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A.-B. Chauveau
To cite this version:
A.-B. Chauveau. L’ionisation de l’air en vase clos et la radiation pénétrante. Radium (Paris), 1913,
10 (1), pp.17-24. �10.1051/radium:0191300100101700�. �jpa-00242583�
L’ionisation de l’air en vase clos et la radiation pénétrante
Par A.-B. CHAUVEAU
PREIIIÉRE PARTIE
L’étude de l’ionisation de l’air atmosphérique sou-
lève des problèmes difficile, aussi bien au point de
vue de la détermination des caractères de cette ioni- sation et des procédés de mesures qu’au point de
vue de la recherche des causes et des considérations
théoriques sur lesquelles on peut la fonder. Les va-
riations des éléments météorologiques, en rclation
nécessaire avec les variations de l’ionisation, compli- quent encore cette étude par les incertitudes qu’elles apportent dans l’interprétation des résultats. L’elfort
qui reste à faire est considérable pour arriver à des connaissances précises, et l’on ne peut attendre celles-ci que de longues séries d’observations systé- matiquement organisées. Rien n’indique comme pro- chaine la solution définitive de ces importantes ques- tions.
L’examen d’un cas relativement simple, celui de
l’ionisation de l’air abandonné à lui-même dans un
récipient clos, apparaît comme un préambule néces-
saire aux recherches sur l’ionisation générale de l’atmosphère. A ce titre, nous avons cru qu’il pouvait
être intéressant de chercher a préciser l’état actuel
d’un sujet qui a donné lieu à beaucoup de travaux importants dans ces dernières années, mais où semble régner un peu de confusion, par suite du nombre,
et peut-être aussi de la valeur iné-ale, des données
recueillies.
I.
-Phénoménes généraux.
1.
-L’ionisation d’une masse gazeuse abandonnée à elle-même, quand la cause ionisante a cessé d’agir, disparaitasscz rapidement en général, par la recombi-
naison des ions et par leur dill’usion verts les parois
de l’enveloppe. Le fait d’une ionisation permanentc
de cette masse implique l’intervention d’une cause
permanente de production des ions.
.
Or, une masse d’air ou d’un gaz quelconque enfcr-
lnée dans un récipient clos conserve une conductibi- lité faible, mais très appréciable, et qui, loin de dis-
paraitrc, augmente d’ordinaire lentement jusqu’à une
valeur limite atteinte seulement au bout de plusieurs jours et, par la suite, sensiblement constante.
Tel est le fait de haut intérêt découvert à peu près
à la même époque, en 1900, par H. Geitel 1 et C. T.
I’~. 1~’ilson 9, et que l’on interpréta tout d’~ibord comme
la manifestation d’une propriété nouvelle et un peu surprenante de l’air et des gar : l’ionisation spon- tanée.
Bien que cette hypothèse d’une production spon- tanée d’ions dans une masse gazeuse ne puisse pas être absolument écartée, l’étude de l’ionisation en
vase clos a mis en évidence un certain nombre de
causes plus certaines de l’effet observé qui parait, en réalité, assez complexe.
2.
-Tout d’abord, la masse d’air atmosphérique
introduite (si l’on opère avec ce gaz) apporte avec elle
l’émanation qu’elle renferme normalement ; il en résulte, sur les parois du récipient, un dépôt de radio-
activité induite d’autant plus Important que le vo-
lume de ce récipient est plus considérable, ou qu’il a
été rempli d’air à une pression plus forte. Le déve- lohpelnent lent de cette radioactivité induite peut expliquer l’accroissement graduel de l’ionisation
pendant quelques jours.
D’autre part, sur les parois du récipient, qui ont
été exposées à l’air libre avant la mise en expérience,
il existe tout formé un dépôt actif dont la disparition progressive produira, pendant les prem2è~°es heures,
une diminution de l’ionisation fréquemment observée,
surtout dans les récipients de faible capacité.
L’influence de ces dépôts est démontrée par l’expé-
rience de Il. L. Coolie t, qui, après un nettoyage
minutieux des parois, a vu l’ionisation initiale, dans le récipient rempli de nouveau d’air frais, réduite de plus de la moitié de sa valeur primitive 2. L’ionisation croît ensuite lentement si l’on poursuit l’expérience,
et, quand l’état d’équilibre est atteint de nouveau, un
renouvellement de l’air abaisse l’ionisation, mais
d’une quantité moindre. Un nettoyage des surfaces serait encore nécessaire pour retrouver l’ionisation minima.
3.
-Une autre cause de production d’ions semble résulter d’une action propre des parois. Elle a été signalée, en i903, par Strutt qui a montré que l’ioni- sation en vase clos variait avec la nature du récipient,
et étudiée depuis par plusieurs physiciens. Cet effet
est maximum pour le plomb et 1 étain, aBec des varia-
1. Plc~s. Z¿itschr., 2 ({9UO) 116.
2. Pr~oc. CarrrGn. Phil. Soc., 2 (1900) 5‘?; et Pr~oc. Roy.
,Soc.. 68-1;) 1; et 69-277.
1. P/~7. ~/.. 6 1905) 403.
2. Le même fait se constate sur les appareils de mesures de la déperdition qui unt longtemps sen i et qui dunneut alors des ~aleur: trop ior~es. Il faut renouveler les surfaces internes pour retenir aux anciellnes valeurs.
5. P/i 1 1 . 3/~.. 5 (!903) 680.
a
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191300100101700
mum pour le zinc et l’aluminium, faible pour le fer.
Les différences sensibles entre les actions d’échan- tillons différents d’un même métal conduisent natu-
rellement à attribuer à la présence d’impuretés radio-
actives plus ou moins abondantes l’effet ionisant qui paraît émaner des parois. Cependant, certains obser- valeurs, et, notamment ,i. Nvood ~ et N. R. Cainpbell 2,
ont cru pouvoir conclure d’une étude attentive des
phénomènes qu’une partie, au moins, de cet effet
devait être considérée comme resultant d’un rayonne-
ment propre du métal, indépendant du rayonnements des substances radioactives proprement dites, et se manifestant comme une propriété gél1érale de la matière, variable seulement d’un corps à l’autre par
son intensité. Cette hypothèse, de même que celle d’une ionisation spontanée du gaz lui-même, ne sau- rait être, dès à présent, repoussée comme invraisen1- blable (no 19).
4.
-Radiation ~énél~~ante.
-On doit à Iluther-
ford et Cooke5 d’une part, et à Me Lcnnan et Bur-
ton 4 de l’autre, les premières constatations de ce fait
remarquable que l’ionisation dans un récipient clos
peut être influencée par les objets extérieurs. Si l’on entozc~°e ce récipient d’écrans ~né~alüc~ues d’épais-
seurs croissantes, on voit, en effet, l’ionisation (li-
~ninue~~ progressivement jusqu’à une valeur que ne
1Jlodifie plus plus grande cles éCT’ans.
Dans l’étude systématique qu’il a faite de ce phé-
nomène, H. L. Cooke j, opérant avec un vase de laiton de 2 mm d’épaisseur, a obtenu des réductions de 50 à
55 pour 100 par des enveloppes de plomb de 5 cm,
limite de l’épaisseur efficace. Cette épaisseur était plus grande pour des écrans de fer.
De leur côté, Me Lennan et Burton 6, en entourant le récipient d’une couche d’eau d’épaisseur conve-
nable (’25 cm.), ont obtenu jusqu’à 57 pour ~00 de réduction de l’ionisation initiale.
L’hypothèse d’un rayonnement pénétrant venu de l’extérieur, analogue aux rayons j, ou à certains
rayons ~ des substances radioactives, fut faite dès le début par Rutherford pour rendre compte de ces résultats. L’effet de ce rayonnement serait mesuré par la différence entre l’ionisation initiale et l’ionisation résiduelle après l’interposition d’écrans suffisants pour tout arrêter, si l’on pouvait négliger l’effet absorbant des parois du récipient lui-même.
5. - Il reste à préciser les caractères, puis l’ori- gine, de cette influence du milieu extérieur. Sur le
Campbell, dans les deux importants mémoires que
nous avons précédemment cit~~s, paraissent constituer
la meilleure base de nos connaissances actuelles.
L’action des écrans, déjà étudiée par Cooke, a fait l’objet de nombreuses expériences de Wood. En em-
ployant des enveloppes de différentes substances, mé-
taux, carton, bois, papier, ce physicien a constaté que l’on obtenait toujours une diminution dans l’ionisa- tion, sau f’avec le bois qui semble produire une an~- mentation. Cooke avait signalé un effet semblable de la brique, retrouvé par d’autres observateurs, avec
cette particularité que l’action paraît d’autant moindre que la brique est plus ancienne Wul~) ~ . Dans les deux
cas, l’effet est complètement annulé par un écran de
plomb mince ( 1 mm. d’épaisseur par exemple), ce qui
semble indiquer un rayonnement de nature ~ et d’origine secondaire, vraisemblablement excité par la radiation pénétrante extérieure.
Cette radiation pénétrante, quelle que soit son ori-
gine, qu’elle provienne des substances radioactives du sol ou de celles de l’atmosphère, ou de quelque autre
cause encore inconnue, est composée surtout de
rayons y. On sait, en effet, que les rayons ~ les plus pénétrants sont totalement absorbés par des écrans
métalliques de faible épaisseur Cl mm. de plomb,
2,5 mn1. d*étain, 7 inm. d’aluminium); or, d’après
~~ood, 10 111111. de plomb ne produisent qu’une ré-
duction moyenne de 1 ~ pour 100 dans l’ionisation.
Soues l’action de ces rayons y, les parois du réci- pient émettent une radiation secondaire de nature [1,
dont l’effet ionisant sur le gaz s’ajoute à celui de la
radiation primaire. C’est ce que ~’Vood et Camphell
ont tous deux, et par des méthodes différentes,
presque expériiiietitalenient démontré. A ce double
effet, se superpose encore, ainsi que nous l’avons dit
plus haut, l’action des parois elles-mêmes, résultant
soit du dépôt actif qui les recouvre, soit de la pré-
sence d’impuretés radioactives dans le inégal. Enfin,
avec l’air, de l’émanation s’est introduite dans le
récipient.
On peut chercher à éliminer successivement toutes ces causes certaines ou possibles de l’ionisation en vase clos, pour savoir si, en dehors d’elles, il peut
exister encore des traces d’ionisation.
Par un nettoyage suffisant des surfaces internes
(frictions au papier de verre, puis lavages à l’acide chlorhydrique, à l’eau, à l’amlnoniatlue et à l’alcool),
on fera disparaître le dépôt radioactif. Un filtrage
lent de l’air introduit (refroidi au besoin dans l’air liquide) sur du coton tassé et de la laine de verre
arrêtera toute trace d’émanation. Quant aux impu-
~. Plul. Ilag., 9 ~1905~ ~a0.
2. Pt~il. llr~cl., 9 1905’) ;i=sl : ut ~!1 (190f~) 20fL
J. Ame¡’. Ph~s. Soc.. Déc. InH2; et Ph~.s. l~ez~.,16 (19~)~~) 183.
~. Amer. Phys. Soc., Duc. 1902; et l’ltys.ltet~., 16 1905) lt~’a.
~. l’hil. J/ay., 6 (~90a) 403.
6. Phil. lIag., 5 (1905) 6l’0.
1. Le Radium, 7 (1910) 171.
-Avec un appareil dans le- quel la production moyenne d’ions, était normalement de 20 a 25 par cmc. et par seconde, 1"ulf a constate des accroissements de l’urdre de 10 ions au voisinage de constructions en brigues.
Cet effet s’est trouvé nul pour un bâtiment vieux de 200 ans.
retés radioactives du métal, si leur présence parait
certaine dans le cas du plomb, ainsi que l’ont montré Elster et Geitel, il n’existe aucune raison de l’admettre pour les autres métaux et, notamment, pour le zinc et l’alun1iniu111, dont les divers échantillons se mon- trent identiques, au point de vue de l’ionisation dans les vases qui en sont t formés. Cette ionisation est
d’ailléurs plus faible qu’avec aucun autre métal.
En opérant avec un de ces récipients préparé comme
il vient d’être dit, et l’entourant d’écrans suffisam- ment épais pour arrêter toute action pénétrante exté- rieure, on ne voit plus, comme causes d’une ionisa- tion résiduelle, d’autres influences que celles qui peu-
vent résulter de la substance même des parois en
vertu d’une sorte de radioactivité générale des mé-
taux, ou d’une propriété hypothétique spéciale des
gaz, « l’ionisation spontanée o .
.Or, malgré toutes les précautions prises et quels
que soient les écrans interposés, il a paru jusqu’ici impossible de faire disparaître une ionisation rési- duelle permanente, sans cause apparemment connue,
et dont la valeur ne semble pas beaucoup inférieure à la moitié de celle que l’on obtient dans le même
récipient, nettoyé et rempli d’air inactif, avant t’in- terposition des écrans.
Tel est, du moins, le résultat général qui paraît se dégager de 1"ensemble des données expérimentales
actuellement connues.
6.
-Variation diurne de l’ionisation en vase
clos.
-L’influence du milieu extérieur sur la pro- duction d’ions au sein d’une masse gazeuse dans un
récipient clos se manifeste encore par un phéno-
mène remarquable : une variation diurne à double
période, assez voisine de la variation du champ au voisinage du sol et qui paraît, par suite, établir un lien entre l’état d’ionisation dans le récipient et l’état électrique de l’atmosphére.
Ce fait, signalé pour la première fois par JafféB a
été étudié très complètement par A. ii>od et N. R.
Campbell ~ 2 dans une série de mesures obtenues par
enregistrement photographique continu et poursui-
vies pendant cinq mois sur l’état d’ionisation dans le récipient. Aucun travail d’une égale importance
n’a été fait depuis sur la question, et, bien que le
procédé d’observation paraisse un peu délicat, on doit, en raison de l’habileté des observateurs, atta- cher un intérêt tout spécial aux résultats qu’ils ont publiés et qui se résument ainsi :
La double oscillation diurne est trés nette et se
rapproche beaucoup de celle du champ électrique enregistré simultanément pendant la même période.
On trouve, en effet, pour les heures topiques des deux phénomènes :
1 er min. 1pr n~ât. 2p min. 2p m a,.
Ionisation.... 4 h. :;0 R h. 14 1~. 2X h.
Champ... 4 h. 9 li, 1 ~ li. 21 h.
Les oscillations sont de 1 ordre du dixième environ de la valeur moc-enne.
Cette variation diurne a été constatée par d’autres observateurs. Les résultats des mesures de H. Mâche est Tr. Rimmer l, et surtout ceux d’une belle séric d’observations due à Th. ’Yulf2, ont confirlné le
parallélisme entre les variations du champ et cell13s
de l’ionisation. Toutefois, ce parallélisme, qu’il serait capital de bien établir, ne ressort pas aussi nettement t
des mesures de Strong 3, de PaciniB de Gockel5.
C. S. MTright6 et, postérieurement, G. A. Cline7,
dans des mesures faite a Toronto, n’ont pu déceler nettement une variation rcbulière ; mais ces résultats négatifs ne peuvent être opposés à ceux que nous
avons cités plus haut, et la variation diurne de l’ionisation en vase clos paraît incontestable, du
moins à la surface des continents.
Au-dessus de l’océan, G. C. Simpson et C. S.
Wright 8, observant à bord du navire de Scott, le
« Terra Nova », n’ont constaté aucune variation diurne. Leurs observations n’autorisent peut-être pas
une conclusion définitive; le fait serait cependant
très intéressant s’il était bien établi, et nous y revien-
drons plus loin (n° 13).
En dehors de ces variations périodiques, l’ionisa-
tion en vase clos peut éprouver accidentellement des variations assez brusques et considérables, atteignant jusqu’à 50 pour 100 de la valeur moyenne, et qui 1
sont quelquefois une cause de trouble très grande
dans les mesures méthodiques. Presque tous les
observateurs les ont signalées. Il est au moins très
probable qu’il faut chercher dans dus variations
rapides d’éléments météorologiques l’origine de ces perturbations.
Il.
-Procédés de mesures.
7’.
-La conductibilité de l’air dals un lé~~il~ieot
clos est toujours très faible par rapport à la conduc- tibilité normale de l’air libre, et celle dernière on le sait, est elle-même très petite, si on la compare à celles que l’on obtient dans le laboratoire par l’ioni- sation directe des baz à l’aide des rayons de Rn’nfgrl1
ou de Becquerel.
Pour l’étllde des phénomènes qui nous occupent, il
e>t, par suite, nécessaire d’avoir recours li des éjrf-
1. Plril. 11~t~.~ $ ~ItJU~~ ~~G.
2. Phil. -liag., i3 ;1GU~) ‘?6~.
l.A~~~/~~,3~9!~~280:P/n/.9.Z~//s/~-.,7!tU(.~!7.
‘~. l’hts. leilselrn.. 1Q (1a0~~ ta.
~./~~.~’.,27 19U8r;9:ct28DU9 14-}.
4.7~~~.~~-.7,~r..i8 190~)12~.
a. Plc~s. 7.eitsc°ln~.. ’lÛ 1:111B1 ~q~l.
6.P///.3~~.,i7 1!~c)n ~’’~a.
~.P/~s.~t~’..30tKtor.~
8.P’/oc.~o~.~.,85~uil’i~
faibles, disposés façon
complètement que possihle et les pertes par conduc- tibilité des supports et l’effet d’actions électrosta-
tiques extérieures. On doit, en outre, opérer sous un voltage suffisant pour assurer le maintien du cou-
rant de saturation pendant toute la durée des me-
sures.
La production d’ions à laquelle est due ce courant
s’évalue par le nombre des ions de chaque signe qui
prennent naissance dans l’unité de volume, le cen- ti1nètre cube, pendant l’unité de te1nps, la seconde.
Tous les résultats que nous citerons par la suite
se rapportent à cette convention et à la valeur
e=4,5JO~~ U.E.S. pour la charge de l’ion t, sup-
,
posée toujours égale à la charge élémentaire d’élec- tricité.
8.. - Les premiers observateurs, C. T. l~. Wilson
et Elster et Geitel, mesuraient la conductibilité du gaz par la perte de charge d’un électroscope très sen-
,. , ... ,
sible placé à l’intérieur du
récipient ; celui-ci consti- tue la cage de l’instrument et est mis en communica- tion avec le sol. De la capa- cité connue de l’appareil électroscopique (2 à 4 uni- tés) et de la variation du
potentiel pendant un temps donné, on déduit la quan- tité d’électricité dissipée pendant ce temps et, par suite, le nombre d’ions
correspondant.
Ce procédé a été employé par Cooke, Strong et beaucoup d’autres physiciens ; il est très simple et
convient très bien à l’étude de l’ionisation dans les
récipients de petit ou moyen volume. On peut donner
comme type des dispositifs de ce genre celui de C. T. fi. Wilson, tel que l’a utilisé Coohe~ : le sys- tème électroscopique F (fig. ~), soutenu à l’intérieur nu récipient R par une tige A qui traverse un bou-
chon d’ébonite E, est isolé par la perle de soufre S;
on le charge de l’extérieur par la tige coudée CC,
tournant a frottement dur dans le bouchon E et qui peut être ainsi amenée au contact de F, puis en être
Il est essentiel d’avoir un isolement aussi parfait
que possible du système F. C’est ce que réalise au mieux la perle de soufre, et l’on peut s’assurer que la perte par le support est négligeable, ou la mesurer
au besoin, en observant la variation dans la chute de la feuille, d’abord quand la tige A est reliée au sol, puis quand elle est portée à un potentiel assez élevé,
200 ou 500 volts, par exemple. Pour mieux assurer
encore l’isolement, C. T. R. Wilson a préconisé l’emploi d’un anneau métallique autour du bouchon d’ébonite, formant anneau de garde et maintenu n
un potentiel voisin de la valeur moyenne du potentiel
de F dans la série des mesures.
Wulr a donné à son électroscope à fils platinés une
disposition qui permet de l’employer commodément pour ces observations. La cage de l’instrument, d’assez grandes dimensions (2700 cmc.), constitue le récipient clos. La capacité électrostatique du systèmc
n’est que de 1,2 cm., et les mesures peuvent être faites au dixième de volt.
9.
-L’intensité du courant d’ionisation dépend
évidemment du volume du récipient. Si l’on veut
que les observations n’exigent pas un temps trop considérable, il est nécessaire d’avoir recours à des
récipients assez grands pour produire dans l’appareil
de mesures des variations suffisamment rapides du potentiel.
Précisons numériquement ce point.
Supposons une perte par heure de 10 volts
(1/50 U. E. S.) dans un appareil de capacité élec- trostatique totale égale à 10 unités, le volume du réci-
pient étant de 10 litres ou 10’ cmc. La perte de
potentiel par seconde sera 9,5.10-6 U. E. S. et la quantité correspondante d’électricité 9,5. 10-5 U. E. S.
C’est 2.10~ ions d’un signe qui ont pris naissance
dans le volume du récipient. Par centimètre cube et
par seconde, la production d’ions de chaque signe
est donc 20.
En employant des récipients d’assez grandes dimen- sions, on’ pourra, ainsi que l’a proposé Rutherford’,
substituer à l’électroscope à feuilles un électromètre ordinaire suffisamment sensible, de capacité plus grande, pourvu qu’elle ne soit pas trop forte. La dis-
position est alors la suivante :
Le récipient, isolé sur des supports en ébonite, est maintenu, par une batterie de piles ou d’accumu-
lateurs, à un potentiel constant et suffisant pour
assurer la saturation. A l’intérieur, une tige métal- lique soigneusement isolée des parois (par un cylindre
de soufre avec anneau de garde à la terre et manchon d’ébonite) forme électrode centrale et peut être reliée à l’une des paires de quadrants de l’électromètre;
1. Il est bon de remarquer, à ce propos, que la valeur
adoptée pour e ayant plusieurs fois varié depuis les premières recherches sur l’ionisation en vase clos, les nombres d’ions cités par les différents physiciens qui se sont occupés de la question
ne sont pas comparables. Il est nécessaire de les ramener tous à la valeur de e actuellement admise. C’est ce que nous avons fait ici : mais cette précaution n’a pas toujours été prise dans
les publications sur le sujet, et il en résulte parfois quelque
confusion. luus signalons plus loin (n° 15, note) un exemple
assez remarquable d’crceur due à l’oubli de la valeur adoptée
pour e. 1. ,4»ie>.. Phys. Soc., 2, n° !~, 50.
l’autre paire est au sol, et l’aiguille, chargée à un potentiel convenable, dévie lentement par l’accroisse- ment du potentiel de l’électrode. La connaissance de
ce potentiel et de la capacité du système électrode-
électromètre permet de calculer la charge reçue par conductibilité ionique dans un temps donné. Il est indispensable de bien assurer la protection électro- statique de toutes les parties de l’appareil entre
l’électrode et l’électromètre.
C’est le procédé employé dès le débot par Me Lennan et Burton 1, puis par J. Patterson 2. ivood et Campbell, dans le travail cité précédemment (nl 6)
sur la variation diurnc de l’ionisation en vase clos,
l’ont utilisé pour l’enregistrement des variations du
,
courant d’ionisation, en appliquant la méthode de dérivation : une résistance très brande (ici une résis-
tance Bronson) est mise en dérivation à la terre sur
la jonction électrode-électromètre; les indications de l’électromètre sont alors, pour de petites variations,
directement proportionnelles à l’ionisation.
Le dispositif général peut être simplifié si l’on prend comme instrument de mesures, au lieu d’un électromètre u quadrants, un électroscope très sen- sible, tel que l’électroscope à feuille inclinée de C. T.
IL Wilson, par exemple.
L électroscope à fils de iXulf semble convenir éga-
lement très bien à l’application de cette méthode. La
figure ci-contre (ng. ’:!) donne le schéma de l’appareil employé par simpson et Nvripht dans leurs observa- tion, 1 bord du « Terra NoBa 1). L’électrode C c~t
reliée directement aux fils de l’instrumenta -, le réci-
pient R, isolé par les blocs d’ébonite E E et le collier de même substance e e, est en communication avec
la cage F de l’électroscope et avec le pôle positif d’une
batterie de piles B. Une boîte métallique A, à la
terre, enveloppe la cage F. Pour faire une mesure,
on relie au sol le système électrode-électromètre en
poussant la clef D, que l’on retire ensuite. Les fils
divergent. La diminution progressive de cette divEr-
gence donne la mesure du courant d’ionisation. La
capacité électrostatique du système était de 9,4 cm.,
le volume du récipient 27 litres, et la perte, en moyenne, de 10 volts par heure.
III.
-Résultats numériques.
.
10.
-D’après ce que nous savons des diverses
causes qui influent sur la production d’ions au sein
d’une masse gazeuse en vase clos, les données quan- titatives ne peuvent avoir de signification que si l’on
précise les conditions auxquelles elles se rapportent, telles que la nature du récipient (et, dans une cer-
taine mesure, son volume), l’état des parois, fraîche-
ment décapées ou abandonnées depuis plusieurs jours
à la modification lente qu’éprouvent les surfaces ex-
posées à l’air contenant de l’émanation, la situation
par rapport aux objets voisins ainsi que la nature de ceux-ci, et, enfin, l’altitude.
Dans un récipient en verre argenté intérieurement
et de petit volume (’163 cmc.), C. T. R. Wilson avait
observé 21 ions par cmc. et par seconde.
H. L. Cookel, avec un vase en laiton (2 mm.
d’épaisseur), de 1 litre environ de capacité, dont les parois avaient été soigneusement nettoyées, a trouvé 11,5. Ce nombre était réduit à 7,5 par une enveloppe
de plonlb suffisamment épaisse (5 cm.) ; l’efiet pé-
nétrant extérieur intercepté correspondait par suite à
~,8 ions. -
J. C. Me LPll11a11’, a étudié des récipients de diffé-
rentes substances, plomb, zinc, aluminium, d’une trentaine de litres de capacité, fraichenlent nettoyés
et relnplis d’air filtré. Les récipients de plomb ont
donné des résultats très variables, suivant l’écl~an- tillon du métal; la plus grande valeur obtenue a été
120, la plus petite 17. Cette dernière était encore
notablement plus forte que les valeurs fournies par les vases de zinc et d’aluminium, sensiblement les mêmes et égaler ii 1 1 enBiron.
Les mêmes récipients, préparés de la même Illa-
nière, ont donné plus tard à C. S. Wri-ht3 des nom-
bres un peu plus faible : 102 et i!,5 comme Na- leurs extrêmes pour le plomb, 10 pour le zinc, 9,;;
pour l’aluminium. Ces ditfércnceb peuvent s expliquer,
1. I,oe. ri t. 11 4 .
2. Phil. Jlay.. 6 ¡ lV03) ~31.
1. 1>/,il..il«y,. 6 l~4Uï~’ ~t~~.
2. Plul. llctg.. 14 1!~lli 70U.
3. Plril. 3ltty.. 47 l~)09, 2U~.
W right ayant
toire nouvellement construit et moins suspect de contaminatian radioactive.
Quan t il l’effet de la ~t~éC~cca°aiio~t lwéalable du récipient, on peut l’apprécier par ce résultat que le
vase de plomb qui donnait 11,5 ions lorsqu’il était
fraieliement netto~é et rempli, en donnait 17 quand
il avait atteint, au bout de plusieurs jours, l’élat d’équilihre pour lequel l’ionisation reste sensiblement constante.
Il> valeurs étaient obtenues dans le laboratoire de l’Uli~~ersité de Toronto. En opérant avec les mêmes récipients au-dessus de la glace du lac Ontario (5() Lin. d’épaisseur de glace, sur une profondeur
d’eau de 5,6 m.~, on a vu l’ionisation diminuer no-
tablement et tunlber à 6,5 pour le récipient de plomb, a 4,;) pour celui de zinc, à ~,9 pour celui d’aluminium.
L’eau cltc lac seiiible agir ainsi conune un écran
vis-à-uis d’une radiation pénétrante ventte du sol et cjui se lrotcve absorbée. Pour avoir exactement reflet de cette radiation, il faudrait pouvoir rapprocher les
nombres obtenus sur le lac de ceux que l’on obtien-
drait, également à l’air libre, au-dessus du sol. Ces
mesures ont été faites par Wright, mais au-dessus
d’un sol recouvert lui-même d’une assez forte couche de glace à laquelle on peut supposer un efl’et d’écran,
de sorte que les résultats ne sont pas sîirs.
Me Lennanl 1 et l’un de ses élèves, Macallum, ont
repris les observations avec le récipient de zinc (les parois avaient environ 0,5 mm. d’épaisseur), rempli depuis un temps assez long pour que l’état d’équilibre
fut atteint. Les moyennes des mesures ont donné : Il Dans le lahoratoire de physique .... 15,2
2° Sur le gazon de la cour de l’Université . ~~,~1 ’1
:)0 Sur la glace de la baie de Toronto (par
5 m. de fond et à 400 m. du rivage) .. 9,5
4" Dans le sous-sol de City-Hall ... 16,1
5° 11u sommet de la tour de ce bâtilnent, dans la chambre de l’horloge, à 64 m.
au-dessus du sol... i2,l La différence entre ~2) et (5) donue la rnesut~e cle
l’effet pénétrant venu dit sol et arrêté par l’eau dit lac, soit ~,8 ions.
On voit que l’ionisation est pratiquement la mêmes
sur le gazon de la cour et dans le laboratoire. En ad- mettant qu’il en ait été ainsi dans les expériences de Wright, on peut chercher à utiliser ces dernières et
comparer les résultats dans le laboratoire (qui parait
être le même que celui où ont opéré Me Lennan et Macallum) avec ceux des mesures sur le Le.
Au nioins pour les deux premiers, l’accord avec le
résultat de ~1c Lennan est, en somme, satisfaisant.
De ces mesures de Me Lennan et de 1~’ribht, il ré-
sulterait donc essentiellement :
1" Que l’effet pénétl’ant veil U du sol c~oulnibue
~~oti~~ ~ ou (i ions pal’ Clnc. et l~ctr seconde il l’ionisa- tion clccns le récipient;
2° Que, dans les conditions les plus favorablcs (récipient de zinc fraîchement nettoyé et rempli, éli-
mination de l’influence du sol par l’eau du lac), la production d’ions en vase clos peut étne réduite
à 1~,~.
11.
-Les observations faites par G. C. Simpson
et C. S. Wright’ 1 à bord du « Terra l~ova o, 1 pendant
le voyage d’Angleterre à la Nouvelle-Zélande, ont fourni, sur le sujet, des données de grand intérêt,
mais dont l’interprétation, au point de vue qui nous
occupe, n’est pas aussi simple que celle des résultats
qui précèdent. Nous devons les indiquer avec quel-
ques détails.
Le récipient de zinc était identique à celui dont s’étaient servis N%°right et ~Ic Lennan à Toronto : son
volume était de 27 litres et l’épaisseur des parois de
0,5 mm. environ. Il avait été soigneusement nettoyé
et rempli d’air filtré avant le départ; puis, il avait
été fermé (sans être clos de façon absolument hermé-
tique). Les mesures se rapportent donc à l’ « état l
d’équilibre » du récipient, état qui est rapidement
atteint et qui reste sensiblement invariable avec les
vases de zinc.
Dans ces conditions, en pleine mer et suffisam-
ment loin des côtes, la production d’ions peu variable
(entre 6 et 7) a été, en moyenne de 6,5, très infé-
1"ieure à la production sur terre ferlne. Pour appré-
cier cette différence, pendant une escale à la Colonie du Cap, les auteurs ont effectué dans l’intérieur des terres, à lllatjesfontein, un certain nombre de mc- sures qui ont donné la valeur moyenne i2,5, supé-
rieure de 6 ions à la valeur obtenue en mer à Simon’s-
)3ay. Ce nombre 6 représenterait l’effet pénétrant propre du sol de la station, si l’on supposait nulles l’action de l’cau de mer (ce qui est extrêmement probable d’après sa faible teneur moyenne en produits radioac- tifs), et celle du navire lui-même. Il s’accorderait alors très bien avec le résultat de Mc Lennan cité plus haut.
D’autre part, peu avant l’arrivée à la Nouvelle-Zé- lande, le récipient ayant été nettoyé de nouveau et rempli d’air pur, l’ionisation est tombée à 1, et cette
1. Phil. i~lCG~y 22 (1911) 659. 1. Proc. Roy. ~oc~., 85 (1911) 1-À5.
valeur encore est très voisine de celle qu avait t ob-
tenne iiright, avec un récipient dans le niéiiie état, au-dessus de la glace du lac Ûntario.
Ces concordances sont remarquables, niais un peu incertaines. Pour pouvoir conclure, il faudrait être lixé sur l’effet qui peut provenir du navire lui- lIl~me. Une mesure citée par les auteurs, faite en mer, dans un petit canot, pendant que le navire était à dock a Lyttelton (Nouvelle-Zélande), n’apporte sur’
ce point aucune indication.
lllais la remarque suivante doit être retenuc.
Simpson et 1%’riglit ont constaté à diverses reprises
que l’ionisatiort dans le réci~~ieul étcrit lo~cjozcr~slrlrcs (ol’te au voisinage des côtes ; elle pouBait atteindre
ainsi 8 (et nlème 9), et ne reprenait sa valeur normale,
voisine de 6, qu’assez longtemps (21 heures, par
exemple) après que le navire avait gagné la pleine
mer. Il ne leur parait pas douteux due l’accroisse- ment ne soit du à des produits radioactifs déposés.
sur le navire a proximité de la terre et qui disparais-
sent peu à peu quand on s’éloigne suffisamment ; an
ne peut faire intervenir un ell’et des radioactivités
atmospllériques, résultant de la plus grande teneur de
l’air elle émanation au voisinage de lu terre ferme,
car la production d’ions dans le récipient restait su- périeure à la valeur normale longtemps après que, par l’éloigtieiiient, l’ionisation de l’air avait repris sa
faible valeur habituelle au-dessus des Océans.
Il résulterait de cette remarque, si elle est entière-
ment fondée, que, sur- les eo?2tinents, des dépôts de pa~orlzcits radioacti fs (i,eniis de l’atrnosphère) il la sier° f ’ccee du sol pourraient augmenter de 1 on 2 ions
la ~ro~luctior2 d’ions dans un récipient clos. Nous
aurons à revenir sur ce point (11° 17).
1Z. -Quoidu’il en soit de son interprétation llumé- rique, l’observation de Simpson et Wright peut jeter quelques doutes sur les résultats obtenus par Pacini dans une série de mesures comparatives faites
simultanément à terre et sur mer dans un canot à 500 m. seulement de la côte. Nous ne signaleroiis parmi ces résultats que la valeur minima de l’ionisa- tion observée sur mer dans un des récipients en expc- rieiice ; cette valeur, 4, 7 ions, e,t d’ailleurs en très bon accord avec le nombre de 1% righi.
Th. iiulf 1 a fait, avec beaucoup de lléthode et de soins, des expériences nombreuses sur la radiation
pénétrante. Nous y reviendrons plus loin (11’~ 14), et
nous ne ferons que citer ici quelques valeurs obte-
nues pour l’effet de cette radiation : 7,5 ions à ’Yal-
lBenburg (Hollande) : 1,j ions à Paris, au voisinage du sol ; ~,6 ions au sommet de la Tour Eill’el. Au sujet
de ce dernier nombre, on peut remarquer ~lue, par suite de retret pénétrant des produits radioactifs dé-
posés sur la surface métallique du sommet de la ’l’our,
il est certainement plus fort que celui que l’U11 ubser- Nerait en un point isolé dans l’atnl0sl’hère, à la même
altitude.
Un doit encore à Il. Mâche, â 11~. Strong. a Cockel,
à Ber~,Nvitz, à V. F. llcss, des recherches Importantes
sur la question. Xous aurons a signaler quelques-uns
de ces travaux dans le cliapilie suiwnt.
Dans les divcrs appareils utilisé; pour l’étude de l’iunisatiun en vase clos, les mêmes précautions l’ullt
pas toujours été prises pour assurer l’étanchéité jmh-
t’aile du récipient. Sïmpson et Wri-ht,’ par exemple,
ainsi que plusieurs des expérimcntateurs qui se sont
servis pour les mesures de l’appareil de 1%°ulf, et sans
doute aussi quelques autres, n’nnt pas cherché à se pré-
munir contre les t’0152efs que l’on peut craindre d’un
échange de gaz, même s’il est très faible, entre l’in- térieur et l’extérieur du récipient, sous l’influence des variations de la pression. Cette cause d’erreur peut t
n’être pas négl i g ea 1) 1 e.
Me Lennan, dans un travail tout récent 2, s’est préoccupé de la faire disparaître, en s’assurant, avant
chaque série de mesures, de la fermeture hernlétique
du récipient. Avec son appareil, le même qu’avaicnt précédemment employé 1%’riglit et Cline à Toronto,
il a fait diverses determinations, soit à Toronto, soit, au cours d’un voyage en ~ii~-leterre, à Cambridge,
à Dowland (l;cosse), et enfin sur le navire pendant la
traversée. Bien que l’auteur ne 1 Indique pas expres- sément dans son Mémoire, le récipient semble avoir
été employé constamment dans l’état dit « d’équili-
bre ra, c’est-à-dire as~ez longtemps après un nettoyage
et un relplissagc préalables, sur lesquels les reii;ei- giieiiients font d’ailleurs défaut.
Dans ces conditions, les résultats semblent très faibles 3 par rapport ii ceux que nous avons signalés plus
1. Le fittd~ttarr, 8 iDI!} .~U i .
~?. Phy,. Zc~il~rln., ’10 1Jll~) 1:)~: el 11 lt~ln 1 ~II1: l.f’
IiCt(IltLrrt. 7 li>10 lit.
Le )lemoire publié dalb Le ~iarlittrtr, éCl’it dalb une lallg-uê
4lui Il-est pas complètement familière à l’auteur, est parl’ois
d’une rédaction aaez O}J5CUl’e. d rOll a jucljiic pl’illl’ à en dégager nettument tuutes les lOllllu--ICllI~ il--> 1>cclicrclic,. d’ail- leurs trè5 intère~:5antes. de )1. M’tilf.
1. D’autres ne nous sont connus qu’incomplètement par des allal~ se"~ et seulement dans leurs résultats généraux. 10115
avons tenu, dans cetle étude, à ne baser la discussion que ~lll’
des dunnées empruntées directement aux Mémoires originaux.
2. Pltil. iUag., 139 (1912) 520 (octobre HH2.
5. Les nombres d’ions pruduits par cmc. et par seconde, pratiquement les mêmes partout il 1 intérieur de bâtiments,
sont voisins (le 9. Avec le même récipient, fraichement net-
tuw~, ’’’right a%ait trouvé 10; mais le récipient en état « d’éqiii-
libre ~~ avait donné 15 a Me Lennan lui-même dans un travail
précédent (n° 10’. Rappelons que en opérant avec un
vase de laiton très soigneusement ncttové, aBait obtenu 11.~.
Simpson et ont signalé dans leur 11émoire. comme un
résultat nol encore publié, une valeur reInal’quablt’ll1ent faible
obtenue, avant le départ de 1 expédition, au Cavcndisli Labo- rator~ de Cambridge. dalls leur récipient de zinc. nettoyé et rempli d’ail pur avec des précautions toutes spéciales. Ils au-
raient troti%é ainsi 8 ions seulumunt. Ce numbre serait le plus faible qui ait été con..tak }141111’ luomscrliou tatute ull ’;J..t’
clos, en 1 absence de tout écran autre que la paroi d’i %;d,,.
pleine valeur moyenne presque identi- que à celle de Simpson et iiright sur le « Terra 110‘ a o .
.Quelques autres anomalies rendent difficile une in-
terprétation nette de ces dernières mesures de Me Len-
récipient par elle-même évidente pour s’in~~
poser désormais dans toutes les observations.
La deuxième partie de ce mémoire paraîtra dans le prochain
fascicule.
Sur une méthode de charge à l’aiguille
d’un électromètre à quadrants
Par A. H. ERIKSON
[Université de Minnesota.
-Laboratoire de Physique.]
Il est difficile d’obtenir un fil de quartz conducteur
de haute sensibilité. La méthode décrite dans cette note résoud cette difficulté et a été trouvée très satis- faisane.
Description de la méthode.
Une chambre d’ionisation isolée A est placée au-
dessus des quadrants dont elle est séparée par unc
claque métallique B, reliée à la paroi de 1 insirumfnt
et qui évite l’effet d’induction électrostatique de A
sur les quadrants.
Le support de l’aiguille traverse la chambre A en son centre et constitue une électrode centrale. L’air
~1’t l’intérieur de la chambre A est ionisé par le rayon-
nement d’une petite lame de polonium P. La chambre A est reliée électriquement à une batterie fournissant le
~
