Numération des particules cathodiques

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Submitted on 1 Jan 1912

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Numération des particules cathodiques

Erich Regener

To cite this version:

Erich Regener. Numération des particules cathodiques. Radium (Paris), 1912, 9 (4), pp.150-152.

�10.1051/radium:0191200904015001�. �jpa-00242541�

150

striction l’cmporterait ^{méme sur celle de l’orien-}

tation moléculaire.

Les considérations précédentes prouvent qu’il ^faut

en tout cas avoir égard ^{à l’effet} optique de l’électro- striction et de la magnéto-striction, ^{si l’on veut tirer}

dcs observations des retards absolus des cnnclusions

théoriques. Malheureusement, ^{dans les} expériences ^ou

l’on se scrt de champs produits par des oscillations

électriques (comme celles de lI. Aeckerlein) ^{il sera}

difncile d évaluer la valeur effective de E2 dont dépend

le changement de densité par électrostriction. ^{Dans le} cas du champ magnétique, qu’on peut prendre ^constant,

on serait placé dans de meilleures conditions. Dans le

cas particulier des observations de MM. Cotton et Mou- ton sur la solution de fer colloïdal. ^on a le droit de supposer l’l’net de magnéto-striction ^{comme relative-}

ment petit ^en comparaison de l’effet direct du champ,

de sorte qu’on pourrait considérer, dans ce cas spé-

ciaL la théorie de 1 Orientation comnie prouvée.

[Manuscrit ^reçu le 15 avril t912 .

Numération des particules cathodiques

Par Erich REGENER

[Université de Berlin.

Laboratoire de Physique].

On sait (Iti’il ^existe différentes méthodes de compter

les particules ^x émises par les substances radioactives.

On peut compter les scintillations qu’elles produisent

sur un écran phosphorescentl; ^on peut, ^{comme l’ont}

fait Rutherford et Geiger2, exagérer ^{l’action ionisante}

des particules ^{x, au} point ^{de mettre en évidence une} particule ^{isolée; on} peut ^aussi déterminer la charge

des ions produits par ^une seule particule ^{oc et} compter

de la sorte les particules. ^J’ai déjà discuté la possibi-

lité de cette dernière méthode dans non premier ^tra-

vail ^{3 sur} les scintillations dues ^aux particules ^{x. Elle}

a été récemment confirmée par les expériences ^de

h. BV. F. Kohlrausch et E. v. Schweidler4.

Jusqu’à présent, ^{on n’avait aucune} méthode pra-

tique pour compter ^les particules négatives (électrons,

rayons cathodiques). Pourtant, j’avais ^{eu l’occasion}

de montrer5 que la fluorescence de l’écran ^au platino-

cyanure de baryum sous.l’action des rayons B ^{est de}

nature scintillatoire, l’éclat d’une scintillation isolée état trop faible pour permettre ^la numération.

C. T. R. Wilson6 a rendu visible l’action isolée d’une

particule B, ^en condensant la vapeur ^{d’eau sur les} ions produits par ^un rayon fi. ^Il n’indique pas si ^cette méthode permet ^de compter ^les particules )3.

Depuis quelque temps, je ^{me suis} occupé ^{de reclur-}

cher une méthode de compter ^les parlicules (5 ^{ou les}

rayons cathodiques. ^{J’avais surtout en vue de com-}

biner cette numération avec la mesure de la charge électrique transportée ^{par les} particules, ^{afin d’en}

1. REGENER, verh. d. deutsch. I’Itys. ^{Ges.. 40} (1908, 78.

2. RUTHERFORD et Gl-lGIW, Pi-oc. Roy. ^{Soc.. 81} 1908) ^{1 il et}

162.

3. REGENER, loc. cil.. _{p. 83.}

4. KOHLRAUSCH et Y. SCHWEIDLER, l’hys. ’lei/8ehr., t3 (HH2) ^{1 t.}

5. REGENER, ^J’e/’h. d. deutsch. Phys. ^{Ges., 10} (1908, ^3jl.

6. C. T. R. WILSON, Proc. noy. ^{Soc.. 85} (1911) ^28j.

déduire une valeur directe de la quantité d’électricité élémentaire. Les méthodes usitées jusqu’ici’ pour la détermination de cette grandeur ^{ne la font connaître}

que pour les ions gazeux ^ou pour la charge ^double posi-

tive de l’atome d’hélium (rayon tl). Il serait désirable, pour la confirmation et la sécurité de nos conceptions,

d’avoir une détermination directe de la charge ^de

l’électron lui-même. 3les efforts dans ce sens ont fini par ^me donner des résultats dans le cas des rayons

cathodiques ^{de vitesse} relativement faible. Ce sont ces résultats qui ^vont être résumés.

Le principe de la méthode est le suivant : à l’aide d’un pulvérisateur, ^on produit ^un épais nuage de fines gouttelettes ^d’huile, qui ^{se maintient assez} longtemps ^{en l’air.} Quelques-unes ^{de ces} gouttelettes possèdent ^une charge élecl riqu e 2. ^Le brouillard passe d’abord à travers ^un condensateur à haut potentiel,

ou il se débarrasse des gouttelettes chargées, ^{et d’où}

il sort électriquement ^neutre. Il passe de ^{là à travers}

une toile métallique ^{dans une} seconde chamhre ou le

champ ^{est nul, et où} pénètrent les rayons B clu’il s’agit ^de compter. ^{Il se} produit ^{alors un} dépôt ^des

ions formés par ^ces rayons ^sur les gouttelettes ^d’huile3,

Puis le brouillard arrive dans la chambre d’observa- tion proprement dite, ^où il y ^a de nouveau un champ électrique. ^{Par un artifice} spécial, ^les gouttelettes

neutres sont alors séparées ^des gouttelettes chargées.

Si donc un rayon (3 ^a pénétré ^dans la seconde chambre,

et si les ions qu’il ^a produits ^ont communiqué ^une charge ^au brouillard, ces charges ^se reconnaitront dans la chambre d’observation.

1. V. le rapport ^{de POHI,} JaliJ’b, d. nad. lt. Eleki., ⁸ (1911)

493.

2. MILLIKAN, Pltys. Zeitschr., 11 (1911) ^1037,

3. Ce dépôt serait considerabtement réduit en presence d’uii

champ électrique ^V. MILLIKAN, loc. cil.).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191200904015001

151

La figure ¹ l’ail voir le dispositif. Le nuage ^est

produit par pulvérisation ^d’huile légère ^{de machine.}

sous une pression ^{de 1.5} atmosphère. ^Il arrive dans la région I, constituée par le condensateur cylin- drique. ^Le champ ^{de ce} condensateur est limite par la toile métallique d1, ^{de sorte} (pie le brouillard, ^dé-

barrassé de charges ^{dans la} région 1, ^{arrive neutre} dans la région ^{II. C’est ici} tlu.arrivent les rayons ^cor-

pusculaires ; ^s’il s*a-it ^de rayons x, ils pénètrent par

un trou recouverte d’une mince feuille d’aluminium;

s’il s’abit ^de rayons cathodiques, ^on emploie ^un

mince tùbe de laiton Il, portant à ^{son extrémité une} petite fenêtre de Lenard, ^en feuille de verre, et péné-

trant presque jusqu’au ^{milieu de} l’cspace ^{II. l,a} sépa-

des particules chargées. Leur nombre dépend ^en pre- mière ligne du nombre d’ions crées par ^{un ravon cor-}

pusculaire, puisque ^la charge ^des gouttelettes pro- vient de celle des ions. Les rayons les plus ^efficaces

seront donc ceux qui produisent ^le plus d’ions par centimètre de parcours dans l’air. En fait la méthode donne ^un efl’et très gros ^avec les rayons ^x dont la fa- culté d’ionisation est comme on sait très grande. ^Par

un réglage convenable du courant d’air et du courant

de brouillard on peut faire que l’action d’une parti-

cule x isolée pénétrant ^dans l’espace ^II (fig. 1) ^soit

su fusante pour que les ions produits ^fassent dispa-

raître momentanément la ligne ^de séparation ^de

l’ombre et de la lumière dans l’espace ^{III. On} peut

1?ig, i .

ration des particules neutres et des particules ^char- gées ^{dans la} région d’observation 111 se fait de la manière suivante : l’électrode chargée E2 ^{a la forme} d’un petit ^tube par ^{oit un} faible courant d’air filtré vient à la rencontre de l’air chargé de brouillard. 11

se forme ainsi a 1 extrémité libre de l’électrode une

région exempte de brouillard. Les particules ^char- gées présentes dans le brouillard sont attirées par le

champ électrique ^{dans cette} région, ^{de sorte} qu’elles

devienent observables même lorsque ^{leur nombre}

est minime par rapport à celui des gouttelettes ^neu-

tres. Le plus souvent, les particules chargées ^n’arri-

vent pas jus(lui"à l’électrode même, ^car la vitesse du courant gazeux y ^est plus grande que la vitesse im-

primée par le champ; elles circulent alors autour de

l’électrode, ^ce qui ^{ne nuit en rien à} observation, ^à

cause de la séparation ^très nette entre la zone de brouillard et la zone sans brouillard, l’observation ne

portant que ^sur le passage brusque ^des gouttelettes chargées ^d’une région ^a 1 autre On emploie ^{la mé-}

thode ultramicroscopique : limage ^{d’un arc} fourni par

un objectif se ^forme de l’autre côtéde la fenêtre F et est observée à travers une seconde fenêtre placée ^à angle druit, ^au moyen d’un microscope ^{à faible} grossisse-

ment. L’espace rempli de brouillard semble alors lumineux, l’espace ^sans brouillard reste un demi- cercle noir.

Le dispositif ^ci-dessus permet d observer 1 arrivée

aussi arriver à observer la succession de deux parti-

cules 2 se suivant à une fraction de seconde. Comme d’ailleurs tous les raIons ’1.. ^sont utilisés, ^ce qui ^n’arrive

pas dans la méthode des scintillations lorsque ^l’écran possède ^des plagies défectueuses, ^{notre méthode} peut s’appliquer ^{très bien aux} numérations qu’on ^{a souvent}

occasion d’effectuer aujourd’hui. L observation est en outre beaucoup plus aisée que celle des scintillations.

J’ai essayé ^de compter de la même manière les

rayons B ^des substances radioactives, ^mais jusqu ici

le résultat n’a pas été satisfaisant. J’attribue ceci à la

complexité’ ^{1 des} rayons B des substances radioactive

qui n’ont pas ^tous la même vitesse’. Comme la faculté d’ionisation varie en raison inverse de la vitesse, il s’ensuit que les rayons rapides ^ne pro- duisent que peu d’ions par cpntilllètre5. Alors l’effet dù aux rayons (3 ^de grande ^{vitesse est} trop ^faible pour être constaté avec certitude. Et comme on peut ^bien séparer ^les rayons lents des rayons rapides, ^{mais non}

obtenir les premiers ^{sans les seconds,} il devient difficile de f’aire une numération exacte des rayons

lents, leur effet est toujours complique de ret1el plus

1. J ni étudié le radium et lat radioactivité’ induite du thorium.

12. V. ^en particulier ^{les mesures récentes de o. BAEYER,}

HAHN et MEITNER. Phys. Zeitschr., 12 (1911) 1055, ^{et de DANYSZ.}

Le Radium, 9 1912) ^1.

3. D’après ^DURACK [Phil. Mag., ⁸ (1903 330]. ^les rayons

rapides ^{du radium} produisant ¹²³ couples ^d’ions par em, dans

l’air r il la pression atmosphérique.

152

faible dû aux rayons rapides ainsi que de l’effet iné- vitable des rayons y.

Ces essais avec les rayons B ^m’ont pourtant indiqué

la voie qui devait conduire au résultat. Il fallait

employer ^des rayons a ^{lents et} homogènes ^pour

obtenir une ionisation intense et apercevoir ^l’effet

d’une particule S isolée. J’ai employé les rayons

cathodiques d’origine photo-électrique, ^accélérés par

un champ ^{de 10 000 volts,} emprunté ^{aux deux} dynamos ^{à haute tension} du laboratoire. Pour _que ces

rayons ^sortent dans l’atmosphère, j’ai ^{dû utiliser une}

fenêtre de Lenard en verre extrêmement mince1. J’ai fini par pouvoir mastiquer ^une pellicule ^{de verre} pré-

sentant une couleur d’interférence _rouge intense, ^le

trou n’ayant plus que 0,2 ^mm de diamètre. Les rayons cathodiques prenaient ^{naissance sur une lame}

de cuivre éclairée par l’arc au mercure sous quartz ^à

travers une fenêtre de quartz. ^Une pompe Gaede servait à faire le vide, ^{un tube en U} plongé dans l’air liquide

servait à retenir les vapeurs de graisse ^{et de mercure.}

Gomme les rayons cathodiques d’aussi faible vitesse n’ont qu’un parcours ^très petit ^{dans l’air,} la fenêtre de Lenard se trouvait au bout d’un tube pénétrant presque jusqu’au ^{milieu de} l’espace ^Il.

Dans ces conditions, 1 effet d’un rayon cathodique

isolé était facile à voir. Il suffisait pour cela de ^dia-

phragmer suffisamment l’arc au mercure (diaphragme

de quelques millimètres placé directement sur l’arc),

et l’on apercevait ^{alors l’arrivée} sporadique ^de gout- telettes chargées. ^Le phénomène ^{dans son ensemble}

est le même qu’avec les rayons ^{a, seulement} la quan- tité de gouttelettes chargées que donne ^un rayon B ^est beaucoup ^{moindre. Pour un} rayon ^{a on} observe des centaines de particules chargées, pour ^un rayon a ^on

n’en observe qu’une ^ou deux douzaines. De plus ^leur

arrivée est moins saccadée. Ceci tient à ce que la

trajectoire ^des rayons B n’est pas rectiligne ^{mais for-}

tement courbée, ^{les ions et les} gouttelettes ^{ne sont}

donc pas concentrés au moment de leur formation dans une zone aussi étroite. Il est possible ^toutefois qu’il y ait des perfectionnements ^{à réaliser sur ce} point. J’ai l’intention d’étudier aussi des rayons ^de différentes vitesses, pour voit si l’on n’améliore _pas la

1. Cette fenêtre commençait ^{à être} transparente pour les

champs accélérateurs de 6 à 7000 volts.

lnesure. Maigre ^{tout il est} déjà possible ^{de faire des}

numérations. Celles-ci, jointes ^à une mesure de

charge, ^me permettront de déterminer la charge ^de

l’électron.

J’ajouterai ^une remarque. ^{Le tube à} rayons catho-

diques ^{n’offrait aucune} décharge ^{visible. Pourtant, au}

début des expériences, j’ai ^eu des rayons cathodiques

en quantité appreciable ^même après suppression ^de

la lumière ultra-violette. Le nombre de ^ces rayons diminuait graduellement ^{et au bout de} 1-2 heures était réduit à 1 particule ^par 1/2 minute environ. Je n’ai _pu décider encore si ct s particules provenaient

du gaz résiduel ^ou d’un effet de surface l, la cathode de cuivre. Mais il n’est pas douteux qu’il ^{se soit} agi ^de

rayons cathodiques, ^car l’approche d’un aimaiit coupait

les effets, les rayons cathodiques ^dévies fI’atteignant plus ^la fenêtre de Lenard.

Comme de juste, ^les particules cathodiques que j’ai

observées n’apparaissaient pas à intervalles de temps égaux, ^{mais à} intervalles très irréguliers. ^{On a ici}

manifestement affaire à des oscillations analogues ^à

celles qui ^{ont été reconnues dans la} décomposition atomique des corps radioactifs.

La méthode décrite peut ^{servir non seulement}

comme méthode de numération mais comme méthode indicatrice d’ionisation. Le nombre des ions pro- duits dans l’air par ^un corpuscule B accéléré dans 10000 volts n’est certainement pas ^très grand.

’l’ransformés en gouttelettes chargées ^{ces ions de-}

viennent aisément visibles, ^ce qui démontre claire-

ment la sensibilité de la méthode pour la recherche de faibles ionisations. J’ai eu l’occasion de l’appliquer parfois ^{à cet} objet ^{durant mes} expériences. Lorsqu’il

n’arrive plus ^aucun rayon dans l’espace ^{II, on n’en}

voit pas ^{moins une ou} deux particules chargées péné-

trer parfois ^{dans le} champ d’observation. Manifeste-

ment ces charges proviennent ^de l’ionisation spontanée

de l’air par le rayonnement pénétrant. Parfois, ^mais

très rarement, j’ai ^{vu aussi} apparaître brusquement

un nombre assez grand ^de particules chargées. ^Dans

ce cas il est manifeste qu’une particule ^x ou B ^{a été}

émise dans la chambre II elle-même.

[Manuscrit reçu le 22 mars 1912.]

[Traduit par L. BLOCH.]