HAL Id: jpa-00242515
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Submitted on 1 Jan 1911
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courbe de saturation obtenue avec les rayons α
Erich Regener, L. Bloch
To cite this version:
Erich Regener, L. Bloch. Influence de la forme du condensateur sur l’allure de la courbe de saturation obtenue avec les rayons α. Radium (Paris), 1911, 8 (12), pp.461-464. �10.1051/ra- dium:01911008012046101�. �jpa-00242515�
de T. Le nombre 156 jours parait exact à i/2 jour près, La valeur correspondante de À = 0,003096 (rap- portée au jour).
Les mesures précédentes ont été effectuées au gal-
iaiioniètre et avec une préparation de polonium très
active. Généralement oll emploie des préparations fai-
bles et l’élcctromètrc. On pourrait penser qu’avec
cette méthode l’erreur due au défaut de saturation est moindre, la saturation étant meilleure avec une
ionisation l’aible. Mais les quelques expériences que
j’ai effectuées avec l’élcctrométre et des préparations
faibles montrent au contraire qu’il n’en est rien le plus souvent. Il faut ici encore tenir plus de compte qu’on ne l’a fait jusqu’ici de l’erreur due au défaut
de saturation. Dans les mesures précises, il conviendra
de tracer chaque fois au moins les parties supé-
rieures des courbes de saturation pour pouvoir juger,
comme nous venons de le faire avec le polonium, de
Finnuence exercée sur la période apparente par le manque de saturation.
[Manuscrit reçu le 6 novembre 1911].
[Traduit par L. BLOCH].
Influence de la forme du condensateur sur l’allure
de la courbe de saturation obtenue avec les rayons 03B1
Par Erich REGENER
[Université de Berlin. - Laboratoire de Physique.]
On sait depuis longtemps combien il est difficile
d’obtenir le COUl’ant de saturation avec les rayons (1..
Dans des champs qui perniettent de mesurer correc-
tement l’ionisation due aux rayons B ou y, on obtient
encore avec des rayons ct de même intensité un accrois- sement du courant avec le voltage.
Bragg et Kleeman ont, comme on sait, discuté ce phénomène, et le rapportent à ce qu’ils nomment
« recombinaison initiale )). M. Moulin1 a fait récem- ment, sur les indications de M. Langevin, des expé-
riences qui amènent à concevoir d’une autre manière la recombinaison initiale. Il a montré, en effet, que la courbe de saturation caractéristique des rayons Gt ne s’obtient que lorsque ceux-ci se meuvent parallèlement
aux lignes de force électriques; la courbe anormale devient de plus en plus normale u mesure que la direc- tion d’émission des rayons oc se rapproche de la direc-
tion perpendiculaire au champ. Il s’ensuit que la re-
combinaison initiale n’appartient pas en propre aux ions des rayons ’J., mais qu’elle constitue pour ainsi dire un phénomène local. Il est dû à ce que les ions très nombreux produits par les rayons ce sont
au moment de leur production concentrés le long de lignes de grande densité, savoir le long des trajectoires
des rayons. Si la direction du champ électrique est pa- rallèle à ces files d’ions, les ions passent à côté les uns
des autres et leurs chances de recombinaison sont très grandes même dans un champ intense; de là, la difficulté de la saturation. Quand le champ est trons- versal, les files d’ions sont immédiatement disloquées,
la rccolubinaison devient normale et la courbe de satu- 1. 1lI. lBIOULIX, Le Radium, 5 (1908) 136; C-R,, 148 (1909)
1757. Le Radium, 7 (1910) 500.
ration également. Le premier effet, savoir le manque de saturation, est d’autant plus marqué que la densité
est plus grande sur une file d’ions. Tant que les files d’ions ne s’influencent pas mutuellement (rayons
bien parallèles et ne se coupant pas), l’effet dont il
s’agit doit être indépendant du nombre des files, c’est- à-dire du nombre des rayons x et par suite de l’intensité d’ionisation que l’on mesure.
La mauvaise courbe de saturation que donnent les rayons 7. est un gros inconvénient dans la comparaison
de r activité des corps radioactifs faite au moyen des rayons x. Les constantes de temps déterminées de cette
façon peuvent facilenlent, comme je l’ai montré récem- ment, être trop petites, car il y a prépondérance des
courants faibles (mesurés plus tard) par suite d’une meilleure saturation.
Ceci m’a conduit à essayer les différentes formes de condensateurs au point de vue de leur plus ou moins grande aptitude à donner la saturation avec les rayons
x. Je suis parti de l’idée suggérée par les résultats de M. Moulin que le condensateur le plus favorable doit
être celui oii le trajet des rayons se rapproche le plus
de la normale au champ. Les mesures ont confirmé
cette prévision.
J’ai utilisé les condensateurs de la fig. i (1-IV)t.
Dans la boite de laiton aa se trouvent les électrodes bc
portées par les morceaux d’ambrer. Les électrodes bc sont interchangeables avec celles de la fig. 1 (11-IV).
La préparation de polonium I’ était un disque de cuivre
de 15 mm. de dialnètre et 2,5 mm. d’épaisseur, re-
couvert de polonium sur sa face planer Le voltage
1. Voir aussi fig. 5.
2. La tranche était inactne.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008012046101
était pris à une batterie d accumulateurs ; on se servait d’un galvanomeire du type Dclarez, modèle Siemens
et Halske avec une, sensibilité de 1, H. 10-10 ampère à 4,5 m. de distance.
Le volume d’air ionisé par les rayons est marqué
en hachurcs sur la Hg. 1 (I-IV). On voit qu’on utilise,
Fig. 1.
pour la lnesure, l’ionisation totale produite dans une demi-sphère par les rayons « du polonium (parcours 5,85 cm) 1. On a laissé encore suffisamment de jeu
aux variations possibles du par-
cours sous l’action de la tem-
pérature et de la pression. On
a pris un soin spécial à ce que toutes les lignes de force issues
de l’électrode chargée et traver-
sant l’espace ionisé se rendent
à l’électrode jointe au galvano-
mètre. Il faut pour cela qne la dernière puisse entourer assez largement la première (lig. I,
II-IV), sinon il y a des fuites
vers les parois de la bote aa,
réunies au sol. Quand le cou-
rant ne change pas par inver- sion du champ, la condition dont il s’agit est réalisée2.
Tous les condensateurs ont
fourni, tant qu’on est sur la
hranche ascendante de la courbe de saturation, des valeurs diffé- rentes du courant selon le sens
du champ. Ce phénomène tient, d’une part, à ce que l’io- nisation est le plus intense au voisinage de la lame active, d’autre part à la formation de couches d’ions
positifs ou négatifs, à coefficients de diffusion diffé- rents, au voisinage des électrodes. Mais on ne peut
en faire une discussion d’ensemble, car les différents
1. On a également évite de laisser pénétrer dans l’espace
ionisé aucun morceau d’électrode [GRILINACHER, Phys. Zeitschr.,
12 (’)911) 209].
2. Elle ne l’était pas parfaitement dans le condensateur qui a
servi à déterminer récemment la constante de temps du polo-
nium. Voir la note précédente fig. 2.
condensateurs ont des distributions de champs tout a
fait différentes. Pour le but poursuivie il a suffi de prendrc la moyenne entre clifl’érclltes mesures sous
charge positive et négative.
La fig. 2 contient (courbes I, II, III, IV) les, courbes de saturation obtenues avec les condensateurs corres-
pondants et recalculées pour
une mème datc (17. I. 11).
D’après ces courbes, la meilleure courbe de saturation est celle du condensateur à plateaux pa- rallèles (d = 5 cm.). Puis vient
le condensateur à demi-sphère.
La différence des deux courbes
est notable et conforme à ce
que laissent prévoir les résultats de Moulin. Dans le condensateur à demi-sphère la direction d’é-
mission des rayons ce coïncide à peu près avec celle du champ.
Dans le condensateur plan au contraire ce sont
seulement les particules émises normalement à la
préparation qui ont exactement la direction du champ,
Fig. 2.
toutes les autres sont plus oii moins obliques et
on voit aisément que leur obliquité moyenne est no- table 1. Avec le condensateur plan la courbe de satu- ration se rapproche donc d’une courbe de saturation normale.
La courbe de saturation 2 du condensateur à
1. Les rayons oc du polonium sont émis uniformément en tous sens [E. REGENER, A bit. d. Berl. Akad., 38 (1909) 959, lig. 3].
2. Un condensateur cylindrique se comporterait de même si la
préparation était placée de la même façon. Si au contraire l’électrode centrale est source rayonnante, la courbe de satu-
ti,,el est encore plus mauvaise que celle du condensa- teur à demi-sphère. La raison en est la suivante. Le condensateur u demi-sphère a l’avantage sur le conden-
sateur à tige qu’à l’endroit où se trouve la préparation
active et où, par suite, la densité des ions est la plus grande le champ qui met les ions en mouvement est aussi le plus grand. C’est l’inverse dans le condensateur à tige (VI, fig. 1), car les lignes de force se pressent
sur la tige qui est déju en dellors de la région d’ionisa- tion, tandis que sur la préparation active où l’ionisation est maximum le champ est relativement faible. L’a- van!age du condensateur a tige, savoir que les lignes
de force y sont en grande partie placées très favora- hlement, en d’autres termes perpendiculairement au trajet des rayons a, est compensé par la faible valeur
du champ au point oû célui-ci devrait être le plus
intense.
D’ailleurs, le condensateur à demi-sphère est supé-
rieur même au condensateur plan, pour ce qui con-
cerne le rapport entre la densité des ions et celle des
lignes de force. Pourtant ici, comme on le voit bien
d’après les courbes 1 et II, l’inconvénient du parallé-
lisme entre la direction d’ionisation et les lignes de
force l’cmporl c.
La courbe de saturation du condensateur IV (fig. 1)
coïncide presque entièrement avec celle du conden-
sateur à demi-sphère 11, de sorte que sur la figure 2
les points observés se placent sur la courbe II.
Les courbes V et VI (fig. 2) ont été prises à l’aide
du condensateur plan et du condensateur à demi-
sphère, en se servant d’une préparation de polonium
sensiblement plus faible. L’écartement du condensa-
teur à plateaux était 4,5 cni. La supériorité du con-
densateur plan est visible ici encore.
Enfin, la courbe VII (fig. 2) donne une mesure
faite avec la préparation intense et le condensateur
plan, les plateaux ayant un écart de 0,5 cm. Ici, la
courbe de saturation est très bonne ; à partir de
500 volts, la saturation est parfaite, aux erreurs
d’expérience près.
Ce résultat favorable est naturellement du avant tout a la diminution de distance des plateaux et à
l’accroissement corrélatif du champ. Mais l’améliora- tion est visiblement supérieure à celle que produirait
cette cause seule. Une autre cause manifeste se trouve dans le fait que les liles d’ions parallèles au champ
sont raccourcies quand l’écartement des plateaux di-
minue. L’effet défavorable dù au parallélisme des files
d’ions et des lignes de force doit naturellement s’atté-
nuer quand les premières deviennent plus courtes. La
très bonne allure de la courbe VII est sans aucun
doute due en partie a ce motif.
ration devra se rapprocher de celle du condensateur à demi-
sphëre (Fjg. 2, II).
1. Pour une autre forme de condensateur à tige, voir ci-
dessous.
Il conviendra donc de mesurer, si possible, les
courants de saturation dus aux rayons x dans un
condensateur plan à plateaux très rapproches. On ne
peut plus alors mesurer l’ionisattion totale due aux
rayons x, puisqu’on n’utilise plus tout leur parcours.
De plus, le courant mesure cesse d’être indépendant
de la pression et dela température. Mais on supprime
ce dernier inconvénient en rendant le condensateur étanche. Cette précaution est indiquée lorsqu’on veut
faire des mesures prolongées, comme celles qui sont
nécessaires pour la détermination d’une constante de
temps.
Il y a avantage à se servir d’un condensateur ré-
glable comme celui de la figure 3, fourni par Spind-
leur et Hoyer, Gottingen. La dimension des plateaux
Fig. 5.
(25 cm) est choisie de façon que la région ionisée
reste suffisamment distante des bords, afin que l’on
recueille tous les ions produits, et qu’il n’y ait pas de dérivations dans la cage de l’appareil réunie au sol.
Finalement, j’ai aussi mesuré à l’électromctre,
d’après une méthode décrite précédemment1, le cou-
rant de saturation dù à une préparation très faible
dans le condensateur plan, le condensateur à tige et
le condensateur à demi-sphère. Les résultats sont représentés par la figu re 42. Ici, c’est le condensateur à demi-sphère qui se comporte le plus mal. Le con-
densateur à tige est presque égal au condensateur
plan; d’ailleurs, il est construit autrement que celui
qui a donné les courbes de la ngure 2 ; c’est simple-
ment une tige faisant face à un large plateau qui
1. Sitzb. Berl. Ahad., 959, 1909.
2. Les valeurs absolues des courants ont été calculées en tenant compte des différences de capacité des condensateurs.
porte la préparation; il n’y a pas de parois latérales (fig. 1, III). Cette forme de condensateur a tige est préférable à l’autre. L’infériorité marquée du conden-
sateur a demi-sphère est facile à comprendre : comlne
nous l’avons déjà fait rclnarcluer, quand les raJons rJ.
sont parallèles aux lignes de force, le défaut de satu-
ration est indépendant de l’intensité d’ionisation tant
que les files d’ions ne s’influencent pas mutuellement.
Ceci s’observe aussi sur les autres condensateurs de la figure 5, car bien que l’ionisatioii soit millc fois
plus faible dans les courbes de la figure 4 que dans
Fig. 4.
celles de la figure 2, l’allure de la courbe de satura- tion ne s’améliore que très peu, et au voltage maxi-
mum de 700 volts on n’a encore nullement la satura- tion.
Cette particularité déjà connue de l’ionisation par les rayons a. pourrait amener à éliminer dans les
mesures comparatives l’erreur provenant du défaut de saturation. Il suftlrait que ce manque demeurât,
pour chaque valeur du courant, une fraction inva-
riablc de cc dernier. Malheureusement ce n’est pas le
cas. C’est ce qui résulte, entre autres, des récentes
mesures de la constante de temps du polonium, les- quelles ont montré que cette constante est d’autant
plus faible que la saturation est moins bien atteinte.
Enfin les courbes IV et V de la figure 4 ont été
obtenues avec une préparation encore plus faible (courant de saturation = 10-12 ampère à pp.). Le
condensateur à delni-sphère est très inférieur au
condensateur plan (courbe V), et quand on double la
tension à partir de 650 volts, il présentc encorc un
accroissement de courant.
Ces dernières mesures montrent que la métlode
électroscopique ordinaire ne convient pas aux déter- n1inations précises du rayonnement x. On ne dépasse guère avec l’électroscope la tension de 200-300 volts,
et avec des courants de l’ordre de 10--l’ ampère,
cette tension ne suffit plus, commc le montrent les
courbes de la figure 4, a assurer la saturation même dans le condensateur plan. Même avec les courants plus faibles, il faut être réservé, car le défaut de saturation ne varie pas en raison directe de l’intensité d’ionisation, fait bien connu qui résulte à nouveau
de la comparaison des ligures 2 et 4.
Les résultats de ce travail sont les suivants : 1° L’effet signalé par Moulin (influence du parallé-
lisme des rayons et du champ sur la courbe de satu-
ration des rayons ce) indique que le condensateur
plan est le mieux approprié à l’obtention des courbes de saturation;
2° En diminuant la distance des plateau, on anlé-
liore d’une façon spéciale les courbes de saturation.
[Manuscrit reçu le 27 novenibre 1911.]
[Traduit par L. BLOCH. ]
Nature des rayons 03B3
Par Th. LABY et P. W. BURBIDGE
[Université de Cambridge. - Laboratoire de J. J. THOMSON. ]
E. v. Schveidlcr a montré en 1905 qu’un effet tel
que l’ionisation par les rayons x dû à un nombre fini de circonstances indépendantes devait être suscep- tible de variations. La théorie mathématique des
différentes expériences qui ont été faites avec la lumière, les raj’ons ce et B, a été développéc par N. R. Campbell.
L’un de nous a entrepris en 1908, au laboratoire de J.-J. Thomson, quelques expériences préliminaire
acin de mettre en évidence des effets discontinus avec
les rayons y. Nous avions adopté dans nos expériences
deux formcs d’appareils. Dans le premier dispositif,
deux chambres d’ionisation cylindriques étaient placées côte à côte, leurs axes dirigés vers la source
de rayons y constituée par du radium. Si les rayons y
ont un front d’onde sphérique, les deux récipients semblable, étant symétriquement placés par rapport
à la source, doivent être adectés également par les rayons y, à moins que les résultats d’effets égaux puissent ne pas être les mêmes. Si, d’un autre côté,
les rayons y sont un type de radiation corpusculaire (au sens de la théorie de Newton) constituée d’un nombre fini de particules, l’effet dans les chambres d’ionisation doit être inégal pour de courtes périodes
