Sur la formation des rayons cathodiques

HAL Id: jpa-00242436

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00242436

Submitted on 1 Jan 1910

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Louis Dunoyer

To cite this version:

Louis Dunoyer. Sur la formation des rayons cathodiques. Radium (Paris), 1910, 7 (10), pp.300-309.

�10.1051/radium:01910007010030001�. �jpa-00242436�

ment pour le minimum ^et approximativement après

ce minimum. Après quelques ^{dizaines de milliers} d’années, la correction relative ^au radium initialement

présent, ^de même que celle relative ^au radium maintenant présent, ^{devient tout à fait} négligeable.

Aussi n’ai-jc pas abandonné l’espoir de détermi-

ner la période de l’ionium de celle façon. ^{Il est}

possible que la valcur de 152 000 ans pour le premier

échantillon examiné, ^ne _{soit pas} profondén1ent ^mo-

difiée par les résultats ultérieurs. J’examine en ce

moment des autunites différentes de cclles du Por-

tugal.

Sur la formation des rayons cathodiques

Par Louis DUNOYER

Faculté des Sciences de Paris.

Laboratoire de Mme CURIE.]

1

1. Parmi les recherches extrêmement nombreuses consacrées aux rayons cathodiques, ^{on trouve} peu de résultats, ^{à ma} connaissance, qui ^{soient relatifs à}

l’influence _que peut jouer ^{la nature de la cathode, du}

moins aux pressions ^assez basses pour que l’espace

obscur de Crookes ait envahi tout le tube et que ^les rayons cathodiques ^viennent produire ^{sur la} paroi ^la

lluorescence verte caractéristique, partout ^{on des obs-} tacles ^ne gênent pas leur propagation rectiligne. ^Le plus grand nombre des recherches relatives aux

rayons cathodiques portent ^{soit sur les} propriétés ^du

faisceau tout formé (forme, transport ^de charges, ^dé- viations, vitesse, ^actions di vcrses ^sur les solides ou sur les gaz), ^{soit sur les} circonstances qui ^condition-

nent sa formation ; à ^{ce dernier} point ^{de vue, les ré-}

sultats acquis ^les plus importants ^se rapportent ^au

rùle de l’afflux cathodique. ^{Les travaux de M. Ydiard,}

de Sir J. J. Thomson, de Whnelt ^ont mis en évidence

qu’il existe dans un tube en cours de fonctionnelnent

llil tlux de particules, ^{dont un} certain nombre au

moins sont positivement chargées, ^se dirigeant ^{vers la}

cathode avec une vitesse de l’ordre de 1000 kilomè-

tres par seconde; ^{si la cathode est} perforée, ^{ce flux,} auquel ^{M. Villard a donné le nom} d’afflux ^cathodi-

qiie, continue ^son chemin ^en ligne ^{droite et devient}

un faisceau des lianalstrahlen de M. Goldstein. Pour

qu’une cathode donne naissance n un faisceau de rayons cathodiques, ^{il faut} qu’cllc ^soit frappée par

l’afnnx ; ^une région ^{de la cathode} protégée ^{par un}

obstacle contre l’arrivée de l’afnux n’éti-iet pas de rayons cathodiques ; ^{tout ce} qui gêne ^la formation de raft1ux, tel que le resserrement des parois ^{au voisi-}

nage de la cathode, gêne ^{la formation des} rayons ^ca-

thodiques ^et augmente la diireté du tube. Pendant le fonctionnement régulier ^du tube, l’arrivée de l’afflux

sur la cathode conditionne donc la formation des

rayons cathodiques. ^{Cela ne} prouve pas que, dans la

période d’établissement de la décharge, ^{ce ne soit} pas à des rayons cathodiques, ^ou d’une manière plus gé-

nérale à des charges électriques négatives, ^{ions ou cor-} puscules, qu’échoit le rôle de créer l’afflux cathodi- que : ^on sait, ^en effet, que dans l’ionisation par chocs,

les ions négatifs agissent ^{avant les ions} positifs, ^c’est-

à-dire après le parcours d’une chute de potentiel ^bien

moindre. Il ne parait pas avoir été fait d’expériences systématiques ^{sur ce} point important; ^{toutefois cer-}

taines expériences ^{de M.} Villard établissent que pen- dant la période d’établissement de la décharge ^les phénomènes ^lumineux de la colonne positive ^se propa- gent ^{dans le sens} de l’anode vers la cathode. D’autres

expériences, plus ^{récentes, de Sir J.} J. Thomson (Plzil.

lIag. [6] ¹⁸ (1909) 447), ^montrent qu’aussitôt après

l’établissement de la dit1ërence de potentiel ^{entre les} électrodes, la direction du champ ^{est, tout le} long ^du tube, celle de l’anode vers la cathode; puis, ^{dans les} parties lumineuses des stratifications, un renverse- ment se produit ^{et le mouvement} d’ensemble qui

constitue le courant transporté par ^la décharge y ^re- monte le champ électrique. ^{Aucune de ces deux} expé-

riences ne paraît pouvoir trancher la question ^de

savoir que ^{sont et} d’où viennent les premiers agents organisateurs ^{de la} décharge.

Toutefois dans l’expérience de Sir J. J. Thomson il semble diificile de ne pas attribuer ^ce rôle à des cor-

puscules négatifs ^émis par la cathode, ^{car celle-ci}

était constituée par ^une pastille ^{de chaux incandes-}

eeiitc, ^et d’ailleurs l’aspect de la colonne positive ^était

le même exactement, ^avec plus ^de régularité ^toute-

fois et de stabilité, que dans le ^cas d’une cathode ordinaire. Mais justement ^{à cause} de l’émission cer-

taine et abondante d’électrons _{par la} cathode, ^il

semble difficile de tirer de cette expérience ^{une con-}

clusion positive, pour le cas ordinaire, ^{sur le} point qui ^nous occupe.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01910007010030001

Quand ^la décharge ^{est établie, la} production ^des

rayons cathodiques semble donc uniquement régie par l’arrivée de Fafnux sur la cathode, et l’afflux paraît dépendrc lui-iiiènie uniquement de la rorllle du tube, de ses dimensions et de la pression ^du gaz. Si bien que la décharge ^semble se ramener à une double cir- culation da _gaz sous forme d’afflux et de rayons

cathodiques ; ^{le rôle des} électrodes se bornerait à éta- blir et à entretenir dans le gaz la distribution dcs

potentiels qui règle ^cette double circulation 1.

2. Une telle conclusion peut paraître exagérer trop le rôle du _gaz ^aux dépens de celui des électrodes.

Un certain nombre de faits, ^dont quelques-uns ^sont

bien connus cependant, ^montre l’importance ^{de ce}

rôle.

Parmi ces faits, ^le plus ^{saillant est celui du chan-} gement qu’éprouve la chute de potentiel cathodique quand ^{la nature} de la cathode change. ^Ce phénomène

a surtout été étudié au point ^{de vue de sa connexion}

avec la répartition ^du champ ^{dans la} décharge. ^{En ce} qui ^{concerne la nature de la} catliode, ^{on a} remarqué

que les métaux les plus électro-positifs ^{donnaient en} général ^{une chute cathodi-}

que plus faible. Mais le

phénomène dépend ^{aussi de}

la nature du gaz. Il est pos- sible que l’absorption ^du

gaz par la surface de l’élec- trode joue ^{un rôle} impor-

tant et masque la véritable

nature du phénomène. ^On peut rapprocher l’expérience

suivante des. variations de la chute de potentiel ^catho- dique, constatées sous des

pressioos ^où l’espace ^obscur

de Croohes n’atteint _pas en- core les parois. ^{du tube.}

Considérons un tube (fib 1)

dont une des électrodes est constituée de tiges ^{de di-}

vers métaux polis, ^vissées

les unes au bout des autres, acier (A), ^laiton (L), ^cuivre

rouge (C), ^nickel (N) ^et

zinc (Z). ^Des tiges ^d’acier

ly. ^{1. sont} intercalées de façon

que chacune des tiges ^ait

une extrémité commune avec une tige ^{d’acier : cela}

rend la comparaison plus ^{commode et} permet ^de

s’assurer qu’une ^variation d’aspect ^{de la} décharge

ne provient pas de l’inégale distance des dineren- tes parties de la cathode à l’anode; celle-ci est con-

stituée par ^une fge d’aluminium placée ^{dans un tube}

latéral. On alimente lc tube avec une bobine de 1. VILLARD, Rayons cathodiques, p. 03. 2e édit.

Ruhmkorff ; l’inégale ^surface des deux électrodes fait

jouer ^au tube lui-même le rôle de soupape. Quand ^la pression ^est convenable, Omm,6 ^{de mercure} environ,

l’épaisseur ^{de la} gaine négative ^est de l’ordrc de 4 mm.

Or l’aspect n’en n’est pas uniforme. ^Elle présente ^sur

toute ^sa longueur ^{la même} coloration, l’expérience

étant faite avec de l’air ; ^{mais son éclat et son dia-}

mètre apparent ^{ne sont} pas les mêmes pour ^tous les

Fig. 2.

métaux ; el’e ^est particulièrement ^brillante pour le nickel comme le montre la fig. ^{2. La} photographie ^ne

fait _pas ressortir les différences aussi nettement qu’on

les constate ;t l’observation visuelle. Si l’on cote 10 l’éclat de la gaine ^{autour de la} tige ^{de nickel, on}

entera 7 a 8 son éclat autour du laiton et 7 son éclat autour des autres, tiges. Quant ^{au diamètre de la}

gaine, ^il semble subir un rétrécissement autour du nickel. Mais c’est un phénomène qu’il ^est difficile de

juger ^en faisant abstraction de la dinérence d’éclat.

Quand l’accroissement de la pression ^réduit l’épais-

seur de la gaine ^{n 2 mm environ,} les différences d’as-

pect ^{ne sont} plus appréciables ; ^{il en est de même si,}

par abaissement (te la pression, ^le diamètre de la

gaine ^{atteint 8 ou 10 nnl1; ses contours} s’estompcilt

en même temps.

L’expérience ^a donné les mèn1CS résultats exacte- ment avec deux tubes dilférrnts 1.

t. Pnnr maintenir dans le tube, après scellement, une pres-

3. Aux basses pressions, lorsque ^la gaine ^n’est plus

visible ^et que le faisceau cathodique ^se propage ^en

ligne droite loin de la cathode, ^{il a} été fait peu d’expé-

riences sur le rôle propre du Inétal de la cathode. Une ancienne expérience de M. Perrin ( 4nn. ^{Chim. el} Phys.

(7 ^XI (1897), ^{499), montre} que trois faisceaux émis par ^{une même} cathode formés de trois lames juxta- posées ^{en or,} argent ^et allninium, subissent des déviations magnétiques égales. ^{Cela ne montre} pas que les porteurs ^{de la} charge ^sont fournis par le gaz, mais que, s’ils ^sont respectivement ^fournis par l’or,

l’argent ^et l’aluminium, ^ces porteurs ^{sont les} mêmes;

c’est là ^un point capital ^encore hien mieux établi par la comparaison des diverses mesures du rapport e/m.

Mais cela ne donne ^aucune indication ^sur la manière dont l’or, l’argent ^et l’aluminium réagissent ^sous

l’excitation de la cause qui produit le faisceau catho-

dique.

Des différences très nettes entre la facilité avec

laquelle _prennent naissance les rayons cathodiques

Fig. 3.

ont été trouvées par Sir ,J. J. Thomson (Pj2il.

_May. (3) ^44, p. 293), t897) ^en faisant passer la dé-

charge ^{entre une cathode} plane ^{et une} anode filiforme sion constante, il est nécessaire. bien entendu, de le vider en

1,,Iis,int passer la (U.charge ^{et en Io,} parois jusqu’à ^ce

que ^la lueur verte apparaisse d’une manière permanente. ^Si l’on n’a pas ^en soin, ^{avant de} polir ^les tigcs ^{et de les} visser les

unes sur les autres, de les chauffer du manicre à détruire toute trace de matière grasse laissée par les ^outils dans le pas du is, il se produit ^des projections cathodiques extrêmement abondantes au niveau de racords. Il est évident que ^ce, pl’O-

jections ^{dosent être} évitées pour que ^la transparence ^du tube reste la même sur toute sa longueur.

On constate dans cette expérience que ^le enivre tend à subir l’évaporation cathodique ^{d’une manière} particulièrement ^accentuée.

normale à la cathode. Toutes les électrodes etaient

placées ^{dans un même tube} de manière à assurer

l’égalité ^des pressions. La valeur du tube ^en lon- gueur d’étincelle équivalente était très variable sui- vant le couple d’électrodes en activité. Elle était par- ticulièremcnt faible avec une cathode en sodium.

Mais les résultats étaient ^assez irréguliers ^{avec un}

même couple d’électrodes. C’est ce que j’ai ^retrouvé

en employant ^{le tube en forme d’H} représenté figure 3.

Les électrodes E, ^{E’ sont des} tiges ^{dicter de 5mm de}

diamètre emmanchées dans des liges d’aluminium ¹ que des tubes ^{de verre} protègent jusqu’à ^{leur arrivée}

dans les tubes larges. ^{Il est} nécessaire que les tubes

porte-électrodes ^soient longs (une douzaine de centi- mètres au moins) pour duc, ^aux pressions ^{très basses,}

une étincelle, perçant ^la paroi, ^ne jaillisse pas ^entre

un des fils de platine ^{et le tube} horizontal; ^avec

cette disposition, ^{en effet, des} charges ^{de la} paroi

s’accumulent principalement dans la branche horizon- tale de l’II. Après ^avoir parfaitement purgé ^de gaz les électrodes et les parois, ^on distille du sodium placé ^dans l’ampoule ^{A de manière à recouvrir} entiè-

rement l’électrode E d’une couche brillante de métal alcalin. Il est nécessaire, pour ^{effectuer cette} opéra- tion, ^de chauffer de temps ^en temps, pendant quel-

ques minutes les parois ^{du tube} B pour empècher ^la

vapeur ^de s’y ^{condenser et} rassembler le métal sur

l’électrode. Il est nécessaire aussi de ^ne distiller que du sodium parfaitement dépouillé, soit par ^une pre- mière distillation dans le vide, ^soit simplement par

un chauffage prolongé ^à 40011 dans un courant d’a- cide carbonique, ^{de toute huile lourde. Quand la} distillation ^{est achevée on} sépare l’ampoule ^{A et on}

scelle le tube. La pression ^{lue à la} jauge ^{au moment}

de la fermeture du tube était de 2.10-4 millimètres de mercure.

Or ^on constate, ^{avec un} tube préparé ^{de cette}

manière que la longueur d’étincelle entre houlcs de O,8em ^de diamètre, équivalant ^{au tube, est} par

exemple ^{de 10,} quand l’électrode E est anode et de 01,8 seulement quand ^{elle est cathode. Le tube} peut

donc jouer ^{dans une certaine mesure le rôle de sou-}

pape, grâce ^{à la} dissymétrie qu’il présente. ^Mais

cette dissymétrie ^n’est pas indépendante de la durée du passage de la décharge : si l’on fait fonctionner le tube avec la bobine pendant suffisamment long- tcmps e r2 ^{heure ou une} heure par exemple) ^en prenant ^{comme cathode} l’électrode recouverte de

sodium, le tube durcit beaucoup. L’étincelle équiva-

lente passe de Or,8 ^{à 12c.} Mais elle ne se maintient 1. Les tiges ^{d’acier sont eufuncecs} a frottement dur dans des irons pratiqués ^{dans les} tiges d’aluminium. puis ^l’alumi-

nium odt fondu au chalumeau. Par refroidissement on obtient.

non une soudure, mais une liai;on solide. Les fils de platiné

qui ^{sortent du tuhe sont} fixés dans l’aluminium de la même

manière.

pas ^{à cette} valeur ; ^{t lu tube redevient} parfois ^subie-

ment plus ^{mou et} durcit lentement de ^nouveau.

II

4. Je vais maintenant décrire une expérience ^dans laquelle ^{la nature} de la cathode a une in1portal1cc

considérable et évidente, ^aux pressions ^les plus

basses que l’on sache actuellement obtenir 1. Pour la réaliser il tant distiller un métal alcalin sur la

cathode, ^{mais de} façon que le dépôt s’effectue en

très petites gouttelettes ^et ne recouvre pas ^la cathode d’une couche uniforme. Voici quelques ^{détails sur la} préparation ^{du tube.}

Il est commode de lui donner quatre ^à cinq ^ceiiti-

mètres de diamètre et une quinzaine de centimètres de longueur (fig. 4). ^Aux extrémités sont soudés des

Fig. ^4.

tubes plus ^étroits qui ^{servent à} porter les électrodes.

Il faut que celles-ci soient gainées ^dans des tubes de

verre jusqu’à l’extrémité du tube large ^et que les tubes étroits porte-électrodes ^{aient au moins une}

douzaine de centimètres de longueur; ^sans quoi ^on s expose ^{à voir la} paroi percée ^aux extrémités du tube

large. ^Les parties ^des électrodes qui pénètrent ^dans

le tube large ^{sont des} tiges ^d’acier, grossièrement polies ^au papier ^{émeri. Le tube étant achevé, mais}

les électrodes non encore en place, ^on le nettoie à l’acide chromique, puis ^{u l’eau distillée et on le sèche.}

On soude alors dans le verre les fils de platine ^reliés

aux électrodes en évitant le plus possible d’introduire de l’humidité à l’intérieur du tube pour préserver ^les

électrodes d’acier de l’oxydation, qui dépolit ^{leur sur-}

face. Lorsque les électrodes sont en place ^{on introduit}

dans le tube A un petit ^tube ouvert contenant un

métal alcalin; ^{on étire et on} scelle le tube A. On soude alors le tube P a la canalisation de la _{pompe à}

mercure (pour ^les nombreuses distillations _que j’ai

eu à effectuer, la pompe Gaede m’a rendu d’inappré-

ciables services, ^{et on} fait le vide. On procède ^alors

a l’expulsion des gaz occlns dans les parois ^{et dans}

les électrodes; ^on chau!re pour cela le tube ^{avec un} bec Bunsen, jusque ^vers J5fi à 1001 ^en faisant passer

1. C. R., 150 ’1910’ 970.

la décharge. ^{On a soin d’éviter} de chauffer le tube A, qui ^{est relié au} tube C par ^un tube étroit (4 ^{à 3 mm}

de diamètre intérieur) ^de 10 centimètres de longueur

environ.

Quand ^{on a chauffé} pendant ^{trois heures à} peu

près ^{en faisant} passer par intermittence la décharge,

et en laissant toujours ^la pompe ^{à mercure en} action,

il ne subsiste plus dans le tube une quantité de gaz suffisante pour laisser passer ^la décharge ^d’une

bobine d’induction, alimentée par ^{courant continu et} munie d’un interrupteur ^{turbine ,à mercure, même}

sous des différences de potentiel ^{aux bornes corres-} pondant a ^une quinzaine de centimètres d’étincelles, dans l’air, ^{entre boules de} icm de diamètre. Avant d’arriver à ce degré ^{de vide le tube a été Geissler,} puis cathodique, ^la iluorescence verte recouvrant les

parois ^{d’une rnanière} sensiblenient uniforme; ^{au delà}

d’un certain degré ^{devide cette} fluorescence uniforme

s’affaiblit puis ^cesse.

On commence alors la distillation du métal alcalin.

Il est indispensable ^{de ne se servir} que de métal déjà

convenablement purifié ^{de toute matière} grasse. Le sodium ou le potassium ^{que l’on vend sous l’huile de} naphte retiennent, malgré ^des lavages répétés ^et pro-

longés ^{dans l’éther de} pétrole, ^une petite quantité

d’huile extraordinairement peu volatil. Cette huile

se dégage seulement, ^{dans un vide très} bon, ^{vers 230°}

et va se condenser ^sur des parois ^très proches ^{de la} partie ^{chauffée et} par conséquent elles-mêmes assez

chaudes. Cette huile est parfaitement transparente.

Pour s’en débarrasser, ^{le mieux est de faire subir}

dans le vide au métnl alcalin une distillation prépara-

toire dans un petit tube où l’on peut ^{ensuite laisser}

rentrer de l’air, ce qui oxyde, ^sans inconvénient, ^la

surface du métal alcalin; ^on place ^{ensuite ce} petit

tube dans l’ampoule ^{A. Au lieu de faire cette distilla-}

tion préparatoire, ^on peut ^chauffer pendant ^{une demi-}

heure outrois quarts d’heure ^{le métal vers 400 à 450°}

dans un courant d’acide carbonique ^{sec..1 une} tempé-

rature, variable d’un métal ^alcalin à un autre, mais géné-

ralement comprise ^{entre i00 et 2000, il se} dégage ^dans

le vide une grande quantité de gaz occlus par le ^mé- tal, principalement ^de l’hydrogène, ^{comme le montre} l’aspect ^{de la} décharge dans le tube C, qui ^redevient

momentanément Geissler. Ce dégagement gazeux ^se

produit ^{d’une maniére assez soudaine, et si l’on n’a}

pas soin de régler convenablement le chauffage, ^le

niétal alcalin fondu peut ^être projeté ^{en masse au}

delà de l’étranglement capillaire qui ^relie l’ampoule

A et le tube C, ^et jusque ^{dans ce} tube lui-même.

Pour pouvoir ^aisément régler ^Je chauffage j’ai ^trouvé

très commode l’emploi ^de petits ^fours électriques

construits de la façon suivante : on enroule autour d’un tube de verre cle qiielques millimètres plus large

que le tube A ^un fil de nickel recouverte d’amiante;

j’ignore ^{si l’on} peut ^se procurer on fil de ^cette espèce

dans le _commerce; il est en tout cas très facile d’en

préparer des bouts d’une dizaine de mètres ^{en enrou-} lant du ni d’amiante fin ( 1 à 2mm environ de dia- mètre) dévide d’une hohine, ^{sur le fil de nickel} pincé

dans le mandrin d’un tour ; ^{il est} commode _{que la}

poupée ^{du tour soit} percée ; ^un aide maintient dans

ses doigts l’extrémité du fil de nickel ^en l’y ^laissant cependant ^tourner, pendant qu’un ^autre opérateur

surveille l’enroulée ^{du fil d amiante.}

Pour faire tenir le fil de chauffage ^{sur le tube de}

verre, le plus ^{commode est de} pratiquer ^{au chalu-}

meau deux trous dans la paroi ^{de celui-ci au voisi-}

nage des extrémités; on y attache les extrémités du fil de nickel. Par-dessus l’enroulcment on enfile un autre tube de verre, servant de calorifuge ^{et maintenu}

sur le premier par le coincement de deux tours de gros fils d’aiiiianle, ^{un a} chaque extrémité des tubes de verre. Avec ce dispositif, ^{et un} écartement de 1 cm

environ entre les spires, ^ce qui permet ^de l’oir très bien ce qiii se ^{passe à} l’intérieur, on peut ^aisément chauffer à 5001. Il faut avoir soin toutefois de fermer le haut du four avec une feuille de carton d’amiante

percée d’une fente _pour laisser passer ^le tube; ^on peut fermer le has avec un pcloton de ficelle d’amiaiite.1

Pour le sodium, ^{vers 2901 on voit se former un}

anneau miroitant de ^{1 cm} de hauteur environ au-

dessus du carton d’amiante; ^si l’on continue le chauf-

fage, ^sans dépasser 400°, ^car au-dessus de cette tem-

pérature ^la vapeur de sodium attaque ^{fortement le}

verre, qui ^{devient brun, on} finit par ^{chasser tous} les gaz occlus dans le métal de l’ampoule A ^ou suscep- tible d’être dégagé par l’action de ce métal sur son

oxyde hydraté, ^et le tube C redevient cathodique ^très

Fig. 3.

dur. Les parois ^restent complètement ^{obscures sous}

des voltages élevés, correspondant ^par exemple, pour iiler les Idées, ^{à 4 cm} d’étincelle. Si la qU:1nlité ^de

métal passée ^de 1’:Hnpoulc A dans le tube étroit est

suffisante, ^{on enlève le fourneau et l’on scelle l’am-} poule A que l’on sépare. ^{On fait alors monter le four-}

neau de quelques centimètres pour approcher peu ^à peu ^la région ^de condensation ab (fig. 5) du tube C.

A un certain moment, ^{on constate} l’apparition ^du phénomène suivant si l’on applique ^{au tube la même}

dinérence de potentiel ^que précédemment : ^{Sur la} paroi du tube C il y ^{a une sorte} de voie lactée en couronne dont le plan ^est perpendiculaire ^{au tube et} qui ^est constituée par de petites ^taches fluorescentes vertes, ^très brillantes, ^{très bien définies et en} général parfaitement fixes ; l’éclat de chacune d’elles, ^toute- fuis, n’est pas absolument constant, ^ce qui ^{donne, 1t}

une certaine distance, l’impression d’ensemble d’un véritable fourmillement d’étoiles vertes. Au moment où ce phénomène apparaît, ^il n’y ^{a aucune trace de}

métal alcalin visible a l’ceil ^nu sur les parois ^{du tube}

C ni sur les électrodes, à condition _que la distillation ait été conduite d’une manière suflbam111cnt lente. Si l’on poasse ^la distillation de manière 11 recouvrir d’un

dépôt de métal alcalin les parois ^du tube C avoisilant l’orifice du tube ab et la partie correspondante ^des électrodes, ^la région ^où les taches sont les plus ^lines

et les plus nombreuses s’écarte; ^elle correspond ^tou- jours à ^une région des électrodes non recouverte de

dépôt visible à I’oeil nu ou même à la loupe. ^Toute-

fois, quand ^le chauffage ^{est un} peu prolongé, ^les

taches se font un peu partout ^Sans qu’il y ^ait de région

très nettement délimitée. C’est ce que l’on ^constate

sur la figure ⁶ qui reproduit ^une photographie ^d’un

tube pareil ^aux précédents ^dans lequel ^{on avait dis-}

tillé du sodium. Le plan des électrodes est perpendi-

culaire au plan ^{de la} figure. ^{Le cliché est un} négatif;

la surface des électrodes n’émet pratiquement ^aucune

lumière, ^{d’où résulte} qu’elles ^{se détachent en clair sur}

le fond du tube rendu légèrement lumineux par le fourmillement des taches. La photographie ^{a été} prise

avec une pose de ::0 minutes, ^{le tube étant alimenté} par ^une machine de Holz à deux plateaux; ^{la netteté}

d’un grand ^{nombre de} petites ^taches, montre,leur

lixité. Le tube d’arrivée du sodium débouchait en A.

5. Ces petites ^taches vertes sont produites par l’ar- rivée sur la paroi de faisceaux cathothiqucs ^{très déliés}

émis par des points ^isolés de la cathode. C’est ce que

montrent la couleur de la fluorescence, ^{la déviation}

magnétique des rayons ^et le fait que seule l’électrode

qui ^est cathode les émet, ^{comme on le constate} quand

on alimente le tube avec une machine électrostatique.

Le diamètre des taches est ^assez variable; ^en général, cependant, ^{il est de} l’ordre de 1 à 2 millimètres pour

une distance de 2 cm entre la cathode et la paroi. ^Plus

la paroi ^est éloignée, ^moins les taches sont nettes : les faisceaux possèdent ^{donc une} légère di,ergence.

Il e·t très remarquable que ^ces faisceaux ne parais-

sent d J110er aucune illumination à la surface de la

cathode, ^au conirtire des faisceaux cathodiques ^ordi-

naires, ^{dont le} point ^de départ ^{sur la cathode est tou-} jours ^{un peu lumineux, du moins avec les intensités}

que permet ^d’obtenir 1t-mploi de la bobine de Ruiliiii- korir. Quand ^{le vide est} aussi bien fait que possible,

mes tubcs alimentés par la même ^{source ne} donnent de lumière que dans les taches ^vertes. Le _gaz. résiduel

et les électrodes sont obscurs, Mais si le vide est moins pousse ^{ou si le} fonctiunnement de la bobine est forcé, ^des décharges cathodique, ordinaires peuvent

se superposer ^au phénomène ^des petites ^{taches et}

donner, ^au moins sur certaines régions ^{de la} paroi, ^la

Fig.6.

fluorescence sensiblement unil’orme qui accompagne normalement ces décharges. ^{Sur la} figure ^{6, on voit}

verts l’extrémité gauche ^{une telle} région. ^{Avec un}

même tube on peut ^alors obtenir, ^{si la} pression ^n’est

pas trop basse, ^les aspects suivantes : un certain nom-

bre de petites ^{taclles vertes} commencent n apparaître

sous le voltage correspondant, par exemple, ^{à 1 cm} d’étincelle; ^{le reste du tube est} absolument obscur;

Jc voltage ^{allant en} croissant, ^{un nombre de} plus ^en plus grand ^{de taches devienent visibles tandis} que lis premières ^apparues augmentent ^{d’éclat. Enfin}

pour ^un certain voltage, correspondant par exemple

à 4 c d’étincelle, de faibles décharges cathodiques ordinaires, ^avec fluorescence uniforme de L. paroi, ^se superposent par intermittences ^aux petites ^{taches ct} acquierrent ^de plus ^en plus d’importance ^{à mesure}

que le voltage croit. Plus le vide dans le tube est bon,

ou mieux, plus ^la décharge cathodique ^{sous sa forme}

ordinaire ^a de peine ^à s’y produire (étranglement ^des parois, difficultés de production ^{abondante d’afflux} cathodique), plus ^le phénomène ^des petites ^{taches est}

pur ^et plus ^on peut ^{forcer le} voltage ^sans vo;r appa- raitre la fluorescence uniforme.

6. Avant d’indiquer les observations que j’ai pu faire sur les circonstances particulières de la forma- tion des petites taclies, je ^dois signaler ^{trois autres} phénomènes rlue ai rencontrés fréquemment, ^mais

sans être maître de leur production. ^{Je ne ine suis}

d’ailleurs _pas encore préoccupe ^d’en faire l’étude.

1° On remarquera ^sur la photographie reproduite

par la figure ^{6, dans la} région ^{fib, une} large nappe brillante (noire ^{sur le} négatif), ^{très intense et bien}

délimitée. Cette nappe ^{est restée} parfaitement ^fixe pendant plus longtemps que les 20 minutes (pi’a ^duré

la pose; ^son contour est la section de la parut par ^un cône de révolution avant son sommet sur l’électrode.

Eu ce point ^{on voit sur} l’électrode ^un très petit point

très brillant ^et orangé, ^non reproduit par la photogra- phie. ^{Dans cette} région l’électrode était entièrement recouverte d’une couche de sodium miroi- tant, ^et d’ailleurs, ^{toutes les fuis} (lue j’ai

rencontré ce phénomène, ^le point orangé

était sur une couche de sodium bien visi- hle. Quand ^ce point ^{est très brillant, il}

semble être l’extrémité d’une petite ^ai- grette orangée ^{normale a la} cathode, En somme, ^{avec ce} genre de décharge, il y ^a

au contact dn point d’émission une petite

couche lumineuse émettant les raics du métal. C’est cc que l’on s’attendrait ^{à trou-}

ver avec une cathode en sodium, ^{si l’on se} rappelle que, d’une nzanièrc générale,

dans un tube à rayons cathodiques, ^{la sur-}

face de la cathode n’émet _pas tout en-

tière : l’émission se réduit pratiquement

à celle d’une petite région, ^{celle ou vient} frapper ^l’afflux cathodique; ^{elle est} légèrement ^Inn1i-

neuse, émettant les raies du 111élal de la cathode; ^sa

place ^{sur la cathode est} délern1inée par des ^circon-

stances assez peu ^connues.

La stabilité des plages ^{comme celle} qui ^{vient d’être}

décrite est extrêmement variable. En général, quand

elles se produisent, ^{elles sautent} plus ^{ou moins} rapi-

dement d une place à ^{une autres, en même} temps que le point ^{brillant sur la cathode subit des} déplacements correspondants. Quelquefois, ^ces déplacements ^sont

si rapides, qu’ils ^donnent l’impression d’une scintil- lation sur la cathode.

2° Les plages lumineuses de ce genre 111’ ont paru

toujours parfaitement uniforme. Il n’en est pas de mêlne des petites taches. Le plus ^{souvent elles sont a}

peu près uniformément éclairées, ^{lnais avec des 11 uc-}

tuations d’intensité d’une partie ^à l’autre de la tache

qui rappelle l’aspect des substances frottées âu phos- phore. ^De plus ^{il arme} parfois que les taches ^sont annulaires. Leur contour intérieur et eBLérieul’ est alors d’une netteté parfaite ^{et semble un trait lui»1-}

neux Bcrt de la largeur de celui que donne la pointe

(l’un _crayon; le centre de la tache est parfaitement

obscur. Cette netteté du contour intérieur semble différencier le phénomène ^{de celui} qui ^{est bien connu}

sur la forme du cône de ra%ons cathodiques émis par

une cathode concave; ^on constate bien dans ce cas un

renforcement périphérique du faisceau mais non une

délimitation parfaitement ^{nette comme} celle dont il est ici question.

5° Quand ^{on alimente le tube} avec une source con-

tinue, commc une machine électrostatique, ^{on con-}

state parfois l’apparition d’une lueur renlplissant ^le

tube et accompagnée ^{d’un bruit scc; il} semble que

cette lueur possède la coloration de la décharge

Geissler dans le gaz ^sur lequel ^{le vide a été fait.}

Avec les intensités que fournit la machine électrosta-

tique ^la luminosité rcstc d’ailleurs très faible. Le

phénomène ^est instantané. Il ne semble pas modifier l’émission qui correspond ^aux petites ^{taches. Il faut}

sans doute le rapprocher ^des observations faites ré- cemment par M. Villard ^sur la décharge par ^arc dans le vide.

7. En ce qui ^{concerne les} circonstances de forma- tion des petites ^{taches, il} était d’abord essentiel d’exa- miner si le mode de production des rayuns catho-

diques qui ^leur correspond ^{est une} propriété spéciale

des métaux alcalins. Après avoir découvert le phéno-

mène avec le sodium, j’ai ^constaté qu’il ^se produisait également ^{bien avec le} potassium, le rubidium et le ceesium 1. Malheureusement, ^comme chaque ^essai

nécessite la construction et la préparation, ^{assez déli-}

cate, d’un tube, ^ces expériences ^sont longues ^{u faire,}

Outre les métaux alcalins ,je n’ai pu ^encore essayer que le zinc, dont la distillation s’effectue très facile- ment dans le vide. Le tube employé ^était identique ^à

celui de la figure ^4, les électrodes en acier. Le zinc donne le phénomène ^{sous le même} aspect exactement, mais d’une manière évidemment moins aisée, ^c’est-à- dire qu’il ^est nécessaire d’appliquer ^{au tube un} voltage plus élevé. Il sera nécessaire d’essayer l’expé-

rience avec tous les métaux qu’il ^est possible ^d’ohte-

nir par distillation dans le vide.

8. Pour montrer d’une manière frappante que le

phénomène ^des petites ^{taches est bien dîi à des} parti-

cules distillées et déposées ^{sur les} électrodes, ^on peut employer ^{un tube en forme d’H, comme}

celui de la figure ^{5. On} fait le vide de manière _que la

décharge ^ne passe plus; les deux branches verticales sont obscures. On procède ^{alors à la} distillation dans

une des branches, conformément aux indications données plus ^{haut; un} grand ^{nombre de taches vertes} apparaissent ^{du même coté tandis} que l’autre côté reste obscur. Cette forme de tube est particulièrement

commode parce que la dissymétrie des deux branches

persiste pendant ^très longtemps. ^Au contraire, ^avec

un tube droit comme celui de la figure 4 j’ai ^observé

quc si ^on scelle le tube alors que ^la région ders taches

est limitée à la partie ^voisine de l’arrivée de la vapeur, il y ^a des taches un peu partout ^{au bout de}

1. Je me suis servi de rubidium et de coesium purs prépares

par M. HacLspill ^au moyen de ^sa méthode si pratique ^{de réduc-}

tion des chlorures par le calcium. Je lui exprime ^{tous mes}

remerciements pour l’ohligeance ^avec laquelle ^{il a mis ses} produits ^{à ma} disposition.

quelques ^{senaines. Cela est dù} probablement ^{à de}

faibles volatilisations successives du métal déposé,

suivies de condensations.

Pour m’assurer encore que le premier rôle revient à des gouttelettes alcalines, j’ai ^{ouvert un tube conte-}

nant du sodium et coupe les tubes porte- électrodes;

le tout a été lavé soigneusement ^{à l’alcool et à l’eau,} puis les électrodes traitées de la même manière ont été ressoudées, le tube vidé et les parois purgées ^de

gaz ^comme auparavant. ^Le phénomène ^avait pratique-

ment disparu. ^Toutefois il restait encore quelques peti-

tes taches très peu nombreuses, ^comme j’en ^{ai observé}

presque toujours quelques-unes ^{avec mes tubes, avant} d’y ^{distiller le} métal alcalin. Si l’on rapproche ^{ce fait}

de la production ^du phénomène ^{avec le zinc} distillé,

on sera conduit à penser que ^le phénomène peut ^se

produire ^{avec toutes sortes de} particules ^très peti-

tes, déposées ^{sur la cathode, mais} plus ^{ou moins}

facilement. C’est ainsi que l’on fait disparaitre ^lc phénomène ^en laissant de l’air rentrer dans lc tube,

puis ^en le vidant de nouveau ; le nombre et la dimen- sion des particules n’a pas dû notablement changer,

mais l’état de leur surface s’est modifié.

9. On a déjà fait remarquer que le phénomène ^se produit particulièrement ^{bien pour les régions de la}

cathode sur lesquelles ^le dépôt de métal alcalin est si faible qu’on ^n’en peut ^{vomir aucune trace à l’oeil nu ni}

même à la loupe. ^Les régions de la cathode entière- ment recouvertes de métal alcalin ne donnent généra-

lement qu’un ^{nombre très} petit ^{de taches. Le} phénomène

ne se produit ^{donc pas avec les} grosses gouttes; ^il faut que la dimension des gouttelettes ^soit inférieure

à une certaine liniite.

10. J’ai cherché à pousser la raréfaction aussi loin que possible pour essayer d’arriver ^à faire dispa-

raître le phénomène ^des taches; ^{à cet effet} j’ai ^em- ployé ^{un tube contenant du sodium et} auquel ^était

soudé un petit ^{tube contenant} du charbon de noix de coco; le vide fut fait avec la pompe Gaëde jusqu’à ^ce

que la jauge ^{de Mac LPod} indiquàt ^une pression

nulle ou du moins non mesurable; ^{il ne} devait plus

rester dans le _{tube que} de la vapeur de ^{mercure, et} celle, ^encore moins dense, du métal alcalin.

Le tube contenant le charbon de noix de coco fut alors plongé ^{dans l’air} liquide pendant ^{une heure. Le} phénomène des taches continua à se produire ^sans

modification appréciable. ^{Il semble} donc que les _rayons

cathodiques ^{ainsi obtenus} puissent ^{être animés de}

vitesses très grandes ^en appliquant ^{au tube des diffé-}

rences de potentiel suffisantes, ^{tout en} conservant

dans chaque ^{faisceau une} grande ^{densité de courant} qui ^donne beaucoup ^{d’éclat aux} petites taches fluores- centes produites ^{sur la} paroi, ^ct facilite les pointés

pour des ^mesures du rapport e/m.

11. La ^nature de l’électrode servant de suhstra-

tum n’est pas ^sans importance. ^Les électrodes d’acier donnent toujours ^très facilement le phénomène. ^Avec

certains autres métaux, l’aluminium en particulier, je n’ai pu l’obtenir que beaucoup ^moins beau ; ^les petites ^{taches étaient} plus ^rares. Je l’ai obtenu égale-

ment, mais moins bien que ^sur l’acier, ^{avec le} cuivre,

le laiton, ^le zinc, lu nickel. La raison de ces diffé-

rences réside prohablelnent ^{dans la manière différente}

dont se produit ^le contact entre les gouttelettes dépo-

sées et la surface de l’électrode. Peut-être les goutte- lettes s’aplatissent-elles plus facilement sur certains métaux.

12. Pour terminer la description ^des particularités

que j’ai observées, je signalerai ^un phénomène, ^très remarquable dans certains de mes tubes, ^de prolon- gation ^{de la} décharge cathodique par les faisceaux des

petites taclles. Si on supprime ^{la source} alilnentant la décharge (bobine d’induction ou machine électro-

statique), ^et que l’on ^mette les électrodes du tube en

communication, ^{on constate} parfois, ^en particulier

avec certains tubes, que les petites ^{taches restent}

brillantes pendant ^assez longtemps, ^{une à deux mi-}

nutes par exemple. Leur éclat diminue graduellement jusqu’à ^ce cln’on ^{cesse de les} voir. Elles restent pen- dant cette période d’une netteté parfaite. ^{Il ne} s’agit

pas d’une cantinualioii de la fluorescence de la paroi,

mais bicn d’une prolongation ^de l’émission catho-

dique, ^car les taches continuent à être sensibles à l’aimant. On constate à ce point ^{de vue une} augnlen- tation brusque ^{de la déviation} magnétique ^{du tiers de}

sa valeur environ au moment où le courant d’alimenta- tion _cesse, puis la déviation continue à augmenter,

mais faiblement, jusqu’à ^la disparition des taches. La vitesse des rayons ^subit donc d’abord ^une diminution

brusque suivie d’un lent décroissement. Il est très commode de faire l’expérience ^{avec un tube en} H.

donnant des taches dans une des branches seulement,

sur laquclle ^{on enfile une} hobine parcourue par ^un courant.

Ce curieux phénomène doit être rapproché ^d’un phénomène analogue, ^{bien que} beaucoup moins bril-

lant, qu’il est souvent possible d’observer dans un

tube ordinaire à rayons cathodiques. ^J’ai, par exemple, employé ^{un tube} classique (fig. 7) ^{destiné à montrer}

la fluorescence du rubis sous l’influence des rayons

cathodiques. ^{Si on alimente le tube avec une machine} électrostatique ^en prenant A ^{comme anode et B comme}

cathode, le rubis reste obscur; ^{si on} réunit les pôles

de la machine, ^ce qui ^{met en même} temps ^{en commu-}

nication les électrodes du tube, ^{le rubis s’éclaire tout}

à coup d’une manière bien nette, quoique ^{assez faible-}

ment ; la fluorescence dure une ou deux minutes ; elle est bien due à un faisceau cathodique parti ^de

l’électrode A comme on s’en rend compte ^{en faisant}

à volonté disparaître ^et reparaitre la fluorescence en

approchant ^{du tube un aimant.} L explication ^{de ce}

phénomène parait ^être celle-ci : pendant ^{le fonction-}

nement du tube avec l’électrode A comme anode, ^des charges positives s’aclumulent sur la paroi ^{de verre} jusqu’au voisinage ^{de la}

cathode 1. Si on réunit alors les deux électro-

des, ^ces charges positi-

ves, lentes â se dissiper

à cause de la faible con-

d uelihili té du _verre, induisent des charges négatives ^sur l’électrode A qui fonctionne ainsi

comme cathode tant

qu’il ^{reste des} charges positives inductrices sur

la paroi.

Pourtant, ^{dans le cas} de mes tubes avec des métaux alcalins, ^{il est}

une particularité ^dont l’explication précédente

ne rend _pas compte : ^{Fig. 7.’}

toutes les taches d’un

tube ^ne manifestent pas ^le phénomène. ^{Ainsi, dans}

un certain tube en [1, ^{aucune des taches corres-}

pondant ^{à la} région inférieure de l’électrode, ^recou-

verte d’une couche brillante de sodium, ^{ne subsistait} après la réunion des électrodes, ^tandis que les taches

correspondant ^{a la} région ^de l’électrode non recou- verte d’un dépôt ^visible présentaient ^le phénonlène

de prolongation ^sans exception apparente. ^{La manière} dont le contact a lieu entre la gouttelette ^{et la surface}

de l’électrode doit jouer ^{un rôle.}

III

13. Les rayons cathodiques émis par les goutte-

lettes de métal alcalin continuent à ^se produire ^même

pour ^les vides les plus ^{élevés, alors} que l’ensemble du tube reste parfaitement ^{obscur, avec les intensités}

de courant que j’ai pu employer. ^{Dans ces} conditions, il semble tout d’abord _{que la} cause du phénomène

doi’e entièrement différer de celle de la décharge ^à

travers les gaz, ^et l’idée vient tout de suite que le phé-

nomène pourrait provenir ^{d’une émission} d’électrons par les gouttelettes ^{alcalines ne} faisant pas intervenir le gaz ; ^ces électrons, dirigés ^{et accélérés} par le

champ, deviendraient des rayons cathodiques capables

de produire la fluorescence du verre.

Mais, quel que soit, parmi ^{les modes connus}

d’én1ission d’électrons ne faisant intervenir que le métal, celui que l’on invoque (effet photo-électrique.

émission spontanée ^de rayons B ^{lents), on se heurte a}

1. Voir, ^au su,jet ^{de ces} charge. ^les experiences de M. VIL-

LARD. Rendi. della IL Arc. dei L incri, ³ série, 5 1896 377.