Préparation de lames minces métalliques par projection cathodique

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Submitted on 1 Jan 1903

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Préparation de lames minces métalliques par projection cathodique

L. Houllevigue

To cite this version:

L. Houllevigue. Préparation de lames minces métalliques par projection cathodique. J. Phys. Theor.

Appl., 1903, 2 (1), pp.36-40. �10.1051/jphystap:01903002003601�. �jpa-00240765�

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le maximum et le minimum d’intensité de la lumière de l’étincelle

correspondent ^{à la} temhérature ^{maximum ou miinimum. Or il est}

certain que la température croitra aussi longtemps que la chaleur

dégagée par le ^{courant sera} supérienre ^à la chaleur rayonnée ;

à cause de la variation relativement lente du courant à son mai- mum, le maximum lumineux de l’étincelle aura lieu au delà du maximum du courant.

De même, ^la température ^de l’étincelle baissera aussi longtemps

que la chaleur dégagée par le ^{courant ne sera} pas supérieure ^{à la}

chaleur rayonnée ; ^cette dernière n’étant pas nulle, le minimuln de l’intensité lumineuse aura lieu après ^{le zéro du courant;} mais, ^commue

le courant varie très rapidelnent ^au voisinage ^{de son zéro, le mini-}

mum lumineux est très voisin du zéro du courant et sera plus ^nette-

ment accentué que ^le maximum,.

CONCLUSION.

En résumé, les diverses conséquences ^{de l’étude} théoriques ^{de la} première partie ^{de ce travail sont} vérifiées par l’expé-

rience.

L’excitateur n’émet pas des vibrations de période unique ;

mais les oscillations successives ont des durées d’abord décrois- santes, puis croissantes d’une façon ^continue jusqu’à la fin de la

décharge (’ ) .

PRÉPARATION ^{DE LAMES} MINCES MÉTALLIQUES ^PAR PROJECTION CATHODIQUE;

Par M. L. HOULLEVIGUE (2).

Les plysiciens ^savent depuis longtemps que, dans les tubes ^à gaz ^{raréfiés ou} jaillit l’effluve, ^les parois ^se ternissent peu à peu, par suile de la désagrégation ^des électrodes ; ^cette propriété ^{a été}

-

(1) Cette conclusion n’infinne pas le principe de la théorie de la résonance

multiple proposée par 1BJ. lI. Poincaré et ~1. Bjcrknes, Elle montre seulement que l’explication complète ^du phénomène ^{est moins} sirnple que ^ne le suppose

Yhypothè5C du mouvement pendulaire.

Enfin, ^{il est} possible qu’après que la décharge par étincelle a cessé, ^{les deux} branches inductrices de l’excitateur continuent à exécuter des oscillations de faible amplitude pour leur propre compte, ^comme le suppose :B1. Johnson (J. ^due

3@ série, ^t. X, p. 365 ; 1~01).

(2) Communication, faite à la Société française ^de Physique, ^{Séance du}

31 novembre 1902.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01903002003601

utilisée par Longden (’) pour préparer ^des résistances en platine,

et par Boas (2) pour déposer, ^dans l’hydrogène ^{raréfié, les métaux}

nobles. J’ai _pu, de mon côté, ^en étudiant le phénomène ^des projec-

tions cathodiques, ^montrer qu’il ^{constitue une méthode très} générale

pour fixer des pellicules métalliques ^{sur un} support conducteur on

isolant (métaux, fibre, ébonite, verre, etc.); ^{en effet, onze métaux,}

ont été jusqu’ici déposés par ^ce procédé, ^l’or, l’argent, ^le platine, ^le palladium, ^le cuivre, ^{le fer, le} nickel, ^le cobalt, le zinc, ^{l’étain et le} bismutli ; ^{et il est} probable que ^la méthode peut s’appliquer à beaucoup ^cl’autres.

FIG. 1.

Les lames de verre métallisées étant les plus intéressantes à étudier, j’indiquerai ^{tout d’abord le} dispositif employé pour les obtenir. Une cloche en verre C ( fiJ. 1~, ^à bords inférieurs rodés., repose ^{sur une} plaque ^en foi-i[e F où elle est scellée à la glu ^1narine..

Par la tubulnre supérieure ^de C passe, ^{à travers un bouchon} de caoutchouc également mastiqué ^{il la} glu, ^{un tube de laiton T relié à}

la trolnpe ^{à mercure. Une} tige ^{de laiton} s’engage ^{dans T et} porte à

sa partie inférieure une lame 11 du métal à déposer. ^{Un tube en}

verre D recouvre la tige ^{et la} partie ^{de T contenue} dans la cloche..

La lame à métalliser V-repose, ^{en face de} 1(, ^{sur un} disque ^d’alurni--

nium A, placé ^{lui-même sur} F. Enfin T est relié au pôle

^{et 1~ ait} pôle + du secondaire d’une bobine d’induction; ^{on a} utilisé, ^{à cet} effet, ^{une bobine du} type ^{Ducretet à} excitateur indépendant; ^{mais il}

(1) Physical ^t. XI, p. et p. 84-94.

(2) Zeitsch1’i(t fün ^t. XIII, p. 563-566.

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est vraisemblable qu’un transformateur quelconque pourrait ^rendre

les mêmes services.

Le réglage de la distance de K à V est important; ^la qualité ^du dépôt ^{obtenu en} dépend essentiellement, ^bien qu’en ^{certains cas un}

bon dépôt puisse ^{être, obtenu} pour des distances très variables ; ^on peut recommander, ^comme règle générale, ^de placer ^{la lame à}

métalliser à 15 rnillimètres environ au-dessous de la cathode.

L’appareil étant ainsi disposé, ^on fait fonctionner la trompe ^{et on}

amène un vite compris ^entre 1/20 ^et 1/100 ^de millimètre ; pllls ^on

fait fonctionner la bobine (avec 5 ^{à 10} ampères ^au primaire) ; ^l’effluve

illumine toute la cloche, ^et la cathode s’entoure d’un espace sombre

(espace ^de Ilittorff) ; ^{mais le vide s’abaisse} par dégagement ^{des gaz}

occlus par la cathode ; ^{il faut} interrompre plusieurs fois le fonction- nement de la bobine en laissant travailler la trompe. ^{Il s’écoule} ainsi, jusqu’à ^ce que la cathode ait été purgée de gaz, ^un temps ^fort variable d’un métal à l’autre, ^mais particulièrement long ^{avec le} platine et surtout avec le palladium ; quand ^{ce résultat est atteint,}

la cathode projette ^{autour d’elle sa} propre substance, ^{dont la} majeure partie ^va s’appliquer ^{sur la lame de verre} qui lui fait vis-à-

vis ; ^{celle-ci se métallise} rapidement, ^{en mème} temps que ^toute la cloche s’échauffe ; ^{on arrête} l’opération quand ^on juge que ^la pellicule déposée présente ^une épaisseur suffisante ; ^{on laisse} refroidir, ^{on fait}

rentrer l’air et on retire la lame métallisée.

=

Les pellicules préparées par ^ce procédé possèdent, suivant la durée de l’opération, ^{tous les} degrés ^de transparence ^ou d’opacité ;

elles possèdent ^{en mème} temps ^le poli spéculaire ^{et sont, en} général,

assez adhérentes pour pouvoir supporter ^{le contact d’un} blaireau, bien que, ^{à cause} de leur minceur extrême, ^{il soit} plus prudent ^de

les épousseter ^à l’aide d’un jet d’air filtré à travers du coton ; ^les

dépôts ^{de fer} paraissent particulièrement tenaces et peu oxydables.

Vus par transparence, ^la plupart ^{des métaux} présentent ^{une couleur}

brune (couleur café) ; le cuivre est nettement vert, l’or d’un bleu

verdâtre, l’argent violet ; examinés par réflexion, ^ils présentent,

surtout du côté _verre, les irisations des lames minces.

L’épaisseur des couches métalliques déposées ^{sur verre} n’est pas

uniforme, ^{comme on} _peut s’en rendre compte ^en les examinant par transparence. ^En général, ^cette épaisseur est ^{moindre au centre et}

suivant certaines lignes voisines des quatre coins de la plaque. ^Cet

effet est particulière nient marqué lorsqu’on emploie ^{des cathodes rec-}

tangulaires ^{de même} dimension que la plaque (4 centimètres sur 5) ;

avec des cathodes circulaires et des lames de verre rectangulaires,

il est beaucoup ^{moins accusé et certains} dépôts ^{obtenus avec ce} dispositif ^ont paru présenter ^une épaisseur presque uniforme.

1,’emploi ^d’un disque ^{de verre} circulaire paraît ^{donner une} régularité plus grande ^encore.

liioe préparant les couches pelliculaires des différents métaux énu- mérés ci-dessus, j’ai été amené à faire certaines remarques utiles ^à

signaler :

1° Les couclles minces de platine et surtout de palladium paraissent ^{ètre dans un état de} distension extrême : une couche de

palladium, parfaitement régulière ^et réfléchissant, ^{examinée au} microscope, ^s’est craquelée ^{et fendillée en} quelques secondes par l’humidité de la respiration ; ^{le même} effet s’est manifesté sur les bords ^d’une lamelle de platine;

2° Une pellicule ^{de cuivre, verte} par transparence, retirée chaude

encore de la cloche où elle s’était formée, ^{a subi une} attération sin-

gulière : ^{elle s’est} transformée peu ^à peu ^{en une} substance très

transparente, ^à peine jaunâtre, qui vraisemblablement était de

l’oxyde ; ^cette transformation, ^{commencée sur les bords,} progressait

vers 1 intérieur par cristallisations arborescentes, ^{mais elle se ralentit}

dès le lendemain et, depuis quatre mois, ^{la lame est restée dans un état}

presque stationnaire, ^laissant inattaquée ^la plage ^centrale, plus

mince que ^{le reste de la} pellicule. ^{A cet arrêt dans} l’oxydation, je ^ne vois, pour l’instant,, qu’une explication vraisemblable, ^c’est _que

l’épaisseur ^{de la} plage centrale du métal était inférieure à la dimen- sion minimum des cristaux d’oxyde ; ^il résulterait de là que ^{le cuivre}

serait lnoins altérable en pellicules ^minces qu’en ^couches épaisses ; je ^me propose de contrôler ^cette hypothèse par l’expérience;

3° Des essais ont été faits et continués pendant sept jours ^pour

obtenir ^un dépôt ^{de carbone avec une cathode} en’aggloméré (charbon

pour balais ^de dynamos) ; ^{on n’a obtenu} qu’une ^{très mince} pellicule, présentant ^{de belles} irisations, ^et soluble dans l’acide nitrique ; ^cette pellicule ^est probablement ^{du cuivre} provenant ^{de la} soudure de la cathode en charbon avec la tige qui ^{sert à la soutenir.}

Quelques ^{essais ont, en outre, été faits avec les} pellicules ^métal- liques obtenues par projection cathodique ; je ^{vais les} rappeler ^briè-

vement : Il Une pellicule ^{de bismuth, munie de deux} prises ^{de cou-}

rant, ^{a été} intercalée dans un pont ^de ~~’heatstone ; ^sa résistance,

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égale ^à 26~,90, ^n’a éprouvé ^aucune variation dans un champ magné- tique ^{de 2250} unités ; si elle s’était comportée comme ^la spirale ^de

Lenard utilisée pour la ^mesure da champ, ^sa résistance aurait dû croître de 1~,4. Il résulte de là que le bismuth obtenu par projection cathodique ^est insensible à l’action du champ magnétique. ^{1B1. Leduc}

avait déja remarqué que le bismuth électrolytique ^{est d’autant} plus

sensible au magnétisme que ^{sa structure} cristalline est plus ^accusée;

il semble donc que le bismuth obtenu par projection cathodique ^soit complètement amorphe ; des essais en vue de lui donner le grain

cristallin _par recuit à 350° dans l’oléonaphte ^ont échoué, ^{le métal} ayant ^été profondément altéré par l’opération;

~?° Les lames transparentes ^de fer, placées normalement au champ,

d’un électro de Ruhmkorff, permettent ^{de constater} aisément l’exis- tence du pouvoir ^rotatoire magnétique. ^Une variation de champ égale ^{à 19-.250 unités a} produit ^{une rotation} positive égale ^{à 1°,~ F~r} (moyenne ^{de 1} déterminations), déduction faite de la rotation due à la lame de verre qui ^{sert de} support ;

3° J’ai fait également ^{sur certains} dépôts transparents des essais que je puis indiquer, ^bien qu’ils ^{m’aient donné un résultat} négatif :

Des lames translucides d’argent ^et de cuivre ont gardé ^{la même}

résistance électrique dans l’obscurité ou à la lumière (image ^d’un

bec Auer) ^{naturelle ou} polarisée. ^D’autre part, deux couches trans-

parentes, ^{l’une de} fer, ^l’autre d’argent, ^{en contact} par leurs bords,

ne donnent naissance à aucun effet photo-électrique, lorsque ^{le con-}

tact fer-argent ^est exposé ^{à la lumière.}

De ce qui précède, ^il paraît résulter que les projections ^catho- diques peuvent, ^{dès à} présent, ^{être utilisées avec} profit ^{dans les la-}

boratoires de physique ^et par les constructeurs d’instruments scien-

tifiques, pour obtenir des dépôts métalliques ^{minces ;} elles viennent

en complément ^{de la} galvanoplastie, ^avec laquelle ^elles présentent quelques analogies. ^C’est pourquoi ^on pourrait donner le nom

d’ionoplastie ^à l’ensemble des procédés décrits ci-dessus pour la

préparation ^{de ces} dépôts métalliques.