Sur l'emploi des lampes électromètres pour la mesure de faibles courants continus. I

HAL Id: jpa-00233756

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00233756

Submitted on 1 Jan 1940

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Sur l’emploi des lampes électromètres pour la mesure de

faibles courants continus. I

Anatole Rogozinski

To cite this version:

SUR L’EMPLOI DES LAMPES

ÉLECTROMÈTRES

POUR LA MESURE DE FAIBLES COURANTS CONTINUS. I

Par M. ANATOLE ROGOZINSKI.

Laboratoire de

_{Physique Cosmique}

de l’Observatoire de Meudon.

Sommaire. 2014 On étudie d’abord

en détail le _montage le plus simple, comprenant une seule _lampe électromètre, et l’on expose les relations fondamentales qui régissent son fonctionnement. On examine ensuite le _montage à deux _lampes montées en _pont. On en souligne les _avantages et l’on décrit les différents modes de son _réglage. L’auteur _reproduit le montage détaillé dont il se sert _depuis plusieurs années.

Le dernier _montage étudié dans la _{première partie} du _présent travail est le _montage à « grille isolée ».

L’auteur insiste _{particulièrement} sur les conditions rationnelles de son _emploi et examine le rôle

important du choix du _point de fonctionnement de la _lampe. Il _indique les sensibilités _qu’il est alors

possible d’atteindre et dont les valeurs limites sont de l’ordre de 10-17 A.

1. INTRODUCTION.

1.

_{Depuis plusieurs}

_années,

nous nous servons de

lampes

électromètres _pour la mesuze de très faibles courants

continus,

allant

_jusqu’à

Ces

_lampes

fonctionnent d’une

_façon

très satisfaisante et

pré-sentent certains

_avantages

indéniables sur les

électro-mètres

_{électrostatiques}

de sensibilité

_comparable.

Mais leur

_emploi

rationnel

_exige

une série de

précau-tions et de _{conditions que} nous nous _proposons de résumer dans la

_présente

étude.

Les travaux consacrés à ce

_sujet

_{sont peu nombreux}

et, en

_général,

n’examinent le

_problème

_{que très}

partiellement.

Ces raisons nous ont conduit à

_élargir

et à

_{compléter légèrement}

le cadre de cet

_exposé.

Aussi,

discuterons-nous d’une manière

_plus

détaillée les différentes méthodes de mesure des courants faibles faisant

_appel

aux

_lampes

électromètres. Nous

nous bornons ici à l’étude des

_lampes

triodes,

mais les

_procédés

décrits

_{s’appliquent}

_également,

à

quelques

détails

_près,

à d’autres

_types

de

_lampes.

2. La

_qualité

d’une

_lampe

électromètre

_dépend

essentiellement des trois facteurs suivants :

10 L’isolement

_proprement

dit de la

_grille.

- On

l’accroît par

l’emploi

de verres

_spéciaux

très peu

conducteurs et _par le maintien de la

_lampe

dans

une

_atmosphère

desséchée

_(ou

mieux dans le

_vide),

à l’abri de la lumière.

20 Le courant direct ou inverse de

_grille.

- On

le réduit en réalisant dans

_l’ampoule

le meilleur vide

_possible,

en abaissant la

_température

du filament _par des revêtements

_appropriés,

et,

enfin,

en maintenant les tensions

_appliquées

aux

diffé-rentes électrodes au-dessous du

_potentiel

d’ionisa-tion _{du gaz résiduel dans la}

_lampe.

30 La

_pente.

- Elle est

généralement

de

beaucoup

inférieuie à celle des

_lampes

ordinaires,

et cela en

raison des conditions énumérées

_plus

haut.

Néan-moins,

avec des

_montages

relativement

_simples,

et

avec un

_{galvanomètre}

de sensibilité _moyenne, il est

possible

d’atteindre et même de

_dépasser

des sensi-bilités de i

div/mV.

Une

_lampe

fonctionnant dans des conditions normales

_présente

un courant de

_grille

de l’ordre de IO-1~

_A,

et un isolement

_apparent

de l’ordre

de 1016 ohms. On

_peut

ainsi

intercaler,

sans

incon-vénient,

dans le circuit de

_grille,

des résistances de fuite de I012 ohms et mesurer, par

conséquent,

des courants de I0 15 A. Pour accroître la

sensi-bilité,

il aurait fallu

_augmenter

la valeur de la résistance de fuite. Mais nous verrons, par la

suite,

que cette manière de

procéder

présente

des incon-vénients très _graves. La seule méthode

_applicable

dans ce cas est celle de « la

_grille

isolée _»,

_grâce

_à

laquelle

on

_parvient

à étendre le domaine des mesures

jusqu’à

Io-17 A.

II. MONTAGES.

a.

_Montage

à une seule

_{lampe. -}

1. Bien que

ce

_montage

soit le

plus simple

et le

plus classique

(fig.

I

a),

nous avons tenu à traiter ce cas

_qui

nous servira de

point

de

_départ

_pour l’étude des

montages

plus

sensibles et

_{plus compliqués.}

On réalise ici un _{genre de}

_pont

_simplifié

dont le

schéma

_équivalent

est celui de la

_figure

1 b.

286

En choisissant les valeurs

_appropriées

de la branche de

_compensation

_DCB,

on

_parvient

à compenser le courant

permanent

de

_plaque.

C’est

ainsi que le

galvanomètre

intercalé entre B et D

ne mesurera _{que la} variation de courant

_plaque

consécutive à une variation de la tension

grille.

Avant d’écrire les

_équations

de ce -

_pont,

nous

remarquerons que les résistances internes des branches AD et DC

_peuvent

être

_négligées

_{et que} la résistance de la

_lampe

n’est _pas, en

_{général, ohmique.}

Le sens des courants étant celui

_indiqué

_par les

flèches,

désignons

par

il,,

i et

ij, -

i,

les courants

qui

traversent

_{respectivement}

les branches

AB,

BD et

BC,

par

0, V, Vo

et

_VI

les

_{potentiels respectifs}

des

_quatre

sommets

_{A, B,}

C et

_D,

enfin

_{par b}

_{et g} les résistances

_{correspondant}

à BC et BD.

Un calcul facile donne

avec et t

Quand

le

_pont

est

_équilibré,

alors

Or,

V, il)

et

_V~

_(la

tension de

_grille)

étant reliés par la relation

on

_peut

_écrire,

en nous bornant aux accroissements

du second

_ordre,

Posons

et 1

cette dernière

_grandeur

détermine la courbure de la

_{caractéristique plaque,}

et nous l’admettrons

-

petite.

Comme on

_peut

considérer k comme une constante

pratiquement

indépendante

des autres facteurs

[H.

Barkhausen, Lehrbuch der

_{Elektronenrôhren,}

Ig3I,

vol.

1,

p. 80 et suiv.

(Hirzel,

Leipzig)],

on

négligera

les

_expressions

et

Si le circuit

_comprend

une résistance

_{plaque Rj,,}

nous avons

’

ce

_qui

_peut

s’écrire

d’où,

en tenant

_compte

de ce _{que A} est

_petit,

on

obtient

Pour A = o, ou _pour des accroissements

suffisamment

_petits,

on retrouve la formule

_classique

Calculons la

_{pente apparente}

p du

montage.

Celle-ci est définie par le

rapport

A V9,où

représente

la variation du courant dans le

galvano-mètre

G,

provoquée

par une

_{variation àvg}

de la

tension

grille.

Or,

en tenant

_compte

de

_(6),

on a

et

Une

_question

se _{pose aussitôt.}

_Quelles

valeurs doit-on donner

_{à ~}

et _{b pour que p} soit maximum ? En ce

_qui

_{concerne g,} on voit immédiatement que p tend vers un

_maximum,

_{lorsque g}

tend vers o

(1).

Pour deux valeurs

_{distinctes --}

et le

_rapport

des

_pentes

_{correspondantes}

_p et

pi,

est

Or,

et étant

_{toujours petits}

_par

_rapport

à 1,

c c

on

_peut

écrire

Dans le cas

limite,

où c’est-à-dire

p=po= "

a

(par

définition,

pente

de la

_lampe

au

_point

de

fonc-tionnement),

on a

L’expression

° - g

représente

la

_perte

de

po c

sensibilité due à la résistance du

_{galvanomètre.}

La recherche de

_l’optimum

de b est

_plus

délicate;

car dans la formule

_{(8) a}

doit être considéré comme

fonction de b. La condition à satisfaire est alors

c’est-à-dire

Calculons

‘da

_pour un

_V

donné,

au

_point

de

cl b

fonctionnement du

_système.

Ce

_point

est déter-miné par l’intersection de la

caractéristique (2)

avec la droite

₍₁₎

ou

_(1’).

L’élimination de V entre les deux

_équations,

conduit à la relation

d’où,

en tenant

_compte

de

_(3’),

et, en

_définitive,

_l’optimum

de b sera donné _{par la}

condition.

(~) Quand nous _{envisageons g variable,} nous entendons comparer divers galvanomètres de sensibilité en courant

égale, mais de résistance interne variable.

Cette formule attire une _remarque immédiate : Aussi

_longtemps

_{que le}

_point

de fonctionnement demeure sur la

_partie

_rectiligne

de la

caractéris-tique,

on a constamment A = o et

Lp

_db> o,

c’est-.à-dire

_qu’il

ne

_peut

_{pas y avoir}

_d’optimum

_{pour b.}

La

_pente

_apparente

_augmente

avec b.

Mais

_lorsqu’on

donne à b une valeur suffisamment

élevée,

on fait

_pénétrer

le

_point

de fonctionnement dans la

_partie

courbe de la

_{caractéristique,}

où cette

pente

pourra alors atteindre son maximum.

Nous

dirons,

dans _{les remarques}

_finales,

_quelques

mots sur les conditions de travail dans cette

_région

de la

_{caractéristique.}

20 C’est un fait

_{expérimental}

_{que dans les} condi-tions

_d’emploi

d’une

_lampe

électromètre,

la détec-tion de o,1 mV à la

_grille

doit être considérée comme une limite de ce _que l’on

_peut

atteindre. Avec le

montage

que nous venons

_{d’examiner,}

on réalise facilement un zéro stable

_(à

la dérive

_près)

pour

une sensibilité de i div du

_spot

du

_{galvanomètre}

par millivolt à la

grille.

En

_prenant

des

_précautions

minutieuses,

on

_peut

doubler ou

_tripler

cette sensi-bilité.

_Mais,

_{pratiquement,}

nous considérons la sensibilité de 1

div/mV

comme limite. Par _contre,

avec le

_montage

à deux

_lampes,

on

_peut

_dépasser

aisément cette limite et même atteindre une

sensi-bilité de o

div/mV.

"

Indépendamment

de la

dérive,

les limites en

question

sont

_imposées

_par l’existence du bruit de fond dont

_{l’amplitude}

_peut

atteindre o,1 mV.

Lorsqu’il

s’agit

de courants non

_continus,

ou de la mesure

d’impulsions

brèves,

la _{limite de sensibilité pourra} être étendue

_jusqu’au

domaine de

_{l’amplitude}

moyenne du bruit de fond dont la valeur est ordi-nairement de

_quelques

microvolts seulement.

Pour fixer les

idées,

calculons la sensibilité s

(en A/div)

du

_{galvanomètre}

_qui

convient. Une variation de mV à la

_grille

doit donner

une variation de courant

Or,

en admettant

,1:: == 50o ID’,

on trouve

On

_peut

donc choisir un

_{galvanomètre}

d’une

sensi-bilité _{très moyenne,}

_l’avantage

d’un

_{galvanomètre.}

plus

sensible étant tout à

_fait

illusoire.

’

L’amplification

en courant réalisée avec une

lampe

électromètre est considérable. Nous avons

déjà

vu _que l’on

_peut

mettre sans inconvénient

288

l’entrée,

produisant

une variation de tension

= r o-3 V aux bornes de la résistance de

fuite,

provoque dans le

galvanomètre envisagé

une varia-tion de courant Ai = s = 3,~5 . 10-8 A.

L’amplifi-cation cherchée est ainsi

_égale

à

Nous verrons

_plus

loin

_qu’avec

un

_montage

à

«

grille

isolée »,

il est

possible

de

dépasser largement

cette

valeur,

pourtant

considérable,

et d’aller même

au delà de x og.

Avant_ d’aborder l’étude du

_montage,

à deux

lampes,

nous tenons à

_souligner

_{que le}

_montage

à

une seule

_lampe

suffit en

_{général lorsque}

les mesures

à effectuer

_n’exigent

_{que des}

_temps

relativement courts, par

exemple,

n’excédant pas 1

_h;

_{par contre,}

l’autre

_montage

_{s’impose chaque}

_{fois que les} mesures ou les

_{enregistrements}

s’étendent sur de

_longues

durées.

b.

_Montage

à deux

_{lampes. -}

1 ~

_L’avantage

essentiel du

_montage

à une

_lampe

est sa

_simplicité

extrême. Par contre, son

_plus

_{grave défaut réside}

dans la dérive inévitable du

_spot

de

_{galvanomètre.}

Cette dérive résulte

_{principalement}

de la

_décharge

lente de l’accumulateur de

_chauffage

du filament.

Fig. 2.

Le débit de la source de l’alimentation

_plaque

étant

beaucoup

- de l’ordre de

i ooo fois -

plus

faible,

on

pourra, dans la

plupart

des cas,

_négliger

la dérive

occasionnée _{par la} variation de la tension

_plaque

qu’il

est facile d’ailleurs de maintenir

rigoureuse-ment constante

_pendant

de

_longues

durées. On

_peut

atténuer la dérive dans de fortes

_proportions

_par

l’emploi

d’accumulateurs de forte

_capacité,

mais on

n’arrive _presque

_jamais

à la

_supprimer

complète-ment. Plusieurs

_montages

de

_compensation

- surtout

avec des

_{lampes bigrilles}

- ont été

proposés

pour réduire cet

_effet,

mais

lorsqu’il s’agit

de faire des

mesures ou des

_{enregistrements}

de

longue

_durée,

le seul

_montage

efficace est celui à deux

_lampes

équilibrées.

1

Dans ce

_montage,

les courants

_plaque

des deux

lampes

se

_compensent

mutuellement. Il en est de même des variations de ces _courants, résultant de

tous les

_{changements qui}

_peuvent

survenir dans les éléments du

_montage

et

_qui

affectent les deux

lampes

simultanément. La

_compensation

ne se trouve pas

réalisée, naturellement,

pour les fluctuations

provenant

du bruit de _{fond propre à}

_{chaque lampe.}

20 _{Nous supposerons les deux}

_lampes

aussi

identiques

que

possible.

Nous verrons

_plus

loin

comment on

_peut

_compenser les faibles différences

qui

existent en réalité entre elles.

La

_{représentation schématique}

de ce

_montage

(fig.

2

_a)

est

_équivalente

à un

_pont

de Wheatstone

dont les branches AB et AD sont _{constituées par} les

_lampes,

A étant le

_point

commun des côtés

_négatifs

des

_filaments,

et les branches BC et _{DC par les} résistances b. Le

_{galvanomètre,}

de résistance g, est branché entre B et D.

Une autre variante du

_montage,

_qui

_peut

_présenter

parfois

un certain

_avantage,

est

_reproduite

dans

la

_figure

2 b.

Ici,

C est le

_point

commun des

_plaques,

et B et D les extrémités

_négatives

des filaments

respectifs.

°

Le calcul de la

_pente

_apparente

p, à

partir

des

équations

du

_pont,

où l’on a

_négligé

la résistance

de la

_pile,

conduit à une

_{expression analogue}

à

(8)

a~ ec

La discussion relative aux valeurs

_optimum

_{de g}

et de b est, à _peu de chose

_près,

la _{même que dans} le cas d’une seule

_lampe.

_{On remarquera que,}

_{à ~}

égal,

la

_perte

de sensibilité est moitié moindre dans le cas

_présent.

La relation

₍₁₂₎

devient maintenant

La différence la

_plus

_importante

réside ici dans le fait _que la

_{pente apparente}

-J abstraction faite

de la faible correction que

représente

la

_perte

de sensibilité - est moitié seulement de celle du

premier

montage

étudié. Mais la stabilité du zéro étant considérablement accrue, la

possibilité d’emploi

d’un

_{galvanomètre plus}

sensible,

permet

de _compenser

largement

cette diminution de la

_pente.

2. Nous avons admis

_jusqu’à

_présent

_que les

deux

_lampes

étaient

_{parfaitement identiques.}

En

réalité,

deux

_lampes,

même

_{soigneusement}

triées,

présentent

tou j ours

des diff érences rendant néces-saire un

_réglage

empirique

des divers

_éléments

du

montage. Or,

comme la stabilité du

_système

et,

par

conséquent,

l’une des

qualités

essentielles du

,

montage

dépend

surtout de ce

réglage,

nous y

insis-terons

_{plus particulièrement,}

en décrivant d’une

façon

détaillée le

_montage

_que nous avons

_adopté

289

La

_{partie névralgique}

du

_système

est constituée par l’ensemble des éléments d’alimentation du filament et le

_{réglage d’équilibre}

_portera

d’abord

sur ces éléments. On

_procède

de la manière sui-vante :

io Le curseur du

_{potentiomètre}

_R1

étant au

milieu,

on fixe la

_position

du curseur du rhéostat

_R2

de telle

_façon

_{que la tension} aux bornes du filament

soit celle

_indiquée

_{par le} constructeur

_(ou

une

_autre,

si l’on désire faire fonctionner la

_lampe

dans des conditions

_{particulières exceptionnelles).}

On ramène alors le

_spot

au

zéro,

en

_agissant

sur le

potentio-mètre

_:R3

et sur le

_réglage

fin

_R4.

~a On cherche ensuite une

_position

du curseur de

RI

telle

_qu’en

_{augmentant R2 -}

c’est-à-dire en

dimi-nuant la tension de

_chauffage

du filament

_{V, f,}

comme cela se réalise

_{automatiquement}

au cours

du fonctionnement de

_l’appareil

- le

spot

demeure immobile. On a alors

_équilibré

le

_pont

_par

_rapport

au

_chauffage

du filament.

Pour donner une idée de l’efficacité d’un tel

réglage,

nous

_reproduisons

ci-contre

_(fig.

_4,

tracé

supérieur),

à titre

_d’exemple,

_{l’enregistrement,}

au cours de

24 h,

d’un faible courant d’ionisation dû

au

_rayonnement

cosmique. Chaque

millimètre

corres-pond

ici à un courant de io-15 A. L’autre

tracé,

obtenu par

hasard,

illustre un cas, où l’accumulateur

de

_chauffage

du filament s’était

complètement

déchargé

au cours d’une nuit. On constate que le

spot

a inscrit une

_ligne

sinueuse

_{d’amplitude}

rela-tivement faible.

_Or,

avec un

_montage

à une seule

lampe,

le

_déplacement

du

_spot

serait

incompara-blement

_{plus important,}

car, celle-ci étant éteinte

et le courant de

_compensation

n’étant

_plus

contre-balancé _{par celui de la}

_lampe,

le

_{galvanomètre}

aurait alors à

_supporter

une

_charge

tout à fait inadmissible. ’

En

_langage

des

courbes,

le

_réglage

examiné se

traduit par ce _{que, pour} une tension

_plaque

_donnée,

les déformations des deux

_{caractéristiques plaque,}

Fig. 3.

résultant de la diminution du courant de

_chauffage,

ou, en d’autres termes, les deux variations des

pentes

ont exactement la même valeur. Ceci cesse d’être

rigoureusement

vrai,

si les résistances internes des

lampes

au

_point

de fonctionnement ne sont _pas

identiques,

car alors

_{l’équilibre}

est réalisée seulement pour une certaine tension

_plaque

et ne l’est

_plus

pour une tension différente. On a

_proposé

de shunter

les

_lampes

_{par des résistances}

_{d’équilibre qui}

fendent le

_système

_indépendant

de la tension

_plaque.

On est ainsi amené à utiliser des rhéostats ou des

poten-tiomètres de forte valeur

_(de

l’ordre du

_qui

présentent

toujours

des contacts fort

_imparfaits

et

qui

sont d’un

_réglage

très délicat.

290

Nous avons étudié un

_système

de

_compensation

de la tension

_plaque

un _{peu différent}

_(fig.

_5).

L’égali-sation des résistances internes se fait ici à l’aide de

rhéostats de faible valeur

_R11,

_{R’, ,}

et

_{R12 ;}

on

procède

d’une manière

analogue

dans le cas du

réglage

de l’alimentation du filament, en

_agissant

sur

_RI1

i et

Fig. 5.

On

_parvient

ainsi,

avec un _{peu de}

patience,

à un

réglage empirique parfait

du

_système,

tant en ce

qui

concerne la tension de

_chauffage

_{que la tension}

plaque.

Il est d’ailleurs rare _que la tension

_plaque

intro-duise des

_{perturbations.}

Aussi avons-nous renoncé à ce

_réglage,

en nous bornant au

_montage

_plus

simple

de la

_figure

3.

Toutefois,

dans des mesures

excepi,ionnelles

de très

_longue

_durée,

nécessitant des

_{enregistrements automatiques,}

comme cela se

produit,

par

exemple,

dans les recherches sur le

rayonnement

cosmique,

il faudra en tenir

_compte

et utiliser le

_montage

_complet

que nous venons

d’étudier.

En ce

_qui

concerne la résistance de fuite _{P2 de} la

_lampe

témoin

_L2,

elle

doit,

en

_principe,

avoir

la même _{valeur que celle de} la

_lampe

de mesure

_LI,

En

réalité,

on

_peut

la

_supprimer

et relier la

_grille

de la

_lampe

directement à la batterie de

polarisa-tion. La

_suppression

de cette résistance rend la

_grille

légèrement

plus positive,

à cause de la variation de

tension,

provoquée

par le courant de

grille,

aux

bornes de o2. Si l’on admet un courant de

_grille

de

_quelques

I 0-1~ A et une résistance de fuite même

de 1012 _ce, la chute de _{tension n’excède pas}

_quelques

millivolts et

n’amène,

par

conséquent,

aucune

pertur-bation dans le fonctionnement de

_{l’appareil.}

On

sait,

d’autre

_part,

_qu’un

_rayonnement

électro-magnétique parasite

rend

_{généralement}

la

_grille

de la

_lampe

_plus

_négative,

_{par suite des}

_propriétés

détectrices

_{qu’introduit}

la courbure de la

caracté-ristique

du courant de

_grille.

A ce

_point

de vue,

l’absence de la résistance de fuite constitue un

facteur

favorable,

car elle rend

_{précisément}

la

lampe

détectrice insensible à tout

_rayonnement

parasite.

Mentionnons encore _{que, à}

_part

l’accumulateur de

chauffage,

toutes les sources de tension sont

consti-tuées par des

_piles

sèches du _genre «

_pile

_pour

_lampe

de

poche

». Par suite des faibles courants

qu’elles

débitent,

ces

_piles

_peuvent

assurer une marche

conti-nue de

_l’appareil

durant

_plusieurs

mois.

Nous terminerons la

_description

de notre

_montage,

en donnant

_quelques

détails sur le

_dispositif

de

compensation

pour les mesures de zéro _que nous

avons

_adopté

et

_qui

nous donne entière satisfaction. Dans certains cas

_(voler

les

_{Remarques finales),}

il

est

_plus

rationnel de déduire le courant à mesurer non _{pas de la déviation} du

_spot,

mais de la variation de tension

_qu’il

faut

_appliquer

à la résistance de fuite pour ramener le

_spot

au zéro. Nous _pouvons

ainsi mesurer avec un millivoltmètre la chute de tension aux bornes de cette résistance et le

galvano-mètre

joue

alors le rôle d’un

_appareil

de zéro. Afin de faire l’économie de ce nouvel

_appareil

de mesure, nous utilisons le même

_{galvanomètre}

comme millivoltmètre. Cette solution

_présente,

en

outre,

l’avantage appréciable

de mettre à notre

disposition

un millivoltmètre de

_grande

résistance interne. C’est ainsi _que l’inverseur

_{bipolaire Il}

peut

brancher le

_{galvanomètre}

soit sur les

_lampes,

soit dans le

circuit,

où

_il

_joue

le rôle du millivolt-mètre.

_{L’étalonnage correspondant}

se fait en

_ajustant

convenablement le rhéostat

_R,.

L’inverseur

bipo-laire

_{I, permet}

une

_{compensation positive}

ou

négative.

c.

_Montage

à «

_grille

isolée »

_{(1). -- Lorsqu’on}

cherche à accroître considérablement la sensibilité des

mesures, on est contraint d’avoir recours à la méthode de la «

_grille

isolée ». On sait _que

_lorsqu’on

isole la

grille, après

l’avoir

_portée

à un

_{potentiel négatif}

de

_quelques

_{volts par}

_rapport

au

_filament,

elle se

charge positivement

par un courant

_appelé

courant inverse de

_{grille qui}

est la résultante d’une série de courants

_{partiels d’origines}

diverses. Le

poten-tiel de la

_grille

tend vers une

limite,

où le courant s’annule.

Inversement,

lorsque

le

_potentiel

de la

grille

isolée se trouve initialement au delà de cette

limite,

il y est ramené _par un courant

_négatif

_qui

constitue alors le courant de

_grille

normal. Cette limite détermine ainsi le

_point

de

fonctionnement,

où la

_lampe

se trouve en

_équilibre

stable.

(1) On dit qu’une lampe fonctionne « la _grille isolée »

quand celle-ci n’est reliée par aucune résistance extérieure

-en dehors de sa résistance d’isolement proprement dit - à

un _{point quelconque} du circuit de la _lampe.

Nous n’avons pas retenu l’expression courante de « _grille

en l’air » dont la _{signification} est peu apparente et devient même absurde _quand on est amené à _placer la _lampe dans le vide.

L’isolement de la

_grille

étant de l’ordre de 1015 à io’6

ohms,

la résistance

_apparente

du circuit de la

_grille

est

_{pratiquement identique}

à la résistance interne de

_{l’espace grille-cathode.}

La valeur de cette dernière résistance est

_{particulièrement}

élevée pour de fortes

polarisations négatives

de la

grille,

mais baisse

_{rapidement lorsqu’on s’approche}

de la limite dont il était

_{question plus}

haut.

Les courants de

_grille

sont extrêmement sensibles

au

_{potentiel plaque.}

C’est ainsi

_qu’en

faisant passer ce dernier

_{de + 4}

à + 5, ou

_{à +}

3

V,

on

observe

_{respectivement}

un accroissement ou une

diminution de ce courant dans une

_proportion

_qui

peut

être de l’ordre de 1 à 10. Dans le second cas

( Vp = +

3

_V)

le courant inverse de

_grille,

_pour une

polarisation

Vs,

= -

3 V,

est de l’ordre de Io-16 A

et la résistance

_apparente

de la

_grille

est telle _que l’on

_peut

la considérer comme

_pratiquement

infinie.

La

_lampe

fonctionne alors comme _{électromètre pur}

de très haute sensibilité et il devient

_possible

de déceler avec certitude des

_charges

de

_quelques

Io-6 U.E.S.

On démontre _{aisément que, dans le} cas

_présent,

l’amplification

en courant est donnée _par

_{l’expression}

pt,

où _p est la

_pente

_apparente

_[voir

formules

₍₈₎

ou

(8’)], 1

le

_temps

et C la

_{capacité électrostatique}

du circuit de la

_grille.

On trouve _{ainsi que, par}

_exemple

pour p ~ 20 C ~ 10 cm et 1 ne

_dépassant

_pas

1 o

min,

l’amplification

en courant devient

_supérieure

à 109.

D’une manière

_{générale, l’emploi}

rationnel de la méthode de la «

_grille

isolée »

_exige

un courant de

grille

aussi

_faible

_que

_possible

et, par

conséquent,

une tension

_plaque

très réduite

_(de

l’ordre de + 3

_V),

_car,

en dehors de son influence sur la résistance

appa-rente du circuit de la

_grille,

ce courant _provoque

toujours

une dérive

_plus

ou moins

_gênante

et souvent

même

_prohibitive.

Si l’on ne _{compense pas le} courant de

_grille,

on

procédera

comme dans le cas d’un électromètre

électrostatique

ordinaire

_présentant

une fuite. Le

courant réel s’obtient en faisant la différence entre le courant mesuré et la fuite

_{préalablement}

déter-minée.

On

_peut

_cependant

_{compenser le} courant de

grille.

A cet

_égard,

nous

_{distinguerons}

trois groupes

de

_procédés.

io

_Compensation

à l’aide d’une

_petite

chambre d’ionisation. -- Dans cet ordre

d’idées,

la méthode la

_plus

sûre,

à notre

avis,

consiste à utiliser comme

agent

ionisant une source infime de

_{rayons p}

d’une substance radioactive de

_longue

vie. En

_effet,

_pour compenser un courant de l’ordre

de 10-16 A,

qui

équivaut

à environ 600 _{électrons par}

seconde,

il suffit de

_quelques

_rayons

_p

_par seconde, totalisant dans la chambre un _parcours d’une

_vingtaine

de

centimètres

_(en

_{admettant pour} l’ionisation

spéci-fique

de ces _{rayons la valeur de 3o}

_paires

d’ions _par

centimètre).

Le courant à compenser étant

positif,

on

_appliquera

à la chambre une tension

négative.

La tension de saturation _{n’excède pas alors}

_quelques

volts. Nous n’insisterons _{pas ici} sur la

_façon

de

_régler

le courant de

_compensation

à une valeur

_adéquate.

Nous déconseillons vivement l’utilisation des

particules

oc au _{lieu des rayons}

_~,

car, étant donné

l’énorme

_pouvoir

ionisant de ces

_particules,

la

compensation

serait essentiellement discontinue et

détruirait fatalement la stabilité du zéro. On pour-rait

_{cependant parvenir}

au même résultat

qu’avec

les rayons

[3,

mais alors il faudrait n’utiliser

_qu’une

faible

_partie

du _{parcours des}

_particules

oc et

d’augmen-ter leur

nombre,

ou bien

_employer

une chambre à

pression

réduite afin de diminuer ainsi leur ionisa-tion

_spécifique.

Ces _{deux remarques}

_suffisent,

croyons-nous, pour mettre en évidence les _graves

défauts de la méthode.

On

_{pourrait également}

soumettre la chambre à un

faible

_rayonnement

y, mais ici naissent d’autres

difficultés : on

_peut

soustraire difficilement les

_lampes

à l’action de ce

_rayonnement,

et il est

_imprudent

de les

irradier,

car les

_{photoélectrons}

émis sous

l’action du

_rayonnement

_{par le} verre de la

_lampe

suffisent pour lui donner une

_{charge qui,}

_par

induc-tion sur le

_système

isolé,

provoque aussitôt un

déplacement d’équilibre.

D’autre

_part,

si les

_lampes

ne se trouvent _{pas dans} une

_enveloppe

où l’on a

fait le

vide,

on

_risque

d’ioniser l’air autour de la

lampe

et de _provoquer un courant

_parasite

impor-tant.

Enfin,

le _{genre des} mesures à exécuter

_peut

être influencé

_déjà

_{par cette} source de _rayons y.

A ce _propos,

_signalons

le fait

_qu’en

maintenant une faible différence de

_potentiel,

de

_signe

conve-nable,

entre

_{l’enveloppe}

et la

grille

de la

_lampe,

on

_peut

_parvenir

à la

_compensation

cherchée par le seul courant d’ionisation

qui prend

naissance

sous l’action

du rayonnement

cosmique

et radioactif ambiant dans l’air

_qui

entoure la

_lampe.

Il convient

_également

d’insister sur le fait que,

dans le cas surtout des

_particules

oc on doit

s’assurer,

que l’on a atteint le courant de

_saturation,

car la

région

initiale de la courbe de saturation introduit

une résistance

_apparente

telle,

_que

l’avantage

de

la méthode de la «

_grille

isolée »

_peut

se trouver

simplement

annulé.

Les conditions énumérées étant

satisfaites,

on

pourra alors

apprécier

des courants inférieurs au

dixième du courant

_compensé,

c’est-à-dire inférieurs à 10-17 A.

Remarquons

finalement _{que cette} méthode

s’ap-plique également

au

_montage

_simple

à une

_lampe.

20

_Compensation

_par

_égalisation

des dérives des deux

_lampes.

- La méthode consiste à faire

fonc-tionner la

_lampe

témoin la «

_grille

isolée ». Mais

comme les courants de

_grille

ne sont

_jamais

conden-292

-sateur

variable,

isolé à l’ambre ou au

_quartz,

de

manière à ce _que les variations de

_potentiel

des

deux

_lampes

soient

_identiques

en fonction du

_temps.

Naturellement,

on

_prendra

_pour

_lampe

de mesure

celle

_{qui présente}

le courant le

_plus

faible.

_Signalons

toutefois les inconvénients de cette méthode.

D’abord,

il est très malaisé de se _procurer le conden-sateur

variable,

bien

isolé,

dont nous venons de

parler.

Ensuite,

au bout d’un certain

_temps,

les

potentiels

des deux

_grilles

_peuvent

s’accroître d’une

quantité

suffisante pour que les

pentes

deviennent très sensiblement différentes de celles du

_point

de fonctionnement

initial,

car nous travaillons

_toujours

dans la

partie

courbe de la

caractéristique.

On

_peut

_égaliser

les deux courants de

_grille

sans

avoir recours au condensateur

variable,

en

_agissant

sur le

_{potentiel plaque}

de la

_{lampe correspondante.}

Mais alors on

_détruit,

dans une mesure

_plus

ou

moins

_importante,

_{l’équilibre}

réalisé vis-à-vis des autres facteurs. Il est toutefois

_possible

de

_parvenir,

après quelques

tâtonnements,

à un résultat fort satisfaisant. La seconde des deux

_objections

citées tout à l’heure reste ici

naturellement

valable.

30 Choix du

_point

de

_{fonctionnement}

dans la

région

du courant de

_grille

nul. -

Jusqu’ici,

la résis-tance

_apparente

de la

_grille

était

_pratiquement

infinie et la

_lampe

se

_comportait

comme un électro-mètre ordinaire

_(à

la dérive

_près).

Or,

comme nous

l’avons vu, ceci était dû au fait que la résistance

de

_{l’espace grille-cathode,}

_{pour des}

_{polarisations}

de

grille

voisines de - 3

V,

était très élevée.

Nous avons vu

_également

_{que la}

_grille,

isolée et abandonnée à

elle-même,

atteint finalement un

potentiel

pour

lequel

le courant de

grille

s’annule.

La courbe du courant traverse ici l’axe des

_Vb.

A

_partir

de ce moment, le

_potentiel

de la

_grille

demeure invariable. En choisissant ce

_point

comme

point

de

fonctionnement,

on arrive à des sensibilités très

élevées,

car la

_pente

_qui

_y

_correspond

est relati-vement forte. Mais la résistance

grille-cathode

n’a

plus

ici une valeur très élevée. Nous avons trouvé que cette résistance était de l’ordre de 3. 1013 ohms seulement. On retombe ainsi sur l’inconvénient des résistances de fuite élevées avec les constantes de

temps

considérables

_qu’elles

introduisent. Par

_contre,

on n’observe _pas de

_phénomènes

de

_polarisation

dont sont douées les résistances élevées habituelles. Un autre inconvénient est créé _{par la valeur} excep-tionnellement

_grande

de la courbure de la

caracté-ristique

de

_grille

en ce

_point

dont il faut alors

s’éloigner

le moins

_possible.

La sensibilité

_qu’il

est

possible

d’atteindre ici est

_également

de l’ordre

de A.

** * *

Dans la seconde

_partie

de ce

travail,

nous

étudie-rons le fonctionnement d’un

_montage

balistique,

et nous examinerons certains

_montages

_de compen-sation à une seule

_lampe,

et nous terminerons par

quelques

remarques concernant notamment : les

précautions

à

_prendre

dans

_l’emploi

des

_lampes

électromètres, les choix et rôle des résistances

élevées,

le travail dans la

_partie

courbe de la

_{caractéristique}

plaque,

la mesure de très faibles courants de

grille,

etc.

(A suivre.)