qu'on peut appeler primaire par la production d'<«< ions secondaires >> beaucoup plus nombreux.

a) Les méthodes basées sur l'ionisation primaire.

On sait qu'en soumettant un gaz ionisé à un champ électrique de quelques centaines de volts, on peut recueillir les ions aux électrodes et déterminer ainsi un courant. Bragg a montré que dans un champ de 1.200 volts environ, on recueille pratiquement la totalité des ions (courant de saturation).

Mais le courant de saturation résultant de l'ionisation primaire d'une particule a serait tout juste à la limite inférieure de sensibilité des meilleurs instruments de mesure. En effet, la charge totale des 200.000 ions n'est que de 1,7 x 10-5 U.E.S.

10 Hoffmann cependant construisit un électromètre capable de mesurer des charges aussi minimes. Son appareil (7) ressemble à l'électromètre à binants de Blondlot et Curie; comme ce dernier, il est constitué de deux demi-cercles isolés auxquels on relie les électrodes. Au-dessus de ces binants se meut une aiguille très légère suspendue à un fil de torsion. Dans l'électromètre de Blondlot et Curie l'aiguille est constituée de deux demicercles métalliques; Hoffmann, au contraire, lui donne la forme d'une véritable aiguille dont la pointe est légèrement élargie. Il obtient, grâce à d'autres perfectionnements techniques, une déviation d'une division de l'échelle pour 1.000 charges élémentaires.

Malgré son extrême sensibilité, peut-être à cause de son prix prohibitif, l'appareil ne fut guère employé que par son inventeur.

2o On essaya alors d'amplifier le courant de saturation des ions primaires.

Chacun connaît les merveilleux relais amplificateurs que sont les lampes à trois électrodes utilisées en T.S.F. (1).

(1) Voir ABELÉ, « Les lampes-valves », Cette Revue. 3e série, t. XXX (oct, 1921).

Greinacher (8) songea à faire agir la faible charge des ions primaires sur le courant-plaque d'une de ces lampes. Dans ce but, il relie l'électrode centrale d'une chambre d'ionisation (1) à la grille de la lampe, l'autre électrode de la chambre étant portée à un potentiel de quelques centaines de volts.

Chaque fois qu'une particule a pénètre dans la chambre, l'électrode centrale et la grille se chargent, ce qui provoque une variation dans le courant-plaque de la lampe. Il suffira d'intercaler un téléphone entre la plaque et le + 80 v. pour entendre chaque fois un léger crépitement. En amplifiant ce courant par deux ou trois lampes successives, on peut faire entendre les particules a en haut-parleur même lorsque la force électromotrice appliquée à la chambre n'est que de 250 volts.

Le couplage des lampes se fait de préférence par résistances plutôt que par transformateurs (9).

3o Enfin, un troisième procédé utilisant l'ionisation primaire a été rendu possible par les merveilleux travaux de Wilson. Ces expériences sont trop connues pour que nous devions rappeler comment cet auteur parvint, en envoyant des particules a dans une atmosphère saturée de vapeur d'eau brusquement détendue, à photographier les files de gouttelettes qui se forment autour des ions comme centres de condensation, et mit ainsi en évidence la longueur et l'allure de leur trajectoire.

Si l'on connaissait avec précision le temps d'exposition photographique, on pourrait utiliser cette méthode pour faire des dénombrements. Cependant, rien ne semble avoir été entrepris dans ce sens.

(1) Les chambres d'ionisation dont on se sert dans ces expériences sont constituées d'un tube métallique d'environ 2 cm. de diamètre et de 5 à 10 cm. de long fermé aux deux bouts par des bouchons isolants qui supportent une tige ou un fil central. L'un des bouchons est percé d'un petit trou de 2 à 3 m/m2 pour permettre l'entrée des particules a. Il joue le rôle de diaphragme dont nous avons parlé p.59 et 60.

IV. SÉRIE. T. XIII.

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b) Les méthodes basées sur l'ionisation secondaire. Voici d'abord comment on produit l'ionisation secondaire.

Nous avons déjà remarqué plus haut que lorsqu'on extrait par l'application d'un champ électrique les ions qui se forment dans un gaz sous l'influence d'une cause quelconque (rayons X, particules a, etc.) l'intensité du courant transporté par les ions augmente d'abord rapidement avec le potentiel du champ ; puis, il reste sensiblement constant (courant de saturation). Si l'on continue à augmenter le potentiel, il arrive un moment où l'intensité croît de nouveau, et cela de plus en plus rapidement, jusqu'à ce que, au potentiel de rupture, éclate l'étincelle (1).

La seconde phase du phénomène a été étudiée par Townsend (1905-1906). Il explique comme suit l'augmentation subite du courant. Les ions prennent dans le champ une certaine accélération. Si le champ est suffisamment intense et la pression gazeuse assez faible, ils pourront acquérir une vitesse et donc une énergie cinétique telle qu'ils deviennent capables, comme les particules a ou ß, d'arracher des électrons aux molécules du gaz pour donner ainsi de nouveaux ions. Ceux-ci, à leur tour, seront accélérés pour en produire d'autres. C'est ce que Townsend appelle l'ionisation « par choc » ou « collision ». Il remarque que les ions négatifs jouent en cela un rôle prépondérant.

Dès 1908, Rutherford et Geiger (3) mirent à profit ces constatations pour amplifier l'ionisation primaire des particules a et rendre ces dernières facilement décelables par l'électromètre.

Ils utilisent pour cela une chambre d'ionisation hermé

(1) Le phénomène s'observe bien lorsqu'on opère à une pression gazeuse réduite, p.ex. à 3 ou 4 cm. de mercure. Dans ce cas pour une distance entre électrodes de 6 à 7 mm. le courant de saturation est atteint vers 1200 volts et dure jusque vers 1350.

tique, le petit trou d'accès étant fermé par une fenêtre en mica très mince, de façon à pouvoir faire un vide relatif. A la paroi extérieure de la fenêtre s'adapte un long tube où se trouve disposée la source de particules a. Dans ce compartiment on fait régner le vide poussé. A l'armature extérieure de la chambre d'ionisation, ils raccordent le pôle négatif d'une batterie de 1.200 à 1.400 volts dont le positif est à la terre. Le fil central de la chambre est raccordé à une paire de cadrans de l'électromètre dont l'autre paire est reliée au sol. Par application du potentiel 1.200, en l'absence même de particules a, l'électromètre accuse déjà une déviation due à l'ionisation spontanée. Ils ramènent l'appareil au zéro en laissant cette charge s'écouler au sol par l'intermédiaire d'une résistance de quelques mégohms exactement réglée à cette fin (1). Cette résistance restant intercalée, ils admettent les particules a dans la chambre d'ionisation le galvanomètre accuse de très faibles déviations; mais si on augmente le voltage de la chambre jusque vers 1.326 volts, le galvanomètre fait à chaque entrée d'une particule a un petit saut brusque, pour revenir assez vite à sa position d'équilibre. A ce moment, on a atteint le potentiel d'ionisation par chocs. Chaque ion produit par la particule a en donne environ 1.000 nouveaux. Cette charge impressionne assez fortement l'électromètre ; mais elle peut s'écouler par la résistance et l'instrument retourne au zéro pour enregistrer l'entrée d'une nouvelle particule. Rutherford et Geiger s'arrangeaient de façon à laisser pénétrer à peu près 5 ou 6 particules a par minute dans le compteur.

Que les sauts du galvanomètre soient dus uniquement

(1) Ces auteurs utilisent une résistance à radium constituée de deux disques qui se font face. Le premier est relié à l'électrode centrale de la chambre d'ionisation; l'autre sur lequel on dépose une préparation de radium est relié à la terre. Le radium rend conducteur l'air situé entre les deux plateaux. On règle la résistance en faisant varier la distance des deux plateaux.

aux particules a, les auteurs s'en assurent en répétant l'expérience avec une fenêtre en mica plus épaisse, qui ne laisse passer que les rayons ẞ et y. Dans ces conditions, ils ne constatent que de très rares déviations spontanées (natural disturbance), dont l'origine n'est pas connue avec certitude, et d'autres déviations très faibles dues aux particules ẞ.

Il suffit donc de compter, quitte à faire une correction pour les déviations spontanées, le nombre de chocs subis par l'électromètre en un temps bien défini.

En 1912, les mêmes auteurs (10) préconisèrent l'emploi d'une chambre d'ionisation hémisphérique dont l'électrode interne est une petite boule portée par une tige isolée.

En 1918, Hess et Lawson (11) utilisèrent ce dernier dispositif, mais en introduisant dans la chambre d'ionisation un mélange spécialement étudié de CO2 et d'air; d'après eux, ceci diminue considérablement le nombre des déviations spontanées et supprime les déviations dues aux particules B.

Notons que ces auteurs parviennent ainsi à compter également les particules H.

c) Enfin, on peut encore ranger parmi les méthodes de parcours libre celle que proposa Geiger et qui est connue sous le nom de méthode du compteur à pointe (12).

On connaissait depuis longtemps la propriété des pointes métalliques de laisser facilement s'écouler les charges électriques. On savait aussi que cette déperdition est favorisée considérablement par l'ionisation du milieu. Geiger se demanda si l'ionisation primaire produite par une particule a ne suffirait pas à provoquer cette décharge. Il construisit un petit appareil analogue à une chambre d'ionisation, mais dont l'électrode centrale se terminait en pointe très effilée. Le tube extérieur étant mis au positif d'une batterie de 1.200 à 1.600 volts, l'électrode centrale est reliée à un électromètre à fil, qui a sur l'élec

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