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Spectrographe à réseau dans le vide pour l’ultraviolet de Millikan et les rayons X (réseau sous incidence
tangentielle)
Jean Thibaud
To cite this version:
Jean Thibaud. Spectrographe à réseau dans le vide pour l’ultraviolet de Millikan et les rayons
X (réseau sous incidence tangentielle). J. Phys. Radium, 1927, 8 (1), pp.13-24. �10.1051/jphys-
rad:019270080101300�. �jpa-00205276�
SPECTROGRAPHE A RÉSEAU DANS LE VIDE POUR L’ULTRAVIOLET DE MILLIKAN ET LES RAYONS X
(réseau sous incidence tangentielle)
par M. JEAN THIBAUD.
Laboratoire de Recherches physiques sur les rayons X.
Sommaire. 2014 La spectrographie des ondes les plus courtes de l’ultra-violet, celles qui forment le passage vers le domaine des rayons X, n’a été réalisée jusqu’ici, par enregis-
trement photographique, que par Millikan. L’auteur expose la théorie du réseau tangent,
nouveau mode d’emploi qui accroît considérablement le pouvoir dispersif de cet instru- ment, et lui a permis d’obtenir la diffraction directe des rayons Rontgen et, par suite,
une mesure absolue de leur longueur d’onde
Le spectrographe à vide pour l’ultraviolet, construit par l’auteur sur le même principe,
est évacué au moyen d’une pompe moléculaire ; il comporte une source à étincelle condensée, deux fentes collimatrices et un support à vis calantes pour le réglage du réseau tangent.
L’instrument utilise soit un réseau sur verre à 200 traits par millimètre et une
plaque d’enregistrement photographique ordinaire sensibilisée par une couche d’huile
fluorescente, soit un réseau de Rowland avec plaque Schumann. Il est établi que le verre
a un pouvoir réflecteur plus élevé que le métal speculum pour toute longueur d’onde infé- rieure à 500 Å. Les éléments suivants : carbone, magnésium, aluminium, fer, cuivre.
platine furent utilisés comme électrodes. Sur un même cliché, la totalité du spectre, de 6 000 à 140 Å, est enregistrée, ce qui est précieux pour l’étalonnage des raies nouvelles.
Un spectre d’étincelle du cuivre, particulièrement étudié, est reproduit. Il est obtenu avec le réseau à 200 traits et une distance focale de 13 centimètres. Ce spectre est plus dispersé que ceux des auteurs américains pour les radiations inférieures à 200 Å. Enumération des raies extrêmes. Concordance avec les données de Millikan. Mise en évidence de raies nouvelles dans l’extrémité ultraviolette du spectre du cuivre.
i. Introduction. - Spectrographie de ultraviolet et des rayons X de
grande langue2cr d’onde.
-La suppression de l’absorption intense des radiations les plus
courtes de l’ultraviolet par l’oxygène de l’air, en opérant dans le vide, et l’emploi de plaques presque dépourvues de gélatine ont permis à V. Schumann d’étendre le spectre
ultraviolet jusqu’à t 300 ~. En dessous de cette longueur d’onde, limite de transparence
des prismes de fluorine, des progrès n’ont pu être réalisés qu’en utilisant des spec,tro- graphes à réseau dans le vide, comme le firent Lyman, ~ic Lennan, et enfin Millikan et ses
collaborateurs. Je ne parlerai que des recherches de ces derniers, qui portèrent la limite spectrale de l’ultraviolet jusqu’aux environs de 1501, c’est-à-dire dans le domaine des rayons X de grande longueur d’onde, et qui serviront de point de comparaison à mes
résultats.
Millikan utilisait, comme source, une étincelle à haute tension produite par la décharge
d’une batterie de condensateurs dans le vide même du spectrographe (fl)-1 mm 1Ig). Les
réseaux concaves employés avaient été établis par Millikan et Fred Pearson, avec la
célèbre machine à réseau de Michelson, dans le Ryerson Laboratory de Chicago. Le nombre
des traits variait de 300 à 1 100 par millimètre. Millikan obtint les résultats les meil- leurs avec un réseau de 500 traits et une distance focale de 835 mm. Les spectres sont
sensiblement normaux, fait qui permet l’étalonnage par une interpolation linéaire au
moyen des raies connues de l’aluminium 1854,7 et 1 86~,71. L’n très bon contrôle résulte de la comparaison des mesures des raies principales dans plusieurs ordres. Avec ce dispositif,
Millikan el ses collaborateurs Bowen, Sav-yer, Shallenberger (’), parvinrent à étudier le domaine ultraviolet jusqu’à 141 Â pour l’aluminium; 200 et 271 A, pour le nickel et le
(1) Proc..Yaf. Acad. Se., t. 7 (1921). p. 289 eu Pligs. Pev., t. 23 (~924), p. 1.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019270080101300
14
fer; 316 et 360 À, pour le zinc et le carbone, etc., et à identifier les raies L émises par les atomes légers (raies L x du sodium, du magnésium et de l’aluminium à 372, ’t, 232,2, 144,3 À).
Par ailleurs, de nombreuses recherches ont été faites pour combler la lacune entre les rayons X et l’ultra violet extrême en étendant le spectre de rayons X vers les grandes lon-
gueurs d’onde. Mais à cause de la limitation imposéé par la valeur des distances réticu- laires cristallines (environ 10-7)@ l’étude des spectres de rayons X au moyen des cristaux n’avait guère dépassé 10 ~. Récemment, Thorecus (1), utilisant les plans réticulaires formés par l’orientation de l’acide palmitique sur une lame de verre 3~,B 1), a pu
photographier des radiations L d’une vingtaine d’angstrt")ms. Par une méthode similaire (emploi d’une préparation d’acide mélissique sur plomb), Dauvillier (2) a, depuis, repoussé
cette limite à 4B,3A (raie Ka, du carbone). Ces savants utilisent d’ailleurs, comme sources, au contraire des spectroscopistes américains, des tubes à cathode incandescente spéciaux et
de grande puissance. Nombreux sont les chercheurs qui ont également tenté de déceler l’émission des rayons X de grandes longueurs d’onde par des méthodes - qui ne sont pas à
proprement parler spectrographiques
-utilisant soit l’effet photoélectrique, soit l’ioni- sation produits dans une enceinte par ces radiations (Richardson et Bazzoni, Dadourian, Hughes, Kurth, Foote et Mohler, llohveck).
La méthode spectrographique qui va être décrite, augmentant le pouvoir dispersif des
réseaux pour les petites ondes, est]particulièrement adaptée à l’exploration de cette région
extrême du spectre.
2. Réseau plan sous incidence tangentielle.
-Selon la théorie élémentaire, un
réseau plan de constante d (distance de deux éléments contigus de l’appareil), éclairé par un
pinceau monochromatique de longueur d’onde X qui forme un angle 0 avec son plan, produit,
,
°
de part et d’autre du pinceau réfléchi, des faisceaux de diffraction, le ordre de A appa- raissant sous un angle x + 6 (fig. ~) tel que
relation qui s’écrira, dans le cas où l’incidence 0 devisent très faible,
ou
Telles sont les équations qui règlent la dispersion d’un réseau utilisé sous « incidence
tangentielle ».
Si l’on compare cette méthode d’emploi du réseau à celle habituellement utilisée, par
éclairage norrial du réseau, on constate que l’éclairage tangentiel a l’inconvénient de fournir
un spectre qui n’est pas « normal », se rétrécissant progressivement vers les grandets
longueurs d’onde. Il comporte, par contre, un avantage considérable au point de vue du
(1) Phil. ttTag., t. 7 (1926), p. 312.
(2) Comptes Rendus, t. i82 (19~6), p. i 083.
15
pouvoir dispersif. Supposons deux réseaux identiques, éclairés l’un par un faisceau normal à
sa surface, l’autre par un faisceau exactement tangent. Ils diffracteront une même longueur
d’onde À sous les angles respectifs «, et a2, que l’on pourra écrire, en les supposant petits,
et en se limitant aux premiers ordres :
et
en sorte que les pouvoirs dispersifs, pour une même longueur d’onde ),, seront, dans l’un
et l’autre mode’d’éclairage,
ce dernier variable avec la longueur d’onde. Le pouvoir dispersif du réseau « sous incidence tangentielle » dépasse considérablement celui du réseau normal pour les longueurs d’onde
faibles. C’est ainsi que, pour la radiation 1, = 1 860 -1 du spectre ultraviolet de l’aluminium,
un réseau à f00 traits éclairé tangentiellement donnera la même dispersion qu’un réseau de
730 traits normal, et, pour une radiation X
_500 Â, un réseau du type de ceux de
Rowland (570 traits) sera aussi dispersif sous incidence tangentielle qu’un réseau de
~ ~00 traits utilisé normalement.
Un autre point de vue, qu’il faut aborder dans l’étude de la nouvelle méthode, est
celui de la bonne définition des images spectrales ; le réseau plan pourra-t-il, à lui seul,
fournir des raies fines? Il est nécessaire en effet, dans les appareils ordinaires, d’utiliser soit
une lentille à la suite du réseau plan, soit un réseau concave, pour former l’image du spectre. La méthode de diffraction sous incidence rasante est très favorable à ce point de
vue : soit i l’angle du faisceau diffracté de longueur d’onde 7, avec le plan du réseau (fig. i) : -.
Différentions par rapport à 9 :
expression sensiblement nulle, puisque 62 est petit vis-à-vis de 2nÀjd. L’angle de diffraction i reste constant lorsque l’angle 6 subit de faibles variations, ainsi que cela a lieu en
éclairant le réseau par un faisceau légèrement divergent (fig. 1) d’où le théorème : dans d’un réseau sous incidence tangentielle, chaque faisceau monochromatique diffracté
est alors. mêmf’ que le pinceau incident possède une faible ouverture. Si l’on uti- lise des radiations pour lesquelles les angles de diffraction a resteront petits, les faisceaux seront fort étroits et l’on doit s’attendre à obtenir, sur les clichés, des raies spectrales fines quelle que soit la distance à lacluelle la plaque se trouvera (1).
3. Diffraction des rayons X par les réseaux ordinaires (détermination
absolue des longueurs d’onde de rayons X et des distances réticulaires des
cristaux). -- La première application de cette méthode a été la détermination absolue de la longueur d’onde des rayons X, dont l’heureux résultat m’a conduit à la construction du
spectrographe ultérieurement décrit. La diffraction des radiations Rontgen par les réseaux ordinaires utilisés tangentiellement ne peut être réalisée en pratique que si les faisceaux (1) MORRIs-AIRBY [Phil. Mag., t. 11 (1906), p. 114j, puis PORTBR t. 15 (1908), p. 7621 ont étudié
l’effet de la position du réseau sur le pouvoir de résolution de cet instrument et conclu que, pour une
fente de largeur donnée, la largeur de l’image fournie par une radiation monochromatique est d’autant
plus petite que le faisceau incident tombe sur le réseau sous une incidence plus voisine de l’incidence
rasante. C’est donc sous cette dernière incidence que la « pureté » (Schuster) des spectres sera la plus
grande.
16
diffractés comportent une intensité suffisante. Or, les rayons X ont un indice de réfraction 1,
qui, selon des estimations récentes (’), est très voisin de l’unité :
’
(a, de l’ordre de
Dès lors, si une radiation X éclaire tangentiellement un miroir réflecteur plan (ou un réseau), il se produira une réflexion totale du faisceau incident dès que l’angle 0 deviendra
inférieur à un certain angle limite °m tel que :
Il résulte de là ce fait très important que si l’on prend soin, dans l’emploi d’un réseau
sous l’incidence rasante, de choisir l’angle 0 inférieur à l’angle limite fi,, il y aura rélle.rion
totale et, par suite, le maxiinum d’intensité des faisceaux diffractés. Cette condition néces- sitera des réglages minutieux et un faisceau finement délimité puisque, d’après (5 , l’angle
limite °111 ne dépasse guère une dizaine de minutes sexagésimales.
C’est ~.-H. Compton, en collaboration avec Doan qui réussit le premier à diffracter les rayons X par un réseau. Mais, malgré des poses d’une durée de nenf heures, il n’a pu
séparer les différentes raies du rayonnement du tube en un spectre. Ces auteurs étaient,
par ailleurs, dans l’obligation de rendre préalablement monochromatique le faisceau qui
devait éclairer le réseau, par une réflexion sur un cristal de calcite.
Dans mes recherches, je me suis attaché à obtenir directement, au moyen d’un réseau
sur verre à 200 traits par millimètre, un spectre complet, avec des raies nettement séparées
et fines, des radiations hétérogènes issues du tube. Celui-ci, relativement puissant, à
électrodes interchangeables et refroidies par circulation d’eau, fonctionnait au régime
continu de i4 m A, sous 1? cm d’étincelle.
J’ai été fort utilement servi, pour ces réglages délicats, par un appareil construit par la firme Schmidt et Haensch de Berlin (3). C’est un long banc d’optique rompu et articulé
en deux endroits, de sorte qu’il peut constituer trois alignements droits faisant des angles
mesurables. Deux plates-formes goniométriques peuvent être fixées aux points d’articu-
lation. L’une d’elles portait le réseau R. Deux fentes collimatrices, à multiples réglages, se déplacent sur le banc : ordinairement distantes de 18 cm, elles étaient réglées à des ouver-
tures de 0,06 à 0,1 mm. Deux réseaux ont été également utilisés avec succès : l’un à 50, . l’autre à 200 traits par millimètre. Les radiations employées sont les rayons K du cuivre et du fer (K ? Cu =1,~38 ~ : KxFe== 1,93iÀ). La distance réseau-plaque variait de 40 à 130~cm.
Les durées de poses sont ordinairement de dix minutes seulement et, pour les plus longues,
ne dépassent pas une heure.
La planche I montre quelques-uns des résultats (1). La tache centrale T est la trace de la partie du faisceau primaire passé le long du réseau (fig. i), R est la tache de réflexion totale, la distance RT mesurant le double de l’angle d’incidence 0. Au delà de la tache de réflexion R, s’observe un spectre de diffraction dont toutes les raies (a et # de la série K
du cuivrer nettement séparées, sont d’une remarquable finesse sur les clichés originaux.
Les ordres successifs du spectre sont visibles jusqu’au quatrième, même après dix minutes de pose. Il est donc établi la possibilité d’obtenir, avec des poses courtes, un spectre de
diffraction de rayons X d’une grande pureté par l’emploi d’un réseau sur verre sous inci- dence tangentielle.
.
J’ai fait t également, dans le dessein d accroître la dispersion, une tentative avec des
réseaux de Rowland (570 traits environ) sur métal, l’un plan, l’autre concave (aimable-
ment mis à ma disposition par MM. Deslandres et Fabry) et n’ai obtenu, malgré des poses
relativement longues, qu’un échec, fait que j’attribuais, dans une publication antérieure [Revue d’Optique, loc. cit J, à l’imperfection de la surface des réseaux métalliques, mais qui, d’après les constatations que j’ai faites dans l’extrême ultra violet. jointes à une remarque
M. DE BROGLIE et Jean THUaUD, Corrzptes Rendus, t. 1.81 (1925), p. 1034.
(2) Anier. Phil. Soc., (fer novembre 1920), p. 6; Phys. Rev., t. 27 (janvier 1926), p. loi.
J. Tguaun, Revue d’Optique tlveorique et expérimentale, t. 5 (1926), p. 91.
(ij Pour d’autres clichés, notamment ceux du fer, voir la planche de la Revue d’Optique (loc. cit.).
PLANCHE I.
’
Spectres de rayons X obtenus avec un réseaa sur verre
à 200 traits par millimètre.
Distance réseau-plaque : D
=1 300 mm.
Agrandis cinq fois.
PLANCHE II.
Spectre d’étincelle du cuivre dans l’extrême ultraviolet.
Réseau tangent, sur verre, à ~00 traits par millimètre.
Plaques ordinaires huilées.
Distance réseau-plaque D
_-_9,8 cm. Distance réseau-plaque D
=13,4 cm.
Grandeur naturelle.
Agrandi deux fois.
17
de Lyman et ’V’ooc1, pourrait avoir une cause plus profonde : ainsi que je l’exposerai plus loin, il sern.ble très probable que, pour les très courtes longueurs d’onde, le métal speculum
ait un coefficient de réflexion bien inférieur à celui que présente le verre pour ces mêmes radiations-
La diffraction des rayons X sur les réseaux ordinaires présente un grand intérêt pour la détermination absolue des longueurs d’onde de ces radiations est, par suite, des dis-
tances réticulaires des cristaux. On sait que, jusqu’alors, la spectrographie des rayons
Kontgen avait pour base l’utilisation des édifices cristallins comme réseaux. On suppose que, dans les cristaux, les atomes se trouvent régulièrement répartis sur des « plants réticu-
laires » parallèles, dont on calculait la distance d au moyen de certaine,s hypothèses dues à Bragg et faisant intervenir le nombre d’Avogadro,, la masse moléculaire et la densité du cristal. Ce calcul comportait une part d’incertitude provenant principalement des
variations de densité d’un échantillon à l’autre. Ainsi, toutes les données relatives aux
raies des spectres émis par les éléments reposaient sur des hypothèses échappant à une
confirmation directe. Il était souhaitable d’obtenir une abgoille des longueurs d’onde, justifiant les valeurs admises, qui, à vrai dire, faisaient t peu de doute. La seconde
figure de la Pl. I représente un spectre d’une anticathode de cuivre pris à grande disper-
sion (/) ~ 1 300 > mm) qui m’a servi à une mesure absolue de ~x Cu. D’après la relation 1),
il faut mesurer les angles x et 3
=x + 2 Q. Cette dernière mesure comporte uiie incertitude due à ce que l’ombre portée T ne représente pas l’axe du faisceau incident T’ (fig. f). Il est préférable de calculer 0 à partir des mesures des angles de diffra.ctxun ,x ponr les ordres suc- cessifs de la même raie Kx. On obtient ainsi, pour le etielié précité :
à inoins de 1 pour 100 près. La constante cm. de sor le que
est, à 1 pour 100 près, la longueur d’onde de la raie K2 du couvre.
La diffraction cristalline donnaii, pour la même raie, à raide des hypothèses ~~ calcul
énoncées plus ~ 1,538À.
Cette bonne concordance de deux déterminations complément indépendanles d’une
même longueur d’onde apporte une confirmation décisive aux hypothèses de Bragg sur la
structure des cristaux ainsi qu’à la valeur adoptée pour le nombre d’A vogatlro. Je me
propose de reprendre cette série d’e mesures, afin d’obtenir plus de précision sur la
détermination absolue de la longueur J’onde et, par conséquent, du nombre d’Av.ogadro,
à l’aide d’un réseau sur verre à 1 100 traits par millimètre.
4. Nouveau spectrographe dans le vide pour l’ultraviolet extrême et les rayons X. 2013 La généraltsation cle 1 emploi du réseau tangent au domaine de l’extrême ultra-
olet, en vue de réaliser, à l’aide d’un réseau ordinaire de collection de laboratoire, un spectrographe de même puissance que l’apparlI de Millikan, nécessite la suppression de toute absorption, particulièrement dans l’air, sur le trajet des radiations, et, par suite, la création d’une enceinte étanche, pouvait être évacuée, autour des organes essentiels, savoir :
la source de rayonnement (étincelles condensées), deux fentes à distance convenable isolant un pinceau de radiations, un dispositif de réglage, afin de placer une portion du
réseau plan tangentiellement au trajet de ce pinceau, enfin le châssis porteur de la plaque d’enregistrement. Ce dispositif constitue l’essentiel tlu spectrographe à réseau tangentiel dans le vide qui a été réalisé eu grande partie e) par la inaison (:11. Beaudouin sous l’habile
de l’ingénieur de cette iitme, ~1" Gondet.
L’appareil, représeuté sur la. figure 2, comprend un tube cylindrique en laiton AA de 40 cm de longueur et de 1 5 em de diamètre, fermé à chacune de ses extrémités par un épiais disque de bronze, dont le pourtour, soigneusement rodé, s’applique au de vis de pression et d’un enduit cle graisse au caoutchouc contre les collets terminaux du tube. De (1) Le dispositif du réglage de réseau a été construit; au laboratoire de Recherches physiques sur 1cs
rayons X par les soins de (laro, mecauiCLen.
’
:2
18
ces deux disques, l’un d’eux D, percé eii son centre d’une ouverture, porte tout l’ensemble
du dispositif spectrographique, d’un côlé la chambre à étincelles, de l’autre les deux fentes colliinatrices et le support de réseau ~fig. 3 et 4). Les démonlages et réglages sont ainsi
facilités. Il n’y a ni écran, ni substance absorbante d’aucune sorte entre la source de radia- tion et la plaque.
’
a) La chambre à élincellcs, semblable à un modèle précédemment réalisé par la maison Beaudouin, possède dem électrodes : l’une d’elles mise à la terre au cours de mes
essais; l’autre, isolée par une colonne de verre. Une glace plane ferme la chambre et facilite la surveillance de l’étincelle pendant la prise des spectre-.. Chaque porte-électrode
est simplement constitué par un tube de laiton dans la lumière duquel est fixée l’électrode à étudier. Un dispositif permet de régler de l’extérieur, pendant le fonctionnement, la dis-
2.
tance des électrodes ef, par suite, cle rattraper le jeu résultant de l’usure rapide de celles-ci : le porte-électrode iniéi ie Ir, mis au sol, lourne dans un joint graissé, entraînant une vis axiale, laquelle produit, par sa rotalion, le mouvement de translation d’un écrou portant
lui-même l’nne des électrodes et guidé par une butée. Les électrodes étant coudées, l’étin-
celle se trouve excentrée et peut être présentée en face de la fente par simple rotation dans leurs joints des pièces porte-électrodes. Un large orifice, ménagé dans le disque D, permet
l’éyacuatioll de la chambre a étincelle au même degré de vide que dans le corps cylin- drique de l’appareil.
b) La première des fentes Fi, en nickel, est fixée au centre du disque de bronze D et se règle une fois pour toutes, LI. chambre à étincelle étant démontée. Sur la face opposée du disque est rapportés, au moyen de vis, un tube T qui supporte sur une flasque terminale,
la seconde fente h‘2 2 et le porte-réseau. Celle-ci possède deux mouvements de réglage : l’un
commandant l’ouverture de la fente; l’autre, une translation d’ensemble.
c) Lc porte réseau est formé (I’tine plate-forme triangulaire Pl solidaire du tube
support T et portant 3 vis de réglage Vi , ’T 2, V 3’ sur lesquelles repose, rappelée par un
ressort o, une plaque P~ scmblable à P, . A celle-là est fixé le réseau interchangeahle R, qui
peut subir plusieurs déplacements : une translation, au moyen de Vi N2, jUSqU’à être
19 amené dans le plan du faisceau Fi 1 F2; une rotation au moyen de ~’3, autour de l’axe créé par les pointes de V, V2, pour le réglage de l’angle 0 d’incidence du pinceau sur le réseau.
Le corps cylindrique du spectrographe porte, en outre, un berceau B B’ sur les glissières duquel peut se déplacer le porte-plaque K, qui reçoit un châssis de plaques 45 X107.
La source est une étincelle condensée de Millikan, produite dans le vide même du
spectrographe et alimentée par la décharge d’une batterie (0,02 pF) de 7 condensateurs
Mosciki, chargée à 35 kilovolts, avec interposition d’un éclateur réglable, à l’aide du
redresseur à contacts tournants d’une installation radiographique.
L’ensemble de l’appareil est t évacué par une pompe moléculaire rotative de Holweck
~
FIS. 3.
fonctionnant sur le vide préparatoire d’une pompe à huile. Un indicateur de vide très
simple est constitué par un petit tube latéral C alimenté par la tension auxiliaire d’une grosse bobine : un vide suffisant se trouve réalisé lorsque la décharge de Rüntgen, s’éteignant dans le tube C, est remplacée par la décharge continue de l’éclateur à pointes (écart 3 cm) de 1~, bobine. Une large nacelle à anhydride phosphorique, placée à l’intérieur de B B’, élimine la vap3ur d’eau contenue dans l’appareil. Le bon vide est obtenu prati- quement en cinq minutes.
Le réglage du dispositif spectrographique se fait une fois pour toutes (puisque la mise
au point de l’image spectrale est indépendante de la distance réseau-plaque), le dispositif spectrographique étant retiré en même temps que le disque D, et l’instrument placé verti- calement, au moyen d’un pied spécial J (fig. 3). Le réglage s’obtient très simplement, à
vue directe, dans une pièce obscure, en alimentant l’étincelle et observant, derrière le
porte-réseau, les divers ordres du spectre lumineux ainsi obtenu. On agit sur l’ouverture
de la fente F1 1 et le calage des vis Vi 1 V2 ~’3 jusqu’à observer les raies les plus brillantes du
20
spectre avec le maximum de netteté. Il convient, pour cala, en accord avec la théorie développée au premier paragraphe, de donner à l’angle d’incidence 8 la plus faible valeur
possible, valeur déterminée par l’affaiblissement brusque de l’éclat du spectre en dessous
d’un certain angle (une dizaine de minutes). Une pose de contrôle sur plaque photogra- phique est faite dans l’air (avec une étincelle d’aluminium, les raies voisines de 1860 1, à la limite d’absorption de l’air, apparaissent très rapidement).
La manipulations ultérieures se bornent, pour chaque photographie de spectre, au réglage des électrodes et à la mise en place du chàssis à plaques, à une distance du réseau appropriée à la dispersion souhaitée pour les raies, opérations ne nécessitant qu’un seul montage (celui du disque D’ qui ferme le corps cylindrique) facile à réaliser, même dans
l’obscurité de la chambre noire.
Le spectrographe ainsi décrit comporte le moins possible de joints et robinets, qui
nécessitent toujours des soins attentifs : ses organes ont été réduits au minimum, la simpli-
cité étant une condition primordiale à réaliser lors de la construction d’un spectrographe à
vide (1).
..5. Résultats dans l’ultraviolet de Millikan. Spectre d’étincelle du cuivres L’instrument a fonctionné jusqu’ici avec deux réseaux plans différents : l’un d’eux, sur verre, à 200 traits par millimètre (’ ; l’autre, un réseau zétall2ce tracé à Baltimore avec la machine de Rowland et de 14 436 traits par inch (568 traits par millimètre), tous deux soigneuse-
ment nettoyés au collodion. Le pouvoir dispersif de l’appareil ainsi équipé est remarquable,
en dépit de ses dimensions restreintes : dès le début des essais, les raies de la région 200 à
300 À furent obtenues avec une dispersion appréciable, en plaçant la plaque à 9 cm du
réseau à 200 traits. Les éléments suivants servirent tour à tour d’électrodes : le carbone,
le magnésium, l’aluminium, le fer, le cuivre et le platine. L’aspect de l’étincelle condensée
produite par ces diverses substances est très variable : le fer et le platine donnent lieu à une
abondante projection de fragments métalliques très brillants qui émettent, sur leurs par-
cours rectiligne, une lumière rougeâtre pour le premier et rouge orangé pour le second.
Les projections du platine sont particulièrement intenses et parcourent des distances impor-
tantes (15 cn), se réfléchissant plusieurs fois sur les parois de la chambre. Le- cuivre ne
donne lieu que faiblement à ce phénomène et l’aluminium pas du tout.
Les plaques utilisées dans l’appareil sont, à peu près exclusivement, des plaques photographiques ordinaires (Aviator-Crumière) enduites d’une couche d’huile fluorescente
en solution clans l’éther de pétrole, selon le procédé de Duclaux et Jeantet (3) et Victor
Henri. De telles plaques se sont montrées d’une grande sensibilité, non seulement, comme
l’ont indiqué ces auteurs, dans l’ultraviolet, mais encore dans la région extrême 600 à 100 Á. Elles ont, sur les plaques Schumann, l’arlantage d’un maniement plus facile et d’une homogénéité parfaite ; aussi ces dernières, coûteuses et irrégulières, n’ont-elles été utilisées
qu’à titre de comparaison. La durée de chaque prise de spectre est, en moyenne, d’un
quart d’heure pour une plaque huilée.
Les deux réseaux mentionnés ont donné des résultats similaires quant au nombre des
raies dispersées par -eux, jusqu’à une longueur d’onde de 200 Â, mais en présentant une grande différence de luminosité. Le réseau de Rowland, plus dispersif que le réseau sur verre, ne permet pas, comme ce dernier, l’emploi de plaques huilées : il devient néces-
saire, avec ce réseau métallique, d’utiliser exclusivement des plaques Schumann, plus
sensibles que les plaques ordinaires huilées. J’ai déjà mentionné l’ilnpossibilité où je me
suis trouvé de diffracter les rayons X avec un réseau métallique de Rowland, fait qui, joint
à ceux-ci, peut s’interpréter en admettant que le pouvoir réflecteur du métal spéculum
est bien inférieur à celui du verre pour l’extrême ultraviolet et les radiations Rôntgen.
ii’ood et Th. Lyman ont récemment 1’ ) trouvé, en comparant des réseaux en métal (l) Enfin son encombrement est faible et son prix de revient modique.
(~) Le même réseau qui m’a servi à obtenir les spectres de rayons X.
(3) Journal de Phygique et de t. 2 (l921), p. 156.
( ~) Illlil. 11/ag., t. 1 (192j) p. 310.
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et en verre, un avantage marqué du verre sur le spéculum quant à l’intensité des spectres produits en-dessous de 500 À, et particulièrement à la limite du spectre (300 à 200 À). Il convient, par suite, de retenir que, pour la construction des spectrographes à réseau dans le vide, le verre (outre son altérabilité nulle) doit, pour cette raison, être préféré au métal.
La planche II est une reproduction de spectres obtenus avec électrodes de cuivre sur
plaque « Avialor » huilée au moyen du réseau sur verre ordinaire à zÙ0 traits par milli- mètre, la plaque se trouvant à 98 et 134 mm du réseau. On voit immé- diatement que la totalité du spectre
émis par l’atome, depuis le domaine visible jusqu’au domaine des radia- tions X de grande longueur d’onde,
se trouve enregistrée sur un même
cliché : l’étendue spectrale couverte
"
a de 6 000 à 140 À, raies les plus courtes visibles sur l’original de ce spectre. Ce fait,
dû à la « contraction du spectre produit par un réseau tangent vers les grandes longueurs d’onde, est très favorable à l’étalonnage des raies nouvelles, par comparaison à celles, bien
connues, du domaine ultraviolet ordinaire. Pour le spectre du cuivre, les raies étalons choisies étaient les raies 3 247 et 3 ~7 4 Á (1 fr et 2c ordre). L’extrapolation, en tenant compte de la non-normalité du spectre (formule ~), fournit les longueurs d’onde des raies de l’extrême ultraviolet avec une précision suffisante.
Sur le spectre (Pl. II), on distingue des groupes de raies arbitrairement désignés par des lettres, comportant les raies d’étincelle principales (sont seules ii-ientionnées les raies dont l’intensité, dans la nomenclature de 1 à 10 adoptée, est supérieure à, ~) suivantes :
a) Les raies intenses (10) 3 274-3 247 -1, repères spectroscopiques, précédées d’une raie plus faible 3 791 À et suivies de 3 126
-3 t 001.
b) 2 797 Ct), 2 714 (8), 2 703 (7), 2 701 (9), 2 698 (9).
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c) Longue région commençant à 2 618 (6) et terminée à la raie intense 2370 (10), en comprenant de nombreuses raies: 2600 (7), 2545 (10), 2529 (8), 2490 (6), ~ 403 (i), ~ d01 (6).
cl) Débute avec 2 47 (8), 2 213 (6), suivie d’une région étendue ,à nombreuses raies moins importantes.
e) C’est la région étudiée par Handke (1), puis par L. et E. Bloch (2) dont les groupes-
principaux sont vers 1868, I 840, 1 826, 1 78~, 1 769, 1 7il, i 710, 1 68~, ~ 642 Á.
f) Groupe remarquable par la grande intensité de ses raies, qui débute vers 14001.
L. et E. Bloch ont récemment (1) exploré cette région jusqu’à 1 359.À, mais en attribuant
aux raies une intensité faible, contrairement à mes résultats (courbe photométrique de la figure 5). Ce désaccord provient sans doute de l’absorption intense de l’optique en fluorine
de leur appareil pour des radiations voisines de la limite due transparence de la fluorine.
g) Un groupe i 184-1. 157 Á, assez faible, suivi de 1 0~6-102i t~, assez intense. Cette région est nouvelle et n’a encore jamais été explorée. Les longueurs d’onde de ses raies sont.
données sous toutes réserves (à 10 pour luO près) et méritent une seconde étude.
TABLEAU 1.
(t) HANDKE, Inaug. I)iss., Berlin (1909).
(2~ L. et E. BLOCH, Journal de l’hysique, t. 2 (19-21~, p. 2!~’ï.
(3) L. et E. BLOCH, Journal de Physique, t. 6 (~9:5), p. 157.
23 Vient ensuite le domaine extrême qui a été étudié par MiHikan en 19?!~ (1). La
faiblesse de la source employée et un léger étalement t des raies (largeur de la fente F2)
ne m’ont pas permis d’enregistrer les raies les plus faibles données par cet auteur. Mais tous les groupes importants se retrouvent sur mes clichés jusqu’à 1 51 À. Quant à la concor-
dance de mes déterminations de longueurs d’onde pour ces mesures encore préliminaires,
avec celles de Millikan, elle est satisfaisante, comme on peut le constater dans le
tableau II, qui résume l’ensemble de mes mesures dans le spectre d’étincelle d’extrême ultraviolet du cuivre.
TABLEAU II..
Cette région spectrale est la série M émise par le cuivre.
En dessous de 140 À, la faiblesse de l’émission jointe à l’élargissement de la tache de réflexion R limite le spectre enregistrable à 40 À. Notons que le fond spectral continu
émis par l’étincelle condensée parait être extrêmement faible (sinon absent) pour toute
longueur d’onde supérieure à 150 ~,
Grâce à l’amabilité de MM. Lambert et Chalonge, j’ai pu photométrer le cliché de la
planche II à l’aide de leur microphotomètre enregistreur. la figure 5 reproduit la courbe d’enregistrement obtenue.
Mais le fait le plus important résultant de l’examen du spectre reproduit n’est pas la découverte de raies nouvelles, pour laquelle l’appareil n’ect pas encore équipé, c’est le
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