}

à des

_dispositifs

_{mécaniques simples.}

Il faut le considérer comme un

_{appareil permettant}

les essais des diverses

_{possibilités optiques}

en vue

de travaux très variés soit à forte

luminosité,

soit à

_{pouvoir séparateur}

élevé

(1).

Sa

_description

a été remise

jusqu’à

maintenant parce que nous voulions

avoir

_quelques

données

expérimentales

sur son

fonctionnement dans l’ultraviolet à vide.

Jusqu’ici,

nous ne l’avons utilisé

_qu’en

mono-chromateur

simple

avec un réseau concave.

Le

_montage

_optique

est celui

d’Eagle [2],

que l’on sait

_{pratiquement astigmatique [8].}

Le

_système

de focalisation et les autres

_{possibilités}

ont

_déjà

été étudiées

_[6].

La

_pièce

_optique

essentielle est un

réseau « aluminium sur verre »

_gravé

_{par le N. P.} L.

à

₅₇₀

_{traits par millimètre} et I m _{de rayon. Sa}

disper-sion est 18 À : mm. La

_description

détaillée de

l’appa-reil et de son

_système

de _pompage a été donnée

_[7].

Il

_{comprend principalement :}

- _une

partie

fixe avec une manivelle de Mônch

_[4]

assurant le mouvement de

_{focalisation;}

- _une

partie

mobile en forme de cloche coulissant

sur des rails.

Le _pompage

_{comprend :}

Circuit

_primaire,

une _{pompe à}

_palettes

Beau-doin

₍₂₀

m3 :

_h).

Circuit

secondaire,

une _{pompe à}

_Hg

ECM 20

(20 1 : s)

de la CGR et une pompe à huile

’oléovap

de

la CGR

_{(35 1 : s)}

suivie d’un

_{piège métallique,}

cela

principalement

en vue de

_protéger

notre réseau. Nous obtenons ainsi un vide de o-s mm de

_Hg.

La source utilisée est une

_lampe

à

_hydrogène

Gallois toute en

_quartz

fonctionnant

à 80o mA fermée par une lentille en FLi formant une

_image

du

_capillaire

sur la fente d’entrée. Nous avons constaté

(1)

La construction a _{été effectuée par} les

Établisse-ments Ch. Beaudoin, I et _3, rue _Rataud, Paris _{(5e) que} nous sommes heureux de remercier. C’est un _{plaisir pour} nous d’adresser nos _plus vifs remerciements à M. Gondet _qui