Analyse à pression réduite du rayonnement émis par les cellules de grande résistance électrique

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Analyse à pression réduite du rayonnement émis par les cellules de grande résistance électrique

G. Reboul

To cite this version:

G. Reboul. Analyse à pression réduite du rayonnement émis par les cellules de grande résistance

électrique. J. Phys. Radium, 1926, 7 (9), pp.275-288. �10.1051/jphysrad:0192600709027500�. �jpa-

00205264�

ANALYSE A PRESSION RÉDUITE DU RAYONNEMENT ÉMIS PAR LES CELLULES DE GRANDE RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE (1)

par M. G. REBOUL.

Sommaire. 2014 L’auteur a montré qu’un corps de grande résistance électrique, convenablement disposé ^et parcouru par

courant, émet

rayonnement ^{formé de} radiations comprises ^entre l’ultraviolet et les rayons X proprement dits ; ^les premières expériences avaient été faites dans l’air à la pression ordinaire, elles ont été reprises ^à pression réduite dans l’air, ^dans l’hydrogène ^et le gaz carbonique: leurs résultats permettent ^une analyse complète ^du rayonnement.

L’exposé du travail comprend :

1° La description ^des appareils ^et des méthodes employés pour ^mesurer les coefficien ts

d’absorption qui caractérisent les radiations émises.

2° Les résultats obtenus avec l’air, l’hydrogène et le gaz carbonique ^{à des} pressions supérieures ^à quelques centimètres de mercure.

3° Les résultats obtenus à des pressions ^où interviennent, pour les tensions employées,

l’ionisation par chocs et les effets de résonance.

4° La critique des résultats dont les conclusions sont les suivantes : Le rayonnement

étudié comprend : a) ^des radiations formant un spectre ^continu qui s’échelonne, pour les tensions employées, ^{entre des} longueurs ^{d’onde de} quelques dizaines à quelques ^centaines d’angstroms; b) des électrons animés de faibles vitesses, constituant des rayons catho-

diques lents, correspondant ^à des chutes de potentiel variant de quelques ^{centaines à} quelques dizaines de volts ; c) des centres positifs analogues ^à des rayons anodiques ^de

très faible ^vitesse.

1. Introduction.

J’ai publié ^{dans ce} journal (1) plusieurs ^séries d’expériences ^dont

les conclusions étaient les suivantes : quand ^un corps de grande résistance électrique ^{et de}

constitution hétérogène est parcouru par ^un courant, ^{il émet un} rayonnement comprenant

des radiations que leur longueur d’onde situe entre l’ultraviolet et les rayons X proprement

dits.

Les premières expériences furent faites en prenant des feuilles de papier ^comme corps

expérimenté ^{et en} étudiant l’action photographique et l’ionisation qui ^se produisent ^dans

leur voisinage quand ^{un courant} électrique ^{les traverse;} le milieu environnant était de l’air à la pression ordinaire. Ces expériences ^{ont été} reprises ^à pression réduite, ^ce qui ^a permis

d’en augmenter ^la précision et de faire une analyse plus complète ^du rayonnement.

Nous avons montré, ^{M. Bodin et moi} (1), que le phénomène ^{découvert sur des feuilles}

de papier ^se présentait également ^{avec un très} grand nombre de corps, ^en particulier ^{avec de s}

sels agglomérés; pour des raisons de ^commo-

dité, ^au lieu de feuilles de papier, ^{comme sdan}

mes premières expériences, j’ai employé ^{dans ce} qui ^{suit des} pastilles ^{de sel} aggloméré.

La cellule à rayonnement comprend, ^en principe, ^une pastille ^{d’un sel} qui ^{a été d’abord}

finement pulvérisé, puis aggloméré ^à la presse à pastiller. ^La pastille ^{P est} placée ^{entre deux}

électrodes, l’une formée par ^une lame de mé-

tal ~4, ^l’autre constituée par ^une toile métallique ^{B au delà de} laquelle ^se propage ^le rayonnement que l’on peut ainsi étudier. Quand ^{on établit entre A et} B, ^au inoyen ^d’une batterie de petits accumulateurs, ^une différence de potentiel convenable, ^on constate que le gaz situé dans la région ^{X se trouve ionisé.}

(1) Communication faite à la Société Française ^de Physique ^{le mai 992 ~.}

e) Journal de Physique ^{et Le} Radiurn, ^{série t. 3} (i922), p. 20 et p. 342.

(3) ^C. ~., ^t. 179(1924), p. 3 î.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0192600709027500

Le composé, qui ^{forme la} pastille, ^{est un} composé métallique dont la constitution peut

varier à l’infini : dans ce qui ^{suit on a} pris, ^en général, ^de l’oxyde jaune ^de mercure, sauf dans les dernières expériences ^{où on lui a} substitué du carbonate de soude, qui présente ^sur l’oxyde ^{de mercure} l’avantage ^{de se} fatiguer moins vite.

Les radiations émises par la cellule ionisent le gaz qu’elles traversent et sont ominemment absorbables : les expériences qui suivent ont pour objet ^{l’étude de} l’ionisation que produisent ^ces radiations et, ^en particulier, ^{la mesure} de leur coefficient d’absorption

par divers gaz, la connaissance de leur coefficient d’absorption ^devant permettre de calculer leur longueur ^d’onde.

it. fàescription ^de l’appareil.

L’appareil ^est disposé ^comme l’indique ^la figure ^2.

La pastille ^{de sel} aggloméré ^est disposée ^en P, ^entre l’électrode métallique A et l’électrode-

grille B. La chambre d’ionisation est séparée ^de la cellule par l’espace compris ^entre l’électrode-grille n eL la toile métallique ^G. Les connexions avec les batteries de petits

accumulateurs étant réalisées

comme l’indique la figure ~, ^on

voit que l’électrode collectrice E

se trouve protégée ^des charges qui pourraient ^être projetées

par la paslille P ; ^la protection

est due à la différence de poten-

tiel existant entre B et G’, ^cette

dernière est de signe ~ ^contraire

et égale, ^{en valeur} absolue, ^à

celle qui sert à l’extraction dans la chambre d’ionisation. Dans.

nos expériences, ^{cette diffé-}

rence de potentiel ^{était de} plu-

sieurs centaines de volts, ^la

distance entre B et G étant de

quelque millimètres ; aussi n’a-

-

t-on pas à craindre de recueillir à l’électromètre des charges pa- rasites et autres que celles qui

sont dues à l’action du rayonnement ^{sur le} gaz-compris ^{entre E et G.}

La cellule émettrice et la chambre d’ionisation se trouvent placées ^{dans une caisse}

’

métallique ^en communication avec le sol.

Afin de pouvoir faire varier la pression du gaz soumis ^au rayonnement, l’appareil ^est placé ^{sous une} cloche dans laquelle ^une pompe permet de faire le vide. Pour faire varier

l’épaisseur ^{de la masse} gazeuse traversée par les radiations, ^il fallait, ^{tout en} maintenant la

pression constante, pouvoir éloigner ^ou rapprocher l’électrode collectrice E de la grille ^{G en} agissant ide l’extérieur de la cloche; ^{dans ce} but, l’électrode E est portée par ^une tige

filetée t à l’une des extrémités de laquelle ^{est fixé un aimant Tz} s, ^un électro-aimant N S,,

mobile autour de l’axe X Y de l’appareil, ^{entraîne dans son mouvement et} permet, ^{en vissant ou} dévissant la tige t ^{dans l’écrou} F, d’éloigner ^{ou de} rapprocher ^l’élec-

trode E de la grille ^G.

La figure ³ complète ^la figure 2 ^{et montre comment est} disposé l’ensemble de l’appareil;

la figure 4 ^{en est une} reproduclion phutographique permettant ^{de se faire une idée des}

dimensions de ses parties essentielles.

3. Méthodes employées. - Pour déterminer les coefficients d’absorption, ^on peut,

soit maintenir constante la distance entre la grille ^{G et} l’électrode E et faire varier la

pression, ^soit opérer ^à pression ^constante et faire varier l’épaisseur ^{de la masse} gazeuse traversée par les radiations.

a) nléthode : déteî-îiiiiiatioit à variable.

Soit Jo l’intensité du rayonnement

à l’issue de l’électrode B, ^et I, .cette intensité à la sortie de Ci ; V. étant le coefficient d’absorp-

tion moyen des radiations par le gaz qui ^est compris ^{entre B et} G, ^{a étant la distance entre}

B et G, et Pi’ ^la pression du gaz dans l’appareil, ^{on a :}

.

Admettons que le rayonnement, ^dont l’intensité est I, ^{à son} entrée dans la chambre d’io-

nisation, soit tout entier absorbé par le gaz de cette chambre - il suffit pour cela que la distance entre E et G soit suffisante -; admèttons, ^{en outre,} que l’énergie des radiations

Fig. 3. Fig.4.

absorbées serve uniquement à ioniser le gaz; l’intensité ii du courant d’ionisation, produit

entre G et E et mesuré à l’électromètre, ^{nous donnera une} quantité proportionnelle ^{à J10 En} recommençant l’expérience ^{avec une nouvelle} pression p2 peu différente de pi, ^{et sans rien} changer ^{au reste de} l’appareil, ^nous obtiendrons une nouvelle valeur i2 ^de l’intensité du courant d’ionisation, par conséquent ^{une nouvelle valeur} proportionnelle ^à l’intensité h ^du rayonnement qui pénètre ^{à la} pression p2 dans la chambre d’ionisation.

Puisque

, on tire facilement de (t) ^et (2)

Toutes les quantités qui ^{sont dans} le second membre de cette relation sont mesurables

ou données par l’expérience, ^on tire donc aisément les valeurs de 1-t ; ^{dans ce} qui. suit, ^les pressions ^{ont été} exprimées ^en atmosphères, ^et la distance _a, en centimètres.

Remarquons que si ^{nous avons} affaire à un rayonnement monochromatique, les coeffi- cients d’absorption que ^nous trouverons seront constants et varieront peu ^avec la pression.

Si, ^au contraire, ^il s’agit ^d’un rayonnement complexe, les valeurs trouvées pou..r (-L ^doivent

changer beaucoup ^{avec la} pression, ^{car ce} n’est pas toujours ^{la même} partie ^{de ce} rayon-

nement qui ^vient pénétrer ^{dans la chambre} d’ionisation ; quand ^la pression ^{est élevée, seule}

278

la’partie ^la plus pénétrante ^du rayonnement vient dans la chambre ; ^{si la} pression diminue, les radiations plus absorbables y pénètrent ^{à leur} tour, ^on doit donc trouver des coefficients d’autant plus grands que la pression, ^{sous la} cloche, ^est plus faible; ^bien entendu, ^{les coef-}

ficients mesurés ne sont alors que des coefficients moyen.

Dans cette première méthode, ^ce sont les radiations les moins pénétrantes qui ^{se font}

le plus sentir pour différencier I, ^de I, ; ^une partie des radiations les plus absorbables est

~ arrêtée par ^la couche de gaz comprise ^{entre B}

) ^{et G quand la pression est p1, à une pression}

~ ^{p2 C p, elles} parviennent dans la chambre d’ionisation et augmentent ^{la valeur corres-}

Î pondante ^de l ; ^{il s’ensuit} que ^nous obtien-

) drons des coefficients moyens d’absorption trop grands, parce que trop influencés par les

) radiations les plus absorbables du rayon- nement. La figure schématique 5 ^montre

~ l’ensemble du dispositif ^{et fait} comprendre

) ^l’action particulière des radiations les moins

j pénétrantes.

) ^{b) 2} lnéthode : détermination à "pression

constante.

La pression est maintenue cons-

l ^{tante et} égale à p ; ^on fait varier l’épaisseur ^de

) ^{la masse} gazeuse traversée par les radiations, , Soit 100 l’intensité du rayonnement ^{au mo-}

) ment où il pénètre ^{en G dans} la chambre

’ d’ionisation, théoriquement ^il faudrait une

5.

couche de gaz infiniment épaisse pour l’ab- sorber totalement. Après avoir traversé la couche de gaz d’épaisseur 6 comprise ^{entre G} et E, l’intensité du rayonnement ^n’est plus

que 100 e-;;.hp; ^{la masse} gazeuse qu’il ^a traversée dans la chambre d’ionisation ^a donc absorbé

une fraction _7~ du rayonnement telle que :

En faisant les mêmes hypothèses que plus ^{haut, les mesures} des courants d’ionisation faites à l’électromètre donnent des valeurs proportionnelles ^{à 1~.}

Quand ^{on double} l’épaisseur ^{de la masse} gazeuse de la chambre d’ionisation, ^{l’électro-}

-mètrc donne une nouvelle valeur proportionnelle ^{à la} partie 12 ^du rayonnement qui ^{a été}

absorbée dans cette nouvelle expérience. ^{On a :}

De (~) ^et (2), ^{on tire :}

d’où

On connaît b, p ^{et des valeurs} proportionnelles ^à li ^{et à} 1,, ^{il est} donc facile d’en

déduire le coefficient _li.

’

Comme dans la première méthode, ^{si l’on a affaire à un} rayonnement complexe, ^on

trouvera des coefficients d’absorption ^d’autant plus grands que l’on opérera ^à pression plus faible, puisque les radiations les moins pénétrantes ^ne vienent dans la chambre d’ionisa- tion que si la pression ^est suffisamment basse.

Remarquons aussi que ^nous n’obtenons ainsi que des coefficients d’absorption moyens, et que, dans cette deuxième méthode, à l’inverse de la première, ^{ce sont} les radiations les

plus pénétrantes qui ^{se font le} plus sentir pour différencier Î, ^de Ii, ainsi que le ^montre la

279

figure schématique ^6. Cette deuxième méthode donnera~-des- valeurs de _p. trop faibles, puisque ^les radiations les moins absorbables y ^{ont une} action prépondérante. Nous pouvons,

en tout cas, ^nous attendre à ce que les coefficients d’absorption ^{obtenus en} opérant à pres- sion constante soient plus petits que ^ceux que donne la premièreirnéthode.

6.

,

4. Marche des expériences. - Quelle que soit la méthode employée, la détermina- tion des valeurs de Ii ^{et de} /2 ^est délicate, ^{à cause de la} fatigue à l’émission que présentent,

en général, les cellules à rayonnement, Heureusement, cette fatigue ^{.est assez} régulière ^et

l’on peut opérer de la manière suiyante : on suit, ^en fonction du temps, la variation des

charges extraites à l’électromètre en maintenant constante, ^{soit la} pression pi du gaz, soit la

.

distance b des électrodes de la chambre d’ionisation, suivant la méthode employée : ^on

obtient ainsi un fragment de la courbe représentant les variations de J1 ^en fonction ^du temps,

,

puis ^l’on change ^la pression pi en P2 ^ou la distance b en 2b, suivant que l’on emploie ^la première ^ou la deuxième méthode, ^et l’on suit de _nouveau, en fonction du temps, ^{les varia-}

tions des charges extraites à l’électromètre : on obtient ainsi un nouveau fragment ^de

courbe qui ^montre les variations de h ^en fonction du temps ; enfin, ^{on revient à la} pression initialepi ^{ou à} la distance initiale b et on détermine à nouveau les variations de I, ^{en fonc-}

tion du temps : ^le fragment ^{de courbe} correspondant ^{à ces dernières mesures} doit être fa continuation de celui qui correspond ^aux premières ; ^on peut alors, par interpolation,

obtenir les valeurs qu’aurait ^eues l’intensité 1, si l’on avait pu faire la ^{mesure au} moment même oit on faisait celle de /a ; ^on obtient ainsi le rapport I, II., ^sans que la fatigue ^{de la} pastille ^en vienne troubler les valeurs. Les exemples ^donnés plus loin feront mieux com-

prendre cette manière d’opérer.

5. Résultats obtenus pour des pressions supérieures ^{à 5 cm de mercure. -}

: Les résultats indiqués ^{dans ce} qui ^{suit ont} été obtenus par l’une ^ou l’autre des méthodes décrites plus haut, ^en opérant ^{à des} pressions supérieures ^à quelques centimètres de mer- cure et en employant ^des pastilles d’oxyde jaune ^{de mercure} aggloméré à la presse.

a) l1zéthode.

Soit »1

16 cm Hg ^la pressions initiale,

^15-em Hg, ^la pression réduite ; la tension aux bornes de la cellule était.de 850 volts, ^{et le} champ ^extrac- teur, produit par ^une différence de potentiel ^{de 3~0 volts entre} les électrodes de la chambre

d’ionisation, cette dernière différence de potentiel, ^établie également ^entre la cellule et la

grille ^G (voir figure 2), protège la chambre d’ionisation contre toute charge parasite ; ^{la dis-}

tance a qui sépare ^{B et G} gétle 0,5 ^cm

280

Quand ^les charges extraites sont négatives, ^on obtient, ^en fonction du temps, ^les

valeurs portées ^dans le tableau suivant pour les courants d’ionisation ; les nombres de la troisième colonne donnent le temps mis par l’aiguille ^de l’électromètre pour ^se déplacer

d’un angle ^constant correspondant à 100 divisions de l’échelle, ^ils représentent ^{donc des}

valeurs inversement proportionnelles ^aux intensités Ii ^et 12 ^du rayonnement.

Les résultats sont représentés graphiquement par les courbes de la figure ^7.

On voit qu’il ^est facile, ^{sur ces cour-} bes, d’avoir les valeurs de Ii ^et I2 ^cor- respondant ^{au même instant t. Par exem-} ple, ^au temps ti

6,5 n m, ^on obtient ₁₁

d’où il est facile, ^en appliquant ^{la formule}

Fig.7.

donnée plus ^{haut, de tirer ~; on}

trouve _p.

52.

Au temps t2

^{il minutes,}

ce qui donne (1-

^42.

Si. au lieu des charges nésa-

Fig. ^8. tives, ^{on extrait à} l’électromètre

les charges positives, les autres

conditions restant les mêmes, ^on obtient des résultats analogues, consignés ^{dans le tableau}

qui ^{suit et} représentés par les courbes de la figure ^8.

281

Ces résultats donnent, pour le coefficient d’absorption, des valeurs variant de 53, après

7 minutes de fonctionnement de la cellule, ^à 49, après ^un fonctionnement de 11 ,5 ^minutes.

Aux mêmes pressions, ^on retrouve pour ^~, les autres conditions étant les mêmes, ^des

valeurs du même ordre de grandeur; ^en prenant la moyenne de ^ces valeurs, ^on peut ^{se faire}

une idée de la manière dont varie le coefficient d’absorption ^{avec la} pression; ^{on trouve les}

valeurs suivantes.

Ces résultats sont représentés graphiquement par la courbe 1 de la figure 9; ^le coefficient

d’absorption augmente ^{donc très}

nettement quand ^la pression s’abaisse ; ^la deuxième méthode ¹

nous donnera des résultats ana-

logues ; ^ils s’expliquent ^{en ad-}

mettant que la cellule émet ^un

rayonnement complexe, ^com- prenant ^un grand ^{nombre de 1}

radiations formant en quelque

sorte un spectre ^{continu. Aux} pressions relativement élevées,

ce sont les radiations les plus pénétrantes qui viennent faire sentir leur effet dans la chambre d’iouisation et l’on obtient des coefficients d’absorption ^faibles.

Quand ^la pression diminue, ^des

radiations plus absorbables viennent, elles aussi. dans la

chambre et le coefficient d’ab- Fig. ^9.

sorption moyen augmente.

Si ce raisonnement est exact, ^en rapprochant la chambre d’ionisation de la cellule

282

.

émettrice, c’est-à-dire en diminuant a (voir fig. 2 ^et 5), ^on doit constater que les radiations

pénétrant dans la chambre d’ionisation sont plus absorbables et, par conséquent, ^{oal doit}

trouver des coefficients d’absorption plus grands. C’est bien ce que ^moiitrent les résultats

suivants, qui ^ont été obtenus pour ^une distance a

4 mm au lieu de a = 5 comme

plus ^haut.

Ces résultats sont représentés graphiquement par la courbe II de la figure ^9.

Signalons aussi que, lorsque la tension à la cellule augmente, le coefficient d’absorption diminue, ^{comme si le} rayonnement émis par la cellule était alors plus pénétrant.

Ainsi, ^{avec une cellule} d’oxyde ^{de mercure,} pour ^une distance a --_ ~ _mm, on obtient les valeurs suivantes :

b) ^{Deuxiènle 1néthode.}

Pour éviter les inconvénients provenant ^{de la} fatigue ^{à l’émis-}

sion présentée par les. cellules, ^on opère d’une manière analogue ^{à celle} qui précède : ^on suit, ^en fonction du temps, ^les variations de l’intensité du courant d’ionisation pour deux

positions différentes de l’électrode collectrice : cela permet, ^{comme on l’a} vu plus haut, ^de

déterminer sans ambiguïté ^le rapport des intensités des courants d’ionisation à un instant donné et, par suite, de déduire la valeur du coefficient d’absorption indépendamment ^de

tout phénomène ^de fatigue.

Les courbes de la fi- gure 10 représentent, ^à

titre d’exemple, ^{les résul-}

tats obtenus à la pression

de 6,5 ^cm tlg ^{avec une} pastille d’oxyde ^{de mer-}

cure sous une tension de 1 040 volts ; la courbe 1 donne les variations de 11I ^en fonction du temps quand l’électrode collec- trice E est à une distance b

3,08 ^{mn de la} grille G, la courbe II correspond

à b

6,16 ^{mm. On en} déduit, pour le coefficient

d’absorption, ^{la valeur}

¡J~

59 après 7 ^{minutes et}

demie de fonctionnement de la cellule et v

⁵⁵ après ^un fonctionnement de 12,5 ^minutes.

283 Le tableau suivant donne les valeurs de ;i ^{obtenues aux diverses} pressions par cette deuxième méthode.

°

Si on compare ^ces résultats à ceux qu’a ^{donnés la} première méthode, ^on voit que leurs

valeurs sont plus petites que

celles que l’on avait obtenues antérieurement ; nous avons

indiqué plus ^{haut les raisons}

pour lesquelles ^{il doit en être}

ainsi.

La figure ¹¹ représente les

variations de li. ^en fonction de la pression. La courbe poin-

tillée correspond ^{aux valeurs}

trouvées par la première ^mé-

thode.

D’après les résultats don- nés par les deux méthodes, ^les

valeurs du coefficient d’absorp-

tion moyen varient de 200 à

10 quand ^la pression passe de Fig. ^{t ~ .}

5 cm Hg à 76. Aux pressions

inférieures à 5 cm Hg, ^les valeurs que l’on trouve pour > augmentent ^{encore et} atteignent

400 ou 500 ; mais, ^{dans ce} cas, lé phénomène ^se coinplique, par suite de l’ionisation par chocs et des effets de résonance, aussi réservons-nous le cas des pressions inférieures à

quelques centimètres ; nous verrons d’ailleurs qu’il ^nous permettra ^{de faire une} analyse plus complète ^du rayonnement émis par ^nos cellules.

6. Expériences ^avec l’hydrogène ^{et le} gaz carbonique. - ^Les expériences ^sont

conduites de la même manière que dans l’aii, ^ce dernier gaz étant remplacé dans la cloche par de l’hydrogène ^ou du gaz carbonique.

Les résultats trouvés sont analogues ^{à ceux} qui ^{ont été} précédemment obtenus : le coefficient d’absorption augmente quand ^la pression ^{de l’un ou} l’autre gaz diminue.

a) ^Dans l’hydrogène, pour ^une même pression, les valeurs que l’on trouve pour P. ^sont relativement grandes c’est l’inverse de ce que l’on s’attend à trouver, puisque l’hydrogène

est moins absorbant que l’air pour toutes les radiations. Cette anomalie s’explique ^{en admet-}

tant que le rayonnement ^{de la cellule est} formé d’un grand ^{nombre de} radiations, ^la présence

de l’hydrogène produit ^{un effet} analogue ^à celui que produisait dans l’air une diminution de pression, les radiations très absorbables font sentir leur effet dans l’hydrogène ^{à une}

distance de la cellule plus grande que celle à laquelle elles s’étendent dans l’air, il s’ensuit que les coefficients d’absorption que l’on obtient dans le premier gaz ^sont plus grands que

ceux que l’on croyait ^{trouver ; à une même} Dression, ^{ce ne sont} pas les mêmes radiations

-

qui pénètrent dans la chambre d’ionisation, suivant que l’appareil contient de l’air ou de

l’hydrogène, ^{d’où ces résultats} d’apparence contradictoire.

Les valeurs du coefficient d’absorption moyen pour l’hydrogène, quand ^la pression

passe de 30 ^cm Hg à 2,5 ^cm Hg, varient de 120 à 3,5.

281

b) Dans le gaz carbonique, ^au contraire, pour ^une même _pression, ^on trouve des coeffi- cients d’absorption plus petits que ^ceux que l’on ^a obtenus dans l’air; ^{il se} produit ^{un effet}

inverse de celui qui ^a été constaté dans l’hydrogène ^{et on} peut l’expliquer de manière ana-

logue ; ^la présence du gaz carbonique arrête, ^{dans le} voisinage ^{de la} cellule, les radiations les plus absorbables, ^{et les} mesures ne portent que ^sur les radiations les plus pénétrantes,

c’est pourquoi ^{on trouve des} coefficients_ relativement plus petits que ^ceux que l’on obtient dans l’air ; l’introduction de gaz carbonique ^dans l’appareil produit ^le même effet qu’une augmentation ^{de la} pression ^{de l’air, aussi ne} peut-on opérer qu’à pression fort réduite.

Les valeurs trouvées pour le gaz carbonique varient de 60 à 170 quand ^la pression passe de 8 à 2,5 ^cm Hg.

7. Conclusions tirées de ces premiers résultats. -- M. Holweck a montré que le coefficient d’absorption était lié à la longueur d’onde par ^une relation de la forme :

p étant la densité du milieu, ^et fi, ^un coefficient qui, ^{dans le cas de} l’azote, ^est égal à 0,7 et,

dans le cas de l’axygéne, ^à 0,9; les formules seraient valables au moins jusqu’à ^{140 A. Nous}

pouvons donc admettre que le coefficient d’absorption par l’air est lié à la longueur ^d’onde

par l’équation.

°

t

qui ^nous permettra de calculer les longueurs ^d’onde des radiations émises par les cellules de résistance.

Pour ~

500, la formule précédente ^donne .),1- ¹⁸⁵ 1, ^et pour v

10, 1’2 2 _-_ 40 À;

comme les coefficients d’absorption trouvés varient de p.. - 10 ^{à ~. _ il faut en conclure}

que les radiations comprises ^{dans le} rayonnement s’échelonnent de 40 à i90 À et certaine- ment au delà de ces valeurs, ^car les coefficients que nous avons mesurés ne sont que des coefficients _moyens.

Dans l’hydrogène, les valeurs de p ^{variaient de} 3,5 à i~0 ; ^en appliquant ^{la formule}

que M. Holweck ^a donnée pour ^ce gaz, ^on trouve que les longueurs ^d’onde s’échelonnent

encore entre 50 et 540 ~.

°

Enfin, signalot1s que M. Bodin ^a déterminé, pour le celluloïd, ^les coefficients d’absorp-

tion du rayonnement émis par des cellules identiques ^aux précédentes ^et que ^ses résultats, comparés ^{à ceux} qu’a publiés ^M. Holweck, l’amènent à conclure à l’existence de radiations de mêmes longueurs d’onde que les précédentes.

De cet ensemble de faits, ^nous pouvons conclure que le rayonnement comprend ^des

radiations dont les longueurs ^d’onde s’échelonnent entre quelques dizaines et quelques ^cen-

taines d’angstrums; ^les expériences qui ^{suivent nous amèneront} indirectement aux mêmes conclusions.

8. Expériences ^{à des} pressions inférieures à quelques centimètres de mer- cure.

Supposons d’abord que le pôle négatlf de la batterie d’accumulateurs, qui ^{sert à}

faire passer le courant dans la pastille, soit relié à l’électrode A de la cellule (voirfig. 12),

son pôle positif ^{étant à} l’électrode-grille ^{B et au sol.} Quand ^le champ extrateur de la chambre d’ionisation est nul (il en est alors de même du champ antagoniste établi entre B et G), ^on

constate que l’électromètre ^accuse des charges négatives, ^comme si des électrons ou des centres chargés négativement ^étaient projetés par la cellule.

Pour fixer les idées, _supposons qu’il y ait ^sous la cloche une pression ^{de 6 cm} Hg;

faisons croître le champ extracteur entre G et E, ^le champ ^{entre B et G croît} aussi, ^les

charges mesurées à l’électromètre se mettent d’abord à augmenter, puis, pour ^un champ

285

convenable, atteignent ^une valeur limite : on arrive au courant de saturation; mais si l’on lait toujours ^{croître le} champ extracteur, ^on

constat> que les charges ^{mesurées se mettent}

à augmenter rapidement ^{si la} grille G est po-

sitiye, ^alors qu’elles ^ne changent pas si ^cette

grille ^est négative. Ces résultats sont repré-

sentés graphiquement par la courbe de la

figure ^{9 3.}

Cette anomalie, présentée par les charges

-

extraites, s’explique ^{en faisant} appel ^{à la}

’

notion de potentiel d’ionisation. S’il y ^a des électrons émis par la cellule, quand ^{G est} positif, ^le champ qui ^{existe entre G et B} joue

le rôle de champ accélérateur pour les élec-

trons issus de la pastille; ^{si ce} champ ^{est n}

FI il. 12.

suffisant, ^le potentiel d’ionisation pourra être rig. ^12.

atteint pour ^ces électrons, ^d’où production

d’un rayonnement électromagnétique qui ^viendra augmenter ^les charges extraites, ^{soit en}

ionisant directement le gaz compris ^{entre G et} E, ^{soit en} produisant, ^sur la lame métal-

Fig, 13.

liqueE, des ^effets photoélectriques. Si, ^au contraire, ^la grille ^{G est} négative, ^{rien de} pareil

ne peut ^se produire.

Pour une pression ^{de 6 cm} Hg ^{et une} tension à la cellule de 1080 volts, la résonance commence à se produire quand il y a, entre G et B, ^une différence de potentiel ^d’environ

950 volts, la distance entre ces électrodes étant de 3 mm.

Admettons la valeur approximative de 10 volts comme potentiel d’ionisatioli de l’air : c’est la tension minimum que l’électron doit parcourir librement pour que ^sa force vive soit telle qu’au monlent de ^{la rencontre avec} une molécule, cette dernière perde ^{un de ses électrons.}

Or les électrons, conformément à la théorie cinétique des gaz, possèdent ^un libre parcours

286

moyen égal ^{à 4} y 2 fois le libre parcours moyen des molécules gazeuses elles-mêmes : ^dans l’air à une pression ^{de (~ cm} Hg, ^la valeur du chemin moyen que parcourt ^{un électron sans}

rencontrer de molécule est donc :

si la tension aux extrémités de ce chemin est de 10 volts, ^{il faut} nécessairement _{que le}

champ accélérateur ait une valeur, ^en volts par millimètre,

Gommera distance entre G et B est de 3 _mm, la résonance exige, ^{entre ces} électrodes,

une différence de potentiel d’au moins 476 X 3

1428 volts ; or, l’expérience montre que le

potentiel d’ionisation est atteint quand ^cette différence de potentiel ^{est d’environ 950} volts,

~

Fig.14.

il faut donc admettre que les électrons émis par la cellule étaient déjà animés d’une vitesse

correspondant ^{à une} tension de f428 - 950 == 478 volts pour les plus rapides ^{d’entre eux.}

Naturellement, ^en diminuant la pression, ^le phénomène ^se produit pour des tensions

plus faibles. Par exemple, ^{sous une} pression ^{de 2 cm} Hg ^{et une} tension à la cellule de 880 volts, ^les charges extraites sont représentées, ^en fonction du champ extracteur, par la courbe de la figure 14. En faisant le même raisonnement que tout à l’heure, ^on trouve que les électrons lancés par la cellule ont ^une vitesse correspondant ^{à environ 200 volts.}

Enfin pour ^une pression ^{de 3 mm} Hg (fig. 15) ^{et une} tension à la cellule de 450 volts,

on obtient, pour ^ces électrons, des vitesses correspondant ^{à une} soixantaine de volts.

Tout se passe donc ^comme si le rayonnement ^{de nos cellules} comprenait, ^{en même} temps que des radiations de longueurs ^d’ondes déterminées, ^des corpuscules négatifs ^dont

les vitesses varient avec la tension à la cellule et correspondent à des tensions comprises

entre 50 et 500 volts quand la tension à la cellule passe de 450 à 1080 volts.

Si ceci est exact, ^on doit, ^en opérant ^{à très basse} pression, pouvoir déterminer la

vitesse des électrons émis par la cellule ; il suffit de charger ^la grille ^G négativement ^et

287

d’établir, ^{entre B et} G, ^une tension suffisante _pour que les électrons ^ne puissent ^franchir

cette dernière : cette tension renseigne ^sur la vitesse avec laquelle les électrons sont lancés par la pastille. ^{Comme on le voit sur} les courbes de la figure 16, obtenues à une pression

Fig. ^15.

de 0,02 ^mm, la tension antagoniste dépend essentiellement de la tension à la cellule : pour

une tension à la cellule de 400 volts, ^{les électrons} sont arrêtés par ^une vingtaine ^{de volts}

1

Fig. ’i 6 .

pour 406 volts, ^{il en faut une} quarantaine, ^et pour 412, près ^de 200 ; pour des tensions cellule supérieures ^{à 450 volts, on} n’arrête pas complètement ^les électrons, même pour des tensions antagonistes de 450 volts. La vitesse des électrons émis augmente ^{donc très} rapi-

dement avec le champ.

288

9. Emission de centres positifs.

Quand ^le pôle positif de la batterie qui’ ^fait

passer le courant dans la cellule est relié à A, ^le pÛle négatif ^{étant à} l’électrode-grille B, ^on constate qu’il y ^a projection, dans le milieu environnant, de centres chargés positivement ;

en opérant ^{à basse} pression, ^on peut déterminer, ^comme pour les électrons, ^{la tension} antagoniste susceptible ^{de les} arrêter, ^{cette tension} renseigne ^sur la vitesse avec laquelle

ces centres positifs ^{ont été} projetés; ^{on trouve encore} des tensions variant, suivant la ten- sion à la cellule, ^de quelques dizaines à quelques centaines ^de volts.

10. Mécanisme de l’émission du rayonnement ^des cellules de résistance. -

Il résulte de ce qui précède que le rayonnement émis par ^nos cellules comprend : ^d’une part,

des radiations de longueurs d’onde variant de quelques dizaines à quelques ^centaines

d’angstrÜms; ^d’autre part, suivant le sens du courant qui passe dans la cellule, ^des _rayons cathodiques ou’ des rayons anodiques ^{de faible} vitesse. Ou peut ^{se demander} quel ^{est le}

’

mécanisme de cette émission et s’il n’y ^a pas de relation ^entre les électrons projetés par la cellule et les radiations qu’elle ^émet.

Un de mes élèves, ^M. Bodin, ^{a montré} (’) que, pour les pastilles ^{de sel} susceptibles

d’émettre un rayonnement, ^{il y a} formation, ^{dans le} voisinage immédiat des électrodes à l’intérieur du sel, d’une chute de potentiel qui peut, suivant la tension à la cellule, ^{varier de} quelques dizaines à quelques centaines de volts. Les électrons prennent, dans cette couche de très faible épaisseur ^{où l’e} champ ^{est très} intense, des vitesses qui correspondent, ^suivant

la répartition de leurs chocs sur les molécules, ^{à des} tensions variant de 0 à quelques ^cen- .taines ^de volts; ^une partie ^{de ces électrons} s’échappent dans le milieu environnant, ^{ce sont}

ceux que ^{nous avons} étudiés dans la deuxième partie ^{de ce} travail ;, ^les autres sont arrêtés par collision ^avec les molécules du sel et provoquent l’émission de radiations. Les fré- quences ^v de ces radiations doivent être liées aux vitesses des électrons v et aux ^{chutes de}

potentiel ^aux électrodes Y par la relation du quantum

Pour V = 30 volts, ^cette relation donne une longueur ^{d’onde A}

⁴⁰⁰ À, ^et pour V= 400 volts, ^1...

³⁰ À ; ^{ce sont bien là les valeurs} que ^{nous a} données la première partie

des expériences.

En outre, ^l’on comprend qu’une augmentation de la tension à la cellule, ^{en faisant}

croître la chute de potentiel ^aux électrodes, ^soit accompagnée ^d’une augmentation ^{de la}

vitesse de projection des électrons et d’une diminution du coefficient d’absorption ^des

radiations correspondantes.

Le mécanisme de l’e1111sS1011 du rayonnement des corps de grande résistance électrique présente ^{une certaine} analogie ^avec celui de l’émission des tubes à gaz raréfiés ; ^en outre,

nos cellules ont quelque ressemblance avec un corps qui serait rendu artificiellement radio-

actif, mais dont les rayons 1 seraient excessivement peu pénétrants ^{et dont} les rayons ^a et

apuraient des vitesses extrêmement faibles.

,

Signalons, pour terminer, que les cellules de grande résistance électrique ^{donnent le}

moyen d’obtenir des rayons cathodiques ^{de faible} vitesse, comme ceux qu’émettent ^les

corps incandescents, ^et qu’il parait possible, par l’emploi de tensions beaucoup plus élevées,

de leur ,faire produire des rayons de pouvoir pénétrant notablement plus grand que ^ceux dont il a été question plus haut; quelques tentatives dans ce dernier sens nous ont déjà

donné des résultats intéressants.

(1) Bulletin de la Société française ^de Physique, séance du ler mai 192~, p. GO S.

Manuscrit; reçu le 31 mai t926.