Contribution à l'étude de l'ionisation par choc

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Submitted on 1 Jan 1919

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Contribution à l’étude de l’ionisation par choc

Bianu

To cite this version:

Bianu. Contribution à l’étude de l’ionisation par choc. Radium (Paris), 1919, 11 (7), pp.195-197.

�10.1051/radium:01919001107019500�. �jpa-00242645�

MÉMOIRES ORIGINAUX

Contribution ^à l’étude de l’ionisation par choc

Par BIANU

[Faculté des Sciences de Paris. laboratoire de Mme Curie].

En étudiant l’ionisation de la vapeur d’eau par les rayons ^{2L du} polonium 1 ^{et en traçant} la courbe de saturation j’avais remarqué ^{un désaccord entre les}

résultats théoriques ^{et les résultats} expérimentaux.

Dans le présent ^travail je ^{me suis} proposé ^d’étudier

le phénomène ^de l’ionisation par choc ^entre deux

plateaux parallèles, dans l’air et dans le cas de la vapeur d’eau. Les résultats des diverses expériences

ont été comparés ^{à la théorie} de l’ionisation par choc

développée ^{par M.} Townsend2. Désignons par ^no le nombre d’ions (répartis uniformément) produits ^entre

les plateaux par ^{une cause ionisante} quelconque; par

n le nombre total d’ions (nu ^{+ les ions} produits par

choc); par l l’écartement ^entre les deux plateaux ^et

par ^x le nombre d’ions produits par choc (et supposés identiques ^aux autres) par ^un ion négatif ^{sur un} par-

cours de 1 cm.

Le nombre d’ions contenus dans une couche d’épais-

seur dx, supposée ^à la distance ^x de l’électrode posi- tive, ^sera no l ^dx; clx étant très petit ^on peut ^admettre

que ^ces ions produisent ^d’autres par choc seulement

sur le trajet ^{x, de sorte} que le nombre d’ions _reçus par le plateau positif’ ^{sera3 :} no l dx eax ^{et le nombre}

total d’ions sera donné par :

il

est donné par la courbe du courant en fonction de n0

la différence de potentiel ^{entre les} plateaux ^{et de la}

relation (1)n no= eal-1 al on déduit la valeur de oc en

fonction de la tension en volts _par cni .

La relation (1) s’appli4ue ^{donc dans le cas de deux}

1. B. BIANU, I,P Radium. 9 1914) ^tw.

2. J. S. TOWNSEND. Tho theory of vomisation of Gases by

collisions.

5. En effet admettons que ^les ions négatifs prcvtpnnpnt

seulement de la surface d’un des plateaux ^{comme dans le cas}

d’un plateau trappe par la lumière ultra-violette et si une

section située à la distance x dl’ ce plateau ^{est traversée} par ^Il iuns, celle atuée à la distance .r+d.r ^{sera traversée} par ^n-dn

ou dn=nadx, d’après ^la définition même de x. Un en -le-luit par intégration que le nombre d’ions reçus par le plateau positif ^est égal ^{a rtoext, 1’0 etant} le nombre d ions ems par ^li plateau négatif ^et t la distance entre les deux*plateaux.

En remplaçant ^no par no l ^{d.T et} 1 (Jar ^{.l flH ohtient :} no l d r ^ex.

plateaux parallèles ^el lorsque l’ionisation est uniforme.

Cette relation s’applique aussi dans le cas d’une ioni- sation uniforn1e suivant les lignes ^{de force du} champ

et en général lorsque ^dans chaque plan parallèle ^aux plateaux ^{le nombre d’ions est le même.}

Pratiquement ^on peut ^{réaliser ces} conditions en

employant ^{comme cause} ionisante les rayons X ^ou

les rayons émis par les corps radioactifs.

Si l’on se sert des rayons z, par exemple, ^{il faut}

les canalispr dans la direction des lignes ^{de forces et}

dans ce cas il faut que le commencement de la courbe de Bragg ^se trouve entre les plateaux, ^ou les canaliser dans une direction parallèle ^aux plateaux. ^{Dans les} expériences que j’ai ^faites, j’ai employé ^{cette dernière} disposition.

L’appareil ^se compose donc de deux plateaux, ^l’un

A qui par intermédiaire de la tige ^{H et la} pièce ^{E, est}

mis en communication avec une des paires ^{de cadrans}

d’un électromètre et l’autre Ut chargé ^{à divers} poten-

tiels par la batterie V. La tige ^{H est isolée du couvercle}

Fig. ^1,

D (lui ^{est au sol,} par la pièce ^en ambre C. Le tube T

protège ^{E contre} l’eau du bain (lui ^sert à chauffer

l’appareil. ^t’t par la pression qu’il ^exerce sur le cuir b fixe l’anlbre C et empêche l’eau d’entrer a ! intérieur.

Le plateau ^{B est fixé sur D à} l’aide des colonnes

l’B ambre non dessinées sur la fi et la ten-

sion y ^{est amenée} par ^un disposittf analogue ^au pre- cédent pas dessiné non plus.

Autour du plateau ^{A on remarque} l’anneau de garde G et on 1 sur le plateau B de l’utilisateur qui

canalise les rayons ^a émis par ^la laine polomifère ^P.

Puur les tubes T1, ^et manoeuvrant les pinces ^7’:1

et t2 ^un petit ^mettre l’intérieur de

l’appareil ^{soit avec la} trompe ^{à soit lue}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01919001107019500

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réservoir a eau R. I,es surfaces des plateau ^{A et B}

ont été rendues aus;1 parallèles que possible ^{et la}

distance entre eux était de 0.195 mm.

A l’aide de cet appareil ,j’ai ^{fait des} expériences

Fig. 2.

alternativement dans l’air et dans la vapeur d’eau

(saturante), ^{et en} appliquant la relation (1) ^{aux courbes}

obtenues j’ai déduit pour chaque pression p ^{les valeurs}

de a en fonction de X (la ^{tension en} volts par cm.)

Sur les Heures ^{2 et 5 on} voit les courbes donnant-

a p

en fonction de X p et _j’ai choisi les pressions telles que

ces courbes soient la conti- nuation des courbes données par M. To,vnsend. Les valeurs données par M. Townsend sont

indiquées ^{par des} points diffé-

rents et ils sc trouvent aux er- reurs d’expériellces près ^sur

les courbes données par ^mes

expériences.

La forme de la fonction

a p =f(X p) ^{a été} donnée aussi par M. Townsend ^et de la manière suivante : considé-

rons en général ^un gaz ^sous la pression p ^et soit Y la chute de potentiel ^le long ^{du libre}

parcours d’un ion nécessaire pour que celui-ci acquière ^une

vitesse suffisante pour pou-

voir ioniser. y étant le Iihrp parcour, ^on V

a y-

On suppose que ^toute l’énergie 3cfluisc par 1 Ïon

en mouvement est absorbée par le choc de ^sorte qu’il

commence son nouveau chemin avec une vitesse nulle.

A cau·e de la répartition ^au hasard des molécules, il y ^{aura nn} nombre ii dl’ libre parcours par centimètre

plus grands ^{que y et} le nombre des collisions pro- duites en parcourant ^{les éléments} cly ^des parcours jj ⁺ dy ^{sera - dll =} kndy, k ^{étant une constante.}

Par intégration ^{on a :} u = C e-ky où C=Np, ^et qui représente le nombre total de collisions sur un

parcours d. un centimètre dans ^un gaz ^sous la pres- sion p, ^{et en} même temps le nombre des parcours

plus grands ^{que y = o. On y a mis en} évidence N qui

est le nombre des collisions par centimètre et par

conséquent le maximum de « à la pression ^{de 1 mm.}

de mercure.

« dans un gaz a la pression p, étant par définition le nombre d’ions produits par centimètre ^sera donc

égal ^{à n, et on} peut ^{écrire «} = Np ^e-ky.

On trouve la valeur de k en remarquant que la

somme des libres parcours compris ^entre y ^et y + dy

est

ydn ^et que la somme de tous les parcours le

long ^d’un centimètre est égale ^{à 1, donc :}

- fydn = f:Npkye-kY ^{= 1, ce qui donne lc = Np}

et par conséquent : ^{a p=} N- Npy ^or y =V X ^{d’où la}

relatIon (2) a p = Ne -NpV X.

Les valeurs de 1 déduites de la relation (1) ^{ont été} comparées ^{aux valeurs} données par la relation (2) ;

l’accord est parfait pour des valeurs de- plus grandes

Fig. ^3.

que 300 dans le cas de l’air et de la valeur d’eau.

Les tableaux 1 et Il iudiquent les résultats olltelllls et on remarque que le désaccord ÙliB ient de plus ^en plus gralld pour des petites ^{valeurs de} X p.

p

(tn pourrait expliquer ^{ce désaccord en admettant} l’hy pothèse ^{de M. Townsend.} (lui suppose (lue l,::rsque

la de l’ion e,,-t l’lus petite que la vitesse i)é(es-

197

Tableau I.

Air - N = 14.6 V

25.0.

Tableau II.

Vapeur d’eau N 129 V 224

Tableau III.

saire pour ioniser, les chocs n’absorbent qu’une petite

fraction de l’énergie, ^{de sorte} que la vitesse initiale

correspondante ^{au libre} parcours suivant ^est différente de zéro.

On remarque ^sur les tableaux 1 et 11 que dans le

cas de la vapeur d’eau ^les valeurs de - trouvées par

expérience s’écartent des valeurs données par la rela- tion (2) beaucoup plus que dans le ^cas de l’air. Le tableau III indique ^les rapports ^entre les valeurs

expérimentâtes ^et les valeurs calculées.

Si on port,. ^en abscisse le pontentiel ^{en volts par}

ecntilnètrc nécessaire pour que l’ionisation par ^choc

commence pratiquement, ^{et en} ordonnées les _pres

sions correspondantes ^{ou trouve} pour l’air ^nu’ droite et pour la vapeur d’eau une courbe concave vers l’axe des pressions. ^La figure 4 ^nous indiqua ^{(t’’’’ deux}

courbes. D’âpre ^ce résultat il faut admettre qu’tin

facteur dépendant ^{d’’ la} pression intervient dans le

phénomene de l’ionisation par (in’c, ^{(,)nl -f}

obligé d’augmenter LI temperature pour

pressions ^{dans Lt} vapeur d’eau, il pourrait ^se

faire que ^ce soit UI iiii effet thermique, tlui ^diminue-

rait

vapeur d’eau.