Contribution a l'étude des cathodes à la thorine

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Contribution a l’étude des cathodes à la thorine

G. Mesnard

To cite this version:

CONTRIBUTION A

L’ÉTUDE

DES CATHODES A LA THORINE

₍₁₎

Par G. MESNARD,

Institut de _{Physique générale} de l’Université de Lyon.

Sommaire. 2014 On

indique d’abord le mode de préparation des « cathodes » (couches de thorine sur un fil de tungstène); la méthode électrophorétique est notamment décrite et quelques aspects des phénomènes d’électrophorèse sont envisagés. Ces cathodes sont étudiées sous vide à divers points de

vue, en fonction de la température et des traitements thermiques. L’évolution structurale décelée directement est ensuite traduite dans les résultats de mesures de résistance de la cathode, de puissance

appliquée, d’émissivités spectrale et totale. Les _{propriétés thermioniques} sont alors analysées :

acti-vation, effets du passage du courant, évolution au cours du temps, divers _{paramètres influençant}

l’émission, constantes de l’émission, corrélation avec les propriétés précédentes, forme des caractéris-tiques et mécanisme de l’émission. Des études de conductivité aux diverses densités de courant, d’effet thermoélectrique et d’effet redresseur achèvent de _préciser le modèle semi-conducteur de la thorine.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE IT _LE RADIUM.

₁₄₉

1953,

Des essais r6cents

_[1]

ont montre l’intérêt de la

thorine comme cathode

_{thermionique.}

Nous avons

precise quelques

évolutions et m6canismes en

envi-sageant

diverses

_propri6t6s

de couches de thorine

sur Ie

_tungstène

sous vide en fonction de la

temp6-rature.

Preparation

des cathodes. 2013 La thorine est

d6pos6e

sur un fil de

_tungst6ne

de o, r mm de

dia-metre. Celui-ci a ete

_{pr6alablement}

_d6graphit6

(lors

du _passage a la filière il a en eff et conserve

du

_graphite

colloidal utilise comme

_{lubr6fiant) :}

on a

_opere

avec de la

_soude,

_qui

donne avec le

tungstène

partiellement oxyde sous-jacent

un

tung-state soluble

_(facilement

enlev6 _{par frottement} ou

par

trempage

dans 1’eau

_bouillante),

et _par

chauf-fage

dans

_{l’hydrogène}

entre 100o et 15ooO

(I’op6ra-tion est

_pratiqu6e

sous une

_cloche,

le

fil,

chauffé

par effet

Joule,

6tant bien

tendu,

ce

_qui

le rendait

rectiligne).

Eventuellement

Ie fil a ete

_poli

électro-lytiquement,

pour am6liorer sa

_regularite,

a 1’aide

d’une solution de soude : 1’action

anodique

est la

plus

efficace

_(formation

de

_tungstate

_qui

se

_dissout)

et nous avons trouve des résultats

analogues

à

ceux de

_{Jacquet [2],}

notamment en ce

_qui

concerne

la forme des

_{caractéristiques}

courant-tension

_(qui

comportent

des

_paliers)

et les diverses sortes

d’at-taques

du fil

_qui

ne conduisent pas toutes a un bon

polissage (on

peut

obtenir des facettes brillantes

irrégulières

ou une

_attaque

in6gale

laissant le fil

mat).

Les

_procédés

_classiques

de

_depot

_{(preparations}

au

_trempé,

au

_pinceau,

au

_pistolet)

_peuvent

etre

pratiques

en

_employant

comme liants des

collo-(1) R6sum6 d’une these présentée le 5 _{juin 1952} devant la Faculté des Sciences de l’Universit6 de Paris.

dions

_plus

ou moins

_6pais

et notamment des collo-dions rendus solubles dans l’alcool. La m6thode du

pistolet

donne notamment des rev6tements assez

réguliers, qu’il

faudra ensuite chauffer tres lente-ment, afin d’6viter une

_{decomposition explosive}

du collodion.

_{Lorsqu’un d6p6t}

a ete realise sans

collodion,

un

_trempage

dans le collodion lui donne

ensuite une excellente tenue

_apr6s

_s6chage.

La m6thode

_{électrophorétique}

est toutefois la meilleure. On

_peut

la mettre en oeuvre a

_partir

d’une

solution colloidale de _{thorine : c’est ainsi que la} thorine

_{anhydre, lorsqu’elle}

a é: é

_pr6par6e

_par calci-nation

mod6r6e,

donne avec l’acide

_{chlorhydrique,}

apr6s

une s6rie

_{d’évaporations}

avec un _{peu de} cet

acide ou d’acide

_azotique,

un

_liquide

_{sirupeux qui}

se

dissout dans 1’eau en donnant une solution

partielle-ment

colloidale;

en

fait,

on obtient difficilement une solution stable conduisant a de bons

_dépôts.

Il vaut

mieux utiliser directement la

_poudre

fine du com-merce en

_suspension

dans l’alcool ordinaire

_{[3] :}

les

proportions

sont de

_quelques

_{grammes pour} oo cm3.

Dans l’alcool

absolu,

le revêtement est mediocre et

se forme tres

_lentement;

il devient

_{fragile, irr6gulier}

et

_g6latineux

en

_presence

d’eau. Des

depots

catapho-r6tiques r6guliers

et abondants ne

_peuvent

etre

obtenus

_{qu’en ajoutant}

un _{peu de nitrate de}

_thorium,

destine a

_charger

les

_particules

de thorine et A stabi-liser la

suspension;

il est

bon,

en _{outre, que} l’alcool

contienne un _peu

d’eau,

mais _pas

_plus

de 10 _pour r o0

sous

_peine

de retrouver des

_dépôts

_{g6latineux qui}

se

d6sagr6gent.

S’il y a

_trop

de nitrate, celui-ci se

depose 6galement

et conduit a un rev6tement

craquel6

form6 de

plaquettes

lisses peu adh6rentes

sur le

_support.

Meme avec un bain

convenable,

la densite de courant ne doit _pas etre choisie arbitrairement.

Une tension

_trop

faible ne

_permet

_pas le

_dépôt.

des grosses

particules

de thorine : ce

d6p6t

est

faible,

lisse et

_craquel6.

Une tension de

_quelques

volts

(pour

notre cuve dont l’anode avait

4

cm de

dia-metre)

conduit au contraire a un bon revêtement

d’aspect

sable. Au

dela,

il est

_{plus grossier}

et moins

r6gulier;

si l’on

_augmente

la

tension,

on obtient

des

_petits

mamelons se d6tachant

facilement,

_puis

des mamelons

_plus

_gros et

_plus

adherents.

Enfin,

les hautes tensions conduisent a des

_depots

meilleurs,

mais avec des trous, creux et crevasses. La _grosseur

des

_grains

et Ie diam6tre du fil ont une nette

influence sur les valeurs a

_adopter;

seuls les

_grains

petits

et _{moyens de la}

_poudre

se

_déposent;

leur

diam6tre moyen etait de l’ordre du micron. Les

rev6tements

_envisages

dans la suite ont une

épais-seur de

_quelques

dizaines de

microns;

leur

poro-site est de l’ordre de 3o pour ioo; le retrait sera

faible et ne se manifestera par

_quelques

craque-lures

_qu’apr6s

des traitements

_pouss6s.

Quelques

aspects

et mécanismes de

1’electro-phorèse.

2013 Des travaux ant6rieurs

[4]

ont

_precise

1’influence de la concentration et de la

_temperature

sur le

_poids

de

_depot

obtenu. Nous

_envisagerons

d’autres

_aspects.

10 Polarisation des électrodes. - Au

cours de la

cataphor6se

Ie courant, a tension constante,

diminue,

d’abord

_{rapidement, puis}

de

_plus

en

_plus

lentement,

jusqu’à

une valeur

_quasi

stationnaire. Cela ne doit

pas etre attribue à la resistance croissante du rev6-tement,

qui

est

_{toujours n6gligeable,}

mais h une

polarisation

des

electrodes,

notamment de la cathode

filiforme,

tout au

_plus

_{f acilitee par la}

_presence

du revetement poreux, 1’anode 6tant

cylindrique

et

de

_grande

surface.

_Lorsqu’on

inverse le sens de

la

tension,

on obtient d’ailleurs une

_polarisation

bien

_plus

_grande,

le courant

tendant,

en

_general,

vers zero. Ces effets s’accentuent a mesure _{que les}

proportions

de nitrate et d’eau

_{augmentent :}

il

s’agit

d’un effet des ions de la cuve,

_{qui depend}

aussi de la nature des electrodes et notamment de

1’elec-trode filiforme. 11

_n’y

a _{pas de f.} c. 6. m. de

pola-risation

_importante,

_{bien que la} cuve

pr6alable-ment

_polaris6e

soit

_capable

de debiter un faible courant; il se forme essentiellement une couche

r6sistante sur le

fil,

_qui

est une

_{gaine d’hydrog6ne}

lorsqu’il

est cathode et une couche

_{d’oxyde lorsqu’il}

est anode

_{(oxydation anodique).}

Une

_polarisation

analogue

se

_produit

si Ie bain ne _{contient que du}

nitrate de thorium sans thorine. Elle

_disparait

lorsque

le fil est cathode des

_qu’il

est sorti de la

cuve ou

_{lorsqu’on 1’agite, l’hydrogène s’6chappant.}

Ces effets de

_polarisation

sont tres vite d6truits

par un courant

_inverse,

_{qui prend}

une valeur ini-tiale

plus grande

que la

pr6c6dente

et meme souvent

que celle que l’on aurait obtenue sans

_polarisation

pr6alable.

11 y a un

_16ger

redressement due courant

alternatif.

?° Théorie des

_dépots.

- La théorie de Hamaker

et

_Verwey

_[5]

_permet

_{d’expliquer}

les

_dépôts

obtenus

avec les divers bains : les

_particules

_{entraindes par} le

_champ

_6lectrique

vers la cathode ne

_{s’y deposent}

pas imm6diatement en vertu de leur

_repulsion

mutuelle;

le

_depot

n’a lieu que

lorsque

leur

concen-tration atteint une valeur

_critique.

Pour une

sus-pension

peu

stable,

la distance

_critique

est

_grande

par suite de

l’importance

des forces de cohesion et

une floculation se

produit

avant meme la

forma-tion du

_{depot qui}

est peu coherent et peu adherent

(c’est

le cas

_quand

_{il y} a

_trop

_{peu de nitrate} et

d’eau);

une

_suspension

de nitrate conduit a une tres

faible distance

_critique

et _{par suite} a un

_dépôt

très

lisse

_(mais

_quand

il y a

_trop

d’eau

_{1’electrolyse}

devient

_{preponderante);}

notre

_suspension

usuellc donne un

_dépôt

moins

lisse,

mais

_cependant

regu-lier,

la distance

_critique

6tant un peu

plus

grande.

Les

_d6p6ts

_{obtenus par sedimentation} sont

ana-logues

aux

_precedents.

Les variations

_d’aspect

obtenues

_quand

la

ten-sion varie

_{s’expliquent 6galement.}

A tres basse tension seules les

_petites

_particules

interviennent avec une faible distance

_{critique; puis}

le

_depot

est

plus grossier

mais

_r6gulier

et non

_{craquel6 (moins}

de

_retrait).

A

plus

haute

tension,

les

_particules

sont

projet6es rapidement

sur la cathode : les forces

r6pulsives

ne

_peuvent

contrebalancer la force du

champ

qui

peut

meme en _provoquer la

flocula-tion

_{irr6guli6re. Cependant}

aux tensions

6lev6es,

cette floculation n’a

_plus

le

_temps

de se

_{produire :}

le

_depot

s’améliore,

mais des trous et des crevasses

sont

_provoqués

_{par 1’abondant}

_d6gagement

d’hydro-gene. Quand

le diam6tre du fil

_augmente

et _pour

un bain

contenant

_trop

_peu

d’eau,

la zone des

mau-vais

_{depots (gros mamelons) s’61argit}

dans les deux

sens. En ce

_qui

concerne la

_quantite

de

d6p6t

obtenue,

elle est

_plus

faible,

pour une _meme

quan-tit6

d’electricite,

a tres basse tension ou

_après

sedi-mentation,

car il intervient moins de

_particules.

3° Forme des

_{caraciéristiques.}

- La

caractéris-tique

du courant initial en fonction de la tension

est incurv6e

_jusque

vers une dizaine de volts dans

le sens d’une resistance

_{ddcroissante,}

_puis

devient

rectiligne;

il _y a, en outre, un coude au

voisinage

du volt.

_Lorsque

le fil atteint un diamètre suffisant

(par exemple

i

_mm),

la

_partie

ineurv6e

_disparait

et il ne reste que le

coude;

elle

disparait

aussi pour le courant dans le sens

_inverse,

ainsi

_qu’en

courant

alternatif. Le courant

_{électrophorétique}

est d’ailleurs

toujours

faible par

rapport

au courant

_ionique.

La

partie

incurv6e

_s’explique

_par une

_polarisation

du

bain

_qui

se

_produit

dans la

_region

entourant le fil

lorsqu’il

est

cathode;

elle n’est d’ailleurs pas ins-tantan6e et

_exige

un fort

_gradient

du

_champ

elec-trique.

11

_s’agit

d’une

_polarisation

des

_particules

l’inter-vention du

_cortege

d’ions

_antagonistes

associ6 à

chaque

particule (1’ensemble

se

d6poserait,

le

pas-sage du courant resultant d’effets

secondaires);

elle se

_produit

dans la zone entourant le

fil,

oii

existe aussi une

charge

_d’espace,

due a la forte

concentration,

susceptible

elle-m6me

_{d’expliquer}

la courbure des

_{caractéristiques.}

Avec un bain de

nitrate,

on observe des resultats

_analogues;

_lorsqu’on

ajoute

de la thorine a un tel bain la conductivit6 initiale

_augmente,

ce

_qui

semble

_indiquer

_que la

polarisation

est

_plus

_{faible pour les grosses}

parti-cules de thorine que pour les

petites particules

de

nitrate,

dont la

_polarisation

_peut

_expliquer

le coude

que nous avons observe.

4°

E f f ets

de la sédimentation. -

Apres

la

d6crois-sance due à la

_polarisation

des

electrodes,

on observe

une lente remont6e du courant. Cela doit etre

attribue a la sddimentation : les

charges

passeraient

sur des

_particules

de

_plus

en

_plus

_petites,

_pour

lesquelles

la th6orie

_permet

de

_pr6voir

un courant

plus

intense

_(la

densite de courant, pour une meme

tension,

est d’ailleurs

_{plus grande}

aux faibles pro-fondeurs ou les

_particules

sont

_{plus petites).}

Cette

remont6e,

que l’on n’observe pas auy, tres basses

tensions,

se manifeste ensuite au bout d’un

_temps

tres

_court;

ce

_{temps augmente}

alors avec la

ten-sion

_(ainsi

_{que la}

_polarisation

des

electrodes)

dans la zone des bons

_{depots, puis}

se stabilise vers 6 mn.

Puis,

quand

les

_dépôts

deviennent

mauvais,

il

diminue du fait de la diminution des effets de

pola-risation des

electrodes,

caus6e par la

desagregation

du

_dépôt.

Enfin aux tensions

6lev6es,

il

_reprend.

une valeur

_plus

grande.

Lorsqu’on

fait passer le courant dans la cuve

apr6s

sédimentation,

le courant initial obtenu est

relativement eleve et la

_polarisation

des electrodes faible car _{il y} a _peu de

_dépôt

_pouvant

servir de

support

a la

_{gaine d’hydrog6ne,}

dont la

saturation,

dans le cas

_{general, s’explique}

_{par le fait que le}

dépôt

ne _progresse

_{plus beaucoup}

en raison de la

sédimentation.

Tubes

_{expérimentaux.}

Determination de la

temp6rature. -

Les

cathodes,

iine fois

_pr6par6es,

sont mont6es dans des tubes

_{expérimentaux}

ana-logues

aux tubes

radio

usuels : elles sont tendues

par un ruban de

_molybd6ne

soude au

_tungstène

_par l’interm6diaire de nickel ou de tantale. Les anodes

6ventuelles étaient

_{pr6alablement}

traitées afin de

les rendre propres :

d6graissage

au

trichlor6thy-lene, nettoyage

du

_molybdène

en le

_trempant

dans

une solution de nitrites de sodium et de

_potassium

puis

en le flambant dans la flamme d’un chalumeau

a _gaz,

_d6capage

du tantale _par 1’acide

fluorhy-drique,

recuit du

_molybdene

dans

_{I’hydrog6ne}

et

du tantale sous _{vide. Le pompage etait conduit}

comme a l’ordinaire pour les tubes radio avec un bon

_d6gazage

de

_{1’enveloppe}

et des conducteurs et

finalement

_vaporisation

d’un «

_getter

». La cathode

n’6tait

_port6e

_qu’au

_rouge sombre afin de

_pouvoir

en faire une dtude d6taill6e ensuite.

La

_température

etait obtenue par

pyrom6trie.

L’6missivit6 de la thorine 6tant mal connue et

susceptible

de

variations,

on a effectué la

pyro-m6trie du

_support,

decouvert sur une

_petite

sur-face ;

la chute de

_temperature

a travers le

revête-ment n’est pas

toujours

n6gligeable,

mais cela ne

conduit pas a de grosses erreurs et d’ailleurs la

temperature

du

_{support peut}

tres bien servir de

repère.

Une 6tude

_préalable

du

_tungst6ne

a r6v6l6

des modifications de ses

_proprietes

_apr6s

des

trai-tements

_{pouss6s :}

_pour un meme courant de

chauf-fage,

la

_temperature

et la resistance du fil

_augmentent

avec les traitements. Une

_analyse

d6taill6e des resultats

_permet

de les

_expliquer

par une

diminu-tion de l’ émissivité totale sans variation nette

d’6missivit6 dans le rouge ni de r6sistivit6. Notre

pyrometrie

du

_tungst6ne

_{dans le rouge} sera done

valable meme sans vieillissement

_pr6alable

du fil

de

_tungstène.

Un effet de _{refroidissement par les}

_supports

se

manifeste pour nos cathodes. I1

depend

des

traite-ments

_{thermiques :}

le refroidissement s’accentue par les

premiers

traitements

jusque

vers i85oo

K,

puis

il diminue

_{progressivement}

a mesure _que la

temperature

de traitement

_augmente.

Pour une cathode non entièrement recouverte de

thorine,

les

_parties

recouvertes du

_support

tendent a etre

plus

froides : cet effet diminue nettement

_après

un traitement

modéré,

puis

il

_augmente.

Evolution

_{physicochimique}

et structurale de

la cathode. - Nos

connaissances

ant6rieures sur

la

_thorine,

les cathodes de

_tungst6ne

thori6 et les cathodes a

_oxydes

ordinaires nous

_permettent

_deja

de

_pr6voir

_{que les traitements}

_thermiques

provo-queront l’apparition

d’atomes de thorium libre au

sein de la thorine et _que ce

_{phénomène expliquera}

les

_{principales propri6t6s}

de nos cathodes.

_D’après

Smithells

_[6],

le

_tungstène

ne r6duirait la thorine

qu’au-dessus

due 2 6000 K de sorte

_qu’une

produc-tion

_spontan6e

de thorium libre doit aussi 6tre

envisag6e,

bien que les mesures de dissociation

thermique deja

effectuées ne conduisent

_qu’a

des

valeurs infimes du coefficient de dissociation. L’observation a l’0153il nu ne rwele de

changement

notable

_{d’aspect qu’apr6s}

des traitements tr6s

pousses

(2

5ooo

_{K) :}

la cathode, de

blanche,

devient

grise.

Un traitement dans

_{l’hydrogène produit}

un noircissement meme a

_temperature

_modérée;

le

traitement de carburation conduit a une cathode

noire. L’observation au

_{microscope 6lectronique}

permet

de constater _{que les}

_grains

s’6miettent

sur-tout

_après

traitement

_pouss6;

la

_figure

i donne

une idee de ces

_{grains apr6s}

un traitement moyen

(le

rev6tement a 6t6

_disperse

aux.

_ultrasons).

cristallisation de la thorine. Elle est initialement

amorphe (microcristal line),

mais les traitements en

provoquent

la cristallisation

_progressive.

La

_{figure 2}

repr6sente

un

_spectre

en retour

apres

un traitement moyen. La méthode en retour consiste a observer les rayons X

qui,

apres

diffraction,

reviennent dans

une direction voisine de la direction

_incidente;

Fig. i.

Fig. :2.

elle

_permet

de d6celer de très faibles variations de

parametre

du r6seau _{cristallin par} une variation due. diam6tre des anneaux. Pour la

_thorine,

ce

para-metre doit diminuer du fait de la

_presence

essen-tiellement de lacunes d’ions et d’atomes

_{d’oxygène;}

les

_premières

sont des def auts du reseau, les secondes sont

_{equivalentes a}

la

_presence

d’atomes de thorium libre

_qui

seraient

_disposés

comme les centres F

classiques [7].

Les atomes de thorium doivent

_jouer

Ie r6le de donneurs d’electrons vis-à-vis de la bande

libre de la

_thorine,

_qui

sera _{par suite} un

semi-conducteur du

_type

N.

evolution

des

_{grandeurs electriques}

carac-terisant la cathode. - Pour

une meme

temp6ra-ture au centre du

_support,

nous avons _{trouve que}

le courant de

_cllauflage

de la cathode

I,

sa résis-tance R et la

_puissance

_qui

lui est

_appliquée

iV varient avec les traitements

_thermiques.

Ces gran-deurs commencent _{par d6croitre} a mesure que la

temperature

de traitement

_{crait jusque}

vers 18500

K,

puis

elles

_augmentent.

11 semble

_qu’il

faut attribuer la

_premiere

evolution a la cristallisation et la secondc essentiellement a la

_production

_progressive

de thorium libre ou

_activation;

ces variations

_presentent

d’ailleurs une

_{grande analogie.}

La variation de R

est a

_rapprocher

de la variation de l’eflet des bouts : il _{semble que celle-ci}

_explique

a _peu

_pr6s

toutes les variations de R de sorte

_qu’en

fait,

il

_n’y

a _{pas de}

variation

_importante

de résistivité

_(si

ce n’est

une

_{legere augmentation apr6s}

un traitement

poussé,

explicable

par la formation

d’alliage);

elle

disparait

sensiblement

_lorsqu’on

mesure la

résis-tance entre deux

prises

de

_potentiel

situ6es dans la

zone mediane de la cathode. La variation de W

est li6e a une variation d’emissivite

_totale,

mais

il favt tenir

_compte

de la

_transparence

du

revête-111ent et d’une chute de

_temperature

a travers

celui-ci.

Des variations

_{d’6paisseur}

du rev6tement entrainent des modifications non seulement dans les

valeurs de

I,

R et

W,

mais meme dans la nature de leur evolution. C’est ainsi que pour un

_depot

épais,

on observe iine _{croissance pour les faibles}

traitements,

avant la d6croissance

_deja

not6e.

L’amplitude

des variations

_depend

de la nature de

la thorine et en

_particulier

de _{la grosseur des}

_{grains :}

pour une thorine a

_grains

fins,

les effets de la

cris-talllsation,

_qui

sont normalement les

_plus

impor-Lants, s’att6nuent. Si l’on compare les valeurs de la

_{puissance dissipee}

_{par unite} de surface externc de _{la cathode pour} une mdme

_température

du

support

et deux cathodes

_{d’epaisseurs}

differentes,

on trouve, avant tout

traitement,

une valeur

_plus

grande

pour la cathode a couche mince.

Or,

on

devrait dans les deux cas obtenir ainsi l’émissivité totale de la

thorine,

car il ne semble pas

_qu’il

ait pu

deja

se

produire

des modifications

_importantes

d’etat différentes pour les deux

6paisseurs,

et de

plus

les valeurs _{obtenues pour l’émissivité} sont nettement

_plus

_grandes

_{que pour} un fil de

_tungstene

de sorte

_qu’il

ne

_parait

_pas n6cessaire de faire

intervenir la

_transparence

de la thorine. 11 y aurait done une chute de

température

a travers le

reve-tement et l’on retrouvera la meme émissivité en

tenant

_compte

de cette chute.

_Après

la

d6crois-sance de

W,

les valeurs de la

_puissance

_{par unite} de surface externe deviennent

_voisines;

la chute de

température

a travers le revêtement est devenue

faible,

tant _que la

_température

n’est _pas

_trop

6lev6e. L’émissivité totale a, en outre, nettement diminue :

sa valeur initiale est de l’ordre de o,5 tandis que sa

valeur minima

_apres

traitement modere est de

183

rep6rer

commoddment I’dtat de la cathode. Les variations

_prdcddemment

_indiqudes

_étaient

_obtenues

pour

les

premiers

traitements A

temperature

pro-gressivement

croissante.

_Apres

_{avoir effectu6 un}

Fig. 3.

Fig. 4.

traitement

_poussd,

si l’on effectue un traitement

plus

modéré,

on constate une variation en sens

inverse de la

_pr6c6dente.

Il _y a donc une certaine

reversibilite de la cathode. D’une

_facon

_g6n6rale,

une fois que les effets de la cristallisation se sont

manifest6s,

la cathode est stabilisée : à

_chaque

temperature

de traitement

_correspond

un 6tat bien defini de la

cathode,

resultant de la

_production,

de la diffusion et de

_{l’évaporation}

du thorium libre

(6quilibre

dynamique), auquel correspondent

des

propridt6s

bien

définies,

quelle

que soit

1’epoque

du traitement au cours de la vie de la cathode. Les variations de R et W _{obtenues pour} une cathode

avant et

_après

stabilisation sont not6es sur les

figures

3 et

_{4 :}

les

_temperatures

de traitements

sont en

abscisses,

tandis

_qu’en

ordonn6es,

on a

indique

les valeurs de R et _{W pour} une meme

temperature repère

du

_support.

Nous avons étudié l’influence du

_support

en

envi-sageant

aussi des

dépðts

sur fils de

_platine

et de

tantale. 11 semble en r6sulter que le

support joue

un role dans l’activation

_qui

est

_{plus grande}

avec le tantale

_qu’avec

le

_platine;

toutefois meme avec le

_platine

on observe une activation que l’on ne

peut

pousser

beaucoup

car le

_platine

se volatilise

peu au-dessus de 2 oooo

_K;

il faut en conclure

_qu’une

activation

_spontan6e

intervient

_6galement

et meme

est -

_peut-8tre

la

_principale

_{pour les traitements} moyens, de sorte

_qu’une

cathode

agglom6r6e,

sans

support,

s’active

_6galement.

Propri6t6s

rayonnantes

et

_optiques.

Si

l’on mesure la

_temperature

de brillance de la

sur-face du revêtement dans le rouge et si l’on d6duit la

_temperature

vraie de la

_temperature

de bril-lance du

_tungst6ne,

on

_peut

calculer 1’emissivite

apparente E

de la cathode _{dans le rouge. Cette}

6missivit6 varie

_beaucoup

avec les traitements

thermiques :

les

_premiers

traitements

_provoquent

une

_16g6re

d6croissance si le rev6tement n’est _pas

trop

épais,

mais 1’evolution essentielle est une

croissance

_qui

se

_produit

a

_partir

de 185Oo K et

qui

continue

_jusqu’aux

traitements

_pouss6s;

pour

un 6tat donne de la

cathode,

elle varie peu avec la

temperature.

Les

variations

obtenues’ avant et

après

stabilisation sont not6es _pour notre cathode

pr6c6dente

sur la

_figure

_5;

_{les 6missivit6s}

appa-rentes varient en _gros entre o,i et

o,5.

Cette dmissivitd varie

_beaucoup

avec

l’épaisseur

meme avant tout traitement : elle diminue

_quand

celle-ci

_augmente,

les couches tres minces

_ayant

une 6missivit6

_sup6rieure

a celle du

_tungst6ne.

11 faut

y voir essentiellement les effets de la chute de

temperature a

travers le

revêtement,

qui

fait que 1’emissivite

_apparente

_{n’est pas l’émissivité vraie.} La cristallisation tend a

_produire

une diminution

d’efnissivite,

mais la diminution de la chute de

temperature

a travers le revetement

_explique

_que

l’on observe surtout une

_croissance;

1’emissivite

Fig. 5.

apparente

obtenue ensuite diffère assez _{peu de}

l’émissivité

vraie,

qui

varie elle-meme avec les

pour la cathode stabilis6e ne sont dues

_qu’h

la

presence

d’une

plus

ou moins

_grande

_quantite

de thorium

_libre,

_qui

_peut

etre ainsi

_rep6rde,

de sorte

que l’on connait 1’6tat d’activation de la cathode a son _{émissivité dans le rouge.}

_Remarquons

en

particulier

que

lorsque

la cathode est mise a 1’air

a

froid,

elle ne se d6sactive que

lentement;

on a

aussi constate une activation dans

_{l’hydrogène}

(frittage)

et decele une

_16g6re

influence du

_support.

Des variations d’6missivit6 ont aussi ete observ6es par Weinreich

[8],

mais il

_{n6gligeait toujours}

la

chute

de

_temperature

a travers le revêtement.

Nous avons mesure

_6galement

le coefficient de

réf1exion,

qui

lui-meme n’est pas constant.

L’aug-mentation _{d’6missivit6 par l’activation} semble due

a un

_prolongement

vers le rouge de la bande

d’ab-sorption infrarouge

de la

thorine;

il _y a une certaine

analogie

avec les observations faites sur les

halo-g6nures

alcalins. 11 serait bon d’6tudier aussi le

spectre

d’absorption;

de nombreuses 6tudes faites surtout a _{propos du manchon Auer} et du filament Nernst ont montré la variabilité des

_propri6t6s

optiques

de la thorine _pure ou additionn6e de

certains corps.

Propridt6s

therirdoniques. 2013

L’emission

ther-mionique

a ete étudiée avec des diodes

_comportant

une anode

_{cylindrique prolongee}

_par deux anneaux

de

_garde.

Avant tout traitement la cathode n’6met

qu’un

tres faible courant. Au contraire

_apr6s

avoir ete

port6e

a une

_temperature

suffisante,

elle est

capable

d’6mettre un courant

_important,

meme

a basse

_temperature.

II faut

_distinguer

l’activation par le passage du courant et l’activation

_purement

thermique,

la cristallisation ne

_produisant

_pas

d’eff et net.

L’activation par Ie passage du courant se mani-feste essentiellement _{pour les traitements moderes} d’une cathode encore peu activ6e. Cette activation

commence a des

_temperatures

tres basses : au

_d6but,

1’eff et

_thermique

se

_manifeste,

_puis

l’activation

est surtout due au courant

_qui

devient d’ailleurs

plus grand.

Le _passage du courant ne

_produit

_pas un effet

irreversible,

le meme traitement effectué

ensuite sans _passage du courant conduisant a une

emission

_beaucoup

_plus

faible;

cette activation

s’explique

par une

_électrolyse

de la thorine avec

notamment

_production

d’atomes de thorium vers

le

_support,

ces atomes diffusant ensuite vers la

surface externe : il ne

_s’agit

_{que d’une}

_separation

provisoire

d’atomes et d’ions. 11 se

_produit

aussi

une activation par un courant inverse. L’activation par le passage du courant

s’accompagne

de varia-tions de

I, R,

W et E

_analogues

a _{celles que} nous avons 6tudi6es et

_qui

r6sultaient de I’activation

thermique.

Lorsque

l’activation par le _passage du courant

devient faible

_(un

_peu

_plus

de 2 oooo

_K),

elle n’est

plus

d6truite par un traitement

_uniquement

ther-mique

et il subsiste encore une activation

thermique

relativement peu

importante,

la seule

_{qui puisse}

etre

_envisag6e

pour les traitements

pouss6s

ou le

courant

_{thermionique serait.trop}

intense.

_Lorsqu’on

n’a pas

pouss6

a _{fond l’activation par le passage} du courant, elle se

produit

_{par eff et}

thermique,

mais A

plus

haute

_temperature,

et l’on obtient la meme activation finale : tandis que dans le

_premier

cas,

elle etait a peu

pres complete

wers

_{2 I 00° K,}

dans le second il faut atteindre 2 5ooo

_K;

l’activation

thermique

semble d’ailleurs favoris6e _par un d6but d’activation par le passage du courant. Au cours

de

l’activation,

le courant subit _pour une

temp6-rature donnee des variations dans un

_rapport

de i a

pres

d’un million.

Au cours de

l’activation,

les constantes A

_{et o}

de

_1’6quation

de Richardson :

Fig. 6.

(i o

6tant 1’emission vraie obtenue _par

_{extrapolation}

de la droite de

_Schottky)

varient. Elles sont d’abord relativement

6lev6es,

puis

elles diminuent

_quand

l’activation

_augmente;

c’est la variation

_{de y}

_qui

est essentielle et

_{explique 1’augmentation}

de l’émis-sion : sa valeur d6croit de 3,25 a

1,6

eV en moyenne. Nous avons

_represente

sur la

_figure

6

_quelques

droites _{de Richardson obtenues pour} une cathode. Les traitements assez

_{pouss6s provoquent}

au

contraire une

augmentation

de A et p, 1’emission

augmentant

encore, avec une relation sensiblement

lin6aire entre

log

A et cp; on _remarque

_alors,

en outre, que la

pente

des droites de Richardson est

plus

grande

aux tres basses

_temperatures

₍₁₀₀₀₀

K par

exemple).

Des effets de d6sactivation se manifestent

_après

un traitement

_lorsqu’on

se maintient a une

temp6-rature

_plus

basse : ils sont dus essentiellement A

une

_evaporation

du thorium libre. Pour la cathode

stabilis6e,

on obtient une emission initiale bien

d6termin6e pour

chaque temperature

a la suite de

185

ainsi les resultats obtenus _pour

_log

i,

A

et y

avant

et

_après

stabilisation en fonction des traitements

généralement

eff ectues sans _passage du courant

pour la cathode

deja

envisagde

a d’autres

points

de

vue : on _{remarquera la corr6lation} entre les

varia-tions observ6es _pour les diverses

_grandeurs.

On trouve toutefois avant stabilisation _que les varia-tions essentielles de

I,

R et W et dans une certaine

mesure de E se

_produisent

avant _{que le} courant

thermionique

ait atteint des valeurs

_importantes.

D’autre

_part,

au dela de 2 5ooo

K,

on trouve _que

le courant

_n’augmente

_plus

_{alors que}

I,

R et W

augmentent

rapidement

et _{que la cathode}

_change

d’aspect :

ces variations

doivent,

cependant,

etre

attribuees a la

_presence

d’une

_{grande quantite}

de

thorium,

Ie

_support

intervenant tout

particuli6re-ment dans cette

_production;

il faut en d6duire

qu’un

excès de thorium ne favorise

_plus

1’emission;

certains auteurs

_[9]

ont _{toutefois avanc6 que les}

traitements tres

_pouss6s

_provoquaient

une

augmen-tation de

l’émission,

mais

_qu’elle

etait tres sensible aux _gaz; nous avons bien observe une

_rapide

d6sac-tivation

après

traitements

_pouss6s,

mais cela

_peut

etre une evolution

_purement

_thermique.

L’dpaisseur

influence les valeurs de

l’émission,

les couches minces semblant s’activer

_plus

facile-ment ; on a resume sur la

_figure

10, les emissions

obtenues

_apr6s

_{divers traitements pour diverses}

épaisseurs.

Sur cette

_figure

comme sur les

prece-dentes,

les resultats

_{correspondent}

a une

temp6ra-ture donnee du

_support;

il est certain

_qu’en

tenant

compte

de la chute de

_temperature

a travers le

rev6tement,

on obtiendra de

_plus

faibles

diffé-rences, mais le r6sultat

qualitatif

subsiste. La

plus

difficile activation pour les

_{depots 6pais s’expliquer}

par l’influence du

support

moins efficace pour un

depot

6pais

contenant

_plus

_{de thorine pour} une

meme surface de contact

_{support-thorine.}

Nous avons fait

_quelques

essais en

regime

d’impul-sions

_(pulses

de

_quelques

_{microsecondes} repro-duits environ

4

ooo fois par

_{seconde) :}

1’emission

n’est pas essentiellement diffdrente de 1’emission

statique (pas

de variation a constante de

_temps

de

l’ordre de

_quelques

_{microsecondes);}

aucune struc-ture interfaciale

sp6ciale

ne se manifeste. En ce

qui

concerne l’influence des gaz nous avons trouve

une d6sactivation par 1’air

_(action

_chimique);

elle

est faible

_{jusqu’à quelques}

milliemes de millimetre de mercure, surtout a haute

temperature

ou le thorium libre se

_reproduit

a mesure

_qu’il

est

_oxyde,

la vitesse de ddsactivation

_augmentant

_cependant

Nous en ddduisons les conditions d’obtention

d’une bonne emission avec les cathodes a la tho-

rine;

une bonne activation doit d’abord etre r6alis6e

mais _{le traitement n’a pas besoin d’ etre} tres

_pouss6,

en raison de la d6sactivation obtenue

ensuite,

le

courant stable

_dependant

_{a peu}

_pres

_uniquement

de la

_temperature

de fonctionnement. Celle-ci doit etre

aussi 6lev6e que

possible (pas plus

de 2 oooo K

cependant

afin d’avoir une duree de vie

_{suffisante) ;}

un traitement tres

_{pouss6 n’augmente}

_pas

beau-coup le rendement en raison de

_{l’augmentation}

de

1’6missivit6

_optique;

ce

rendement,

qui

_augmente

rapidement

avec la

_{température,}

est de

_quelques

milliamperes

par watt pour 15000 K. La cathode

est robuste car il se

_produit

du thorium aux

temp6-ratures memes de fonctionnement.

Evolution

au cours du

_temps

avec et sans

extraction de courant. 2013 Le courant obtenu

initialement,

apr6s

un

_traitement,

a une certaine

temperature,

ne se _{maintient pas : les variations}

rappellent

celles

_qui

ont ete observ6es sur les cathodes

a

_oxydes

ordinaires. Si nous

_exceptons

les effets

des gaz, trois sortes d’ évolutions sont a

_{distinguer :}

io

Évolution

thermique.

2013 Nous _avons dit

qu’à

chaque

temperature

de la cathode

_{correspondait}

un 6tat

_{d’6quilibre}

_{dynamique :}

a

_température

donnee,

1’6mission evoluera done vers la valeur

qui correspond

a 1’6tat

_{d’6quilibre}

_{pour la}

temp6-rature

considérée;

une evolution de ce _genre a 6t6

signal6e

pour la

premiere

fois par Reimann

[10];

Fan

_[11]

1’a bien

_pr6cis6e

_pour ses cathodes frittees

a la thorine. Cette evolution est d’autant

_{plus rapide}

que la

temperature

est

plus

6lev6e et la couche de thorine

_plus

mince.

_Lorsque

la

_temperature

vient d’etre diminu6e

_bruquement,

le courant de saturation d6croit au cours du

_{temps :}

la decrois-sance est d’abord lente

_(effet

de la diffusion du thorium interne vers les

_parties

externes de la

cathode,

responsables

de

_{l’émission), puis plus}

rapide (evaporation

du thorium

_{prépondérante),}

enfin elle s’att6nue

_jusqu’a

la valeur limite du

courant. La duree de la décroissance et son

ampli-tude

_augmentent,

_pour un traitement

donne,

quand

la

_temperature

diminue et, pour une

_temperature

donnee,

quand

la

_temperature

_{de traitement}

aug-mente. Lors d’une

_augmentation

_brusque

de la

temperature,

1’evolution sera une croissance. On

d6duit de ces _{observations que la chaleur latente}

de diffusion est inf6rieure a la chaleur latente

d’6va-poration, qui

est elle-m6me inférieure a -la chaleur latente de

_production

du

thorium;

une evaluation

precise

de ces chaleurs

_latentes,

est delicate car, si l’on

_peut

_exprimer

_{mathematiquement}

les varia-tions au cours du

_temps

du nombre d’atomes

d’impu-ret6s, le courant

_thermionique

_{n’est pas lié}

simple-ment à ce nombre d’atomes.

Au cours de la vie de la

_cathode,

on observe un

d6clin

_progressif

non

_{irreversible ;}

cela

_peut

pro-venir d’une recombinaison des atomes de thorium faisant intervenir éventuellement les traces _{de gaz}

du tube. Par

ailleurs,

on a constate

_qu’après

un

repos de

quelques

heures a la

_temperature

ambiante,

1’6mission etait souvent améliorée

_après

un

trai-tement modéré : on

_peut

attribuer cela a une diffu-sion du thorium vers Fexterieur de la

cathode,

le

courant

_produisant

un effet inverse contribuant au déclin.

_{L’6vaporation}

du thorium contribue aussi

au

_declin,

mais elle est en

_partie

_compens6e

_par sa

production.

2°

_Influence

_{du passage du} courant. - Tandis

que pour une _{cathode peu}

activée,

le passage du

courant

_produit

surtout des effets

d’activation,

il

_produit

_{essentiellement pour} une cathode bien

activ6e un d6clin : le courant d6crolt

_jusqu’a

une

valeur limite. Ce d6clin est reversible :

_quand

le

courant cesse _{de passer, la cathode revient} progres-sivement a son 6tat ant6rieur. Cet

_effet,

_qui

est

d’ailleurs assez

_limite,

_{s’explique,}

comme _{pour les} cathodes a

_{oxydes [11]}

_{par la fraction}

_ionique

du

courant

_qui

tend a

_appauvrir

en thorium libre la

surface externe du rev6tement tout en enrichissant la zone interne : a 1’etat

_{d’6quilibre,}

il y a un

gra-dient de concentration du thorium libre. Pour une

cathode

_moyennement

activ6e le d6clin s’observe dans la zone des basses

_{temperatures ;}

aux

temp6-ratures

_sup6rieures

se manifesteront un déclin suivi d’une

croissance,

puis

seulement une crois-sance.

L’amplitude

du declin varie avec la

temp6-rature et 1’6tat

d’activation,

comme le montre la

figure

I I. Le fait que le déclin s’att6nue aux

temp6-ratures 6lev6es

_s’explique

_{par la diffusion}

_{plus rapide}

vers l’extérieur des atomes de thorium et d’une

façon g6ndrale

par

1’agitation thermique;

la vitesse de ddclin

_augmente

avec la

_temperature.

Une 6tude

th6orique,

faite par Arizumi et Esaki

_[9]

suivant

laquelle

on obtiendrait ainsi des

_{renseignements}

sur

les niveaux

_dnerg6tiques

de la thorine et

_1’energie

convain-cante ; en

_particulier,

il faudrait bien

_distinguer

le

comportement

des atomes et des

ions;

elle nous donne, pour un certain 6tat, une

_energie

de diffusion des ions de

pr6s

de i eV et une

_profondeur

de la

bande libre de la thorine

_(par

_rapport

a

_{l’extérieur)}

de l’ordre de 1,5 eV.

30 Variations de

_temperature

dues au _{passage du}

courant. -

D’autres dvolutions

_proviennent

d’une variation de

_température

de la cathode

_{lorsqu’elle}

émet des courants

_importants.

On trouve _{que la}

temperature

de la surface externe du revêtement

diminue

_lorsqu’on

établit le courant : cela

_provient

du froid

_produit

_par

_{l’évaporation}

des electrons

_[12].

Toutefois,

il se

_produit

aussi un

_ddgagement

de

chaleur par effet

Joule;

en _outre, le courant circu-lant le

_long

de la cathode varie lui-meme en raison

de la derivation due au courant

_{anodique (il}

n’est

d’ailleurs

_plus

le meme tout le

_long

de la

_cathode)

et cela entraine aussi une variation de

_{temperature ;}

dans ces

conditions,

_{pour le}

_support,

on _pourra

obtenir soit une

_{augmentation,}

soit une diminution de

_temperature.

La

_quantite

de chaleur absorbee par

1’evaporation

des electrons est

calculable;

elle provoque, a travers le revêtement, une chute de

temperature

de l’ordre de 5oo _pour un courant

de 5o mA _{par unite de}

_{longueur (cm)}

d’une cathode de

_{40 p.}

_{d’6paisseur}

de

_thorine;

on en a d6duit pour

.la conductivitd

_thermique

de notre

_poudre

de thorine une valeur de l’ordre de 5. 0--5

cal-g ’cm

degr6.

Cette valeur conduirait A une chute de

_temperature

tres

_grande

a travers le

revêtement,

ind6pendam-ment du _passage du courant, si l’on admet que toute

la

_puissance

fournie au

_support

est _{transmise par}

conduction a travers la thorine : en

_fait,

il y a surtout

un

_rayonnement

absorbe en

_{grande partie}

_{par la}

thorine.

Forme des

_{caractéristiques}

et m6canisme

de 1’6mission

_{t]4ermionique. - io}

Caractiris-tique

aux

_potentiels

retardateurs. - Cette 6tude

nous a _{montre que la} distribution des vitesses initiales

spontan6es

des electrons 6mis par la cathode etait

maxwellienne,

mais

_{correspondait}

a une

_temperature

6lectronique

nettement

_sup6rieure

a la

_temperature

thermodynamique.

Cela semble

_indiquer

la

pr6-sence d’une barriere de

_potentiel

a la surface de la cathode

_{(film superficiel),}

le coefficient de

réf1exion

6tant

_{plus grand}

_{pour les electrons lents}

_[13].

20 Zone de

_{charge d’espace.}

- Une formule cln

2

type ie

==/t-(V2013 Vo) s’applique

dans la zone de

charge d’espace.

La loi de

_Langmuir

est donc

vérifiée,

mais on trouve des valeurs de k et

_Vo

qui

dependent

de la

_temperature

et de 1’etat d’acti-vation. La

_figure

12

_indique

_pour un 6tat bien active les variations obtenues en fonction de la

temperature,

l’anode etant en

_{tungstene :}

_V’o

est

alors la difference de

_potentiel

de contact entre la thorine et le

_support.

La variation de k

_peut

dtre attribuée a l’ existence

,de

«

_patches

», mais surtout

au caractere

_granulaire

du rev6tement _poreux,

_qui

contient lui-meme un _gaz

_{6lectronique.}

La

résis-tance du rev6tement ne se _{manifeste pas : elle} est

toujours

faible par

rapport

a celle de

_1’espace

anode-cathode.

3o

_{Effet Schottky.}

- Dans certains

cas,

particu-li6rement

pour une cathode peu

activ6e,

nous avons

observe _{que les}

_{caractdristiques pr6sentaient}

une

région

a

_pente

_negative

ou des

_points

_{d’inflexion;}

cela semble

_{correspondre A}

des deviations

perio-diques

a l’effet

_{Schottky [14].}

En

_général

toutefois,

l’effet

_Schottky

est

_analogue

a celui des cathodes

a

_oxydes;

la loi de

_Schottky

n’est pas exactement

vérifiée,

la droite de

_Schottky

est un _peu incurv6e vers l’axe des

abscisses;

sa

pente

est

_plusieurs

fois la

_pente

_thdorique,

parti-culierement

_après

traitement

_pouss6

_(il

_s’agit

du

proche

effet

_Schottky);

les variations de

_Tlog

i

avec la tension

_augmentent

d’ailleurs le

_plus

souvent

quand

la

_temperature

diminue.

Structure semi-conductrice de la thorine.

-La th6orie semi-conductrice

_[15]

_permet

d’eclairer

et de

_prdciser

les resultats ant6rieurs. La thorine à 1’6tat

de

composition stcechiometrique

est tres _peu

conductrice : la derniere bande

_pleine

a son niveau le

_plus

6lev6 a une

_energie

AEi au-dessous de la

bande libre

_(qui

est vraisemblablement la bande

6d-7s

du

_thorium).

Le niveau

_{d’impuret6s}

se situe a AE

au-dessous de la bande

libre;

remarquons que l’on

peut

envisager

diverses

_impuref6s

car, outre, des

atomes de

thorium,

on

_{peut imaginer}

des ions

tho-rium

_poss6dant

moins de

_{quatre charges}

_positives.

188

general,

comme un semi-conducteur du

_type

_N,

pour

lequel

le nombre n d’61ectrons excites dans la bande libre est tres inf6rieur au nombre N d’electrons

des niveaux

_{d’impuret6s (par}

unite de

_volume).

Dans ces

conditions,

le travail de sortie _{est cP 0} +

-.

D’autre

_part,

le niveau de Fermi dans le

_support

est A un niveau U au-dessous de la bande

libre;

on a

et la difference de

_potentiel

de contact entre le

support

et la thorine est

Yw 6tant Ie travail de sortie du

_tungstène.

On a

d’ailleurs

avec

Ao

6tant la constante universelle. Mais U varie avec la

_temperature

de sorte

_qu’il

vaut mieux ecrir e

dans ces conditions pour obtenir- le travail de

sortie,

il ne _{faut pas}

_envisager

exactement les droites de Richardson

usuelles,

mais la correction est faible. L’6tude

_{exp6rimentale}

de la diff6rence de

poten-tiel

_Vo

a _{montre que Ie} sens de sa variation avec la

temperature

etait difiérent aux tres basses et aux

moyennes

temperatures.

L’explication

la

_plus

plau-sible fait intervenir les d6fauts du

réseau,

resultant des

traitements,

qui

sont rest6s

_figés

ensuite : ils

_agissent

comme des

_pieges

pour les electrons de la bande

libre;

on rend

_compte

ainsi du compor-tement

_particulier

aux basses

_temperatures

et aussi de la

_pente

_plus

6lev6e des droites de Richardson

_[16].

Cependant,

la variation de

_{V 0}

aux

_temperatures

moyennes est

_{plus grande}

_{que celle}

_qui

est

_pr6vue

par la

theorie;

il est certain

qu’il

faut tenir

compte

de la structure

_granulaire

du

rev6tement,

et en

particulier

de 1’existence de niveaux de Tamm a

la

_p6riph6rie

des

_grains

et du revêtement,

condui-sant a de nouvelles differences de

_potentiel.

Les valeurs de N que l’on

peut

ddduire des resultats

exp6rimentaux

confront6s avec la th6orie ne

_peuvent

donc etre

_qu’une

indication tres

_{grossière :}

nous

obtenons des valeurs de l’ordre de 1014- 1015 par centimetre

cube,

qui

paraissent

faibles.

Les variations de A et q semblent devoir 6tre

attribuees essentiellement a 1’existence d’un film

superficiel

variable dont _{1’enrichissement provoque}

une diminution de A

_(par

suite du coefficient de reflexion des

_electrons)

et

_{de ?}

_(par

l’interm6diaire

de

_CPo),

son

_{appauvrissement produisant}

des

évolu-tions inverses : les

_premi6res

variations se

pro-duisent

_pendant

l’activation

essentielle,

les

traite-ments

_{pouss6s produisant}

_{les secondes par suite de}

1’evolution du film

_superficiel

due a

_{l’évaporation}

intense

_(et

_{aussi pour} A _{parce que N}

_augmente).

’Toutefois,

si une

_augmentation

de N

_peut

_expliquer

une

_augmentation

de

A,

elle

_peut

aussi

_expliquer,

une diminution

_{de cp}

_(niveaux,

_{d’impuret6s}

s’61ar-gissant

en une bande et existence de

pieges) ;

on

peut

aussi faire intervenir

_plusieurs

sortes

d’impu-ret6s;

ces effets

_paraissent

toutefois secondaires. Aux, traitements tres

_{pouss6s peut}

se

_produire

une

agrégation

des atomes

_{d’impuret6s}

et le travail de sortie doit

_peut-etre

etre

_interprete

differem-ment, par

exemple

en faisant intervenir la théorie

de de Boer

_[17].

Conductivite aux faibles densités de courant et

_phénomènes

connexes. 2013 Pour

mesurer la

conductivite de la

thorine,

nous avons utilise deux fils de

_tungstene

_parallèles

et tres

voisins,

enrobes dans la thorine

_d6pos6e

_par

_{électrophorèse}

sur

1’ensemble : ces fils servent a la fois a chauffer la thorine et a mesurer sa resistance en les

_prenant

comme electrodes. La resistance a ete _{évaluée par} l’interm6diaire de la

_{caractéristique}

courant-ten-sion tant en continu

_qu’en

alternatif.

_Lorsque

les deux fils ne sont _pas a la meme

_temperature,

on

peut

aussi mesurer la f. 6. m.

_{thermoélectrique.}

Ce

_{dispositif experimental}

_permet

aussi la mesure du

_pouvoir

inducteur

_spécifique

de la

thorine,

de

sa conductivite

_{thermique (a partir}

des

_puissances

appliqu6es

a

_chaque

fil et du

_gradient

de

temp6ra-ture

_qui

en

résulte)

et I’etude des effets interfa-ciaux.

En ce

_qui

concerne la conductivité nous avons

trouve que la loi d’Ohm etait v6rifide tant _{que la}

tension

_appliqu6e

est suffisamment faible

_(de

l’ordre

du

_volt).

La

_figure

13

_{precise quelques}

resultats ainsi obtenus aux. tres faibles densitds de courant, en fonction de la

_temperature

et des traitements

(d’ailleurs

assez

_modérés);

il faut surtout _remarquer

les variations relatives de la

conductivit£,

les valeurs absolues 6tant mal connues; il

s’agit

d’ailleurs de la conductivite

_apparente

d’une

_poudre.

On _remarque

qu’un

traitement modere conduit a une diminution

de la

conductivit£;

ce result at doit 6tre attribue a la

_{cristallisation;}

on obtiendrait ensuite des

conduc-tivit6s

_{beaucoup plus}

_grandes.

_Apr6s

traitement,