HAL Id: jpa-00242454
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Submitted on 1 Jan 1911
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Mesure du parcours des particules α de l’uranium par la méthode des scintillations
A. Foch
To cite this version:
A. Foch. Mesure du parcours des particulesαde l’uranium par la méthode des scintillations. Radium (Paris), 1911, 8 (3), pp.101-104. �10.1051/radium:0191100803010101�. �jpa-00242454�
do fréquences entre les colonnes successives, en négli- geant les deux derniers chiffres, on obtient la série de nombres donnée au bas de la page 100. Ces diffé-
rences paraissent former une suite de nombres
n’ayant entre eux aucun rapport. lls vérinent pourtant
les relations suivantes qui n’ont pas encore été si-
gnalées, croit
DUT. ED = Diff. DC + Diff. BA 407 et 406 + 2 = 408 Dilf. ON=Diff. LK + Diff. IIG
2185 et 1430+755=2185
Diff. LK=Diff. FC + Dilr. PO
1430 et 451+407+406+165 =1430
DiII’. SP=Diff. IvJ + Difr. OM
1530 + 1068 -1- ï12 = 3310 et 1092 + 2185 + 55 3310 h i l. KI = Ditl’. CB+Diff. FE
1092+692=1784 et 1331+454=1785
lJiff. III == Din. BA + Diff. Gl’ + Diff. PO
962 et 2 + 797 +163 = 962 Diff. ML + Diff. Gi - Diff’. ON + DifL QP
2100 + 797 - 2897 et 2185+ 712 - 2897 Ces relations sont distinctes les unes des autres; on peut d’ailleurs les combiner entre elles.
On trouve des relations du même genre en consi- dérant les différences de fréquences entre les lignes
de raies de même indice.
Il parait difficile d’admettre que ces relations soient de pures coïncidences. La classification de
Rydberg présente donc sous une certaine forme, pro- bablement très compliquée, une loi sans doute simple
que les mesures du phénomène de Zeeman sur toutes
ces raies permettront de dégager à un observateur suffisamment travailleur et patient.
[Manuscrit recu le 1 CI’ février 1911].
Mesure du parcours des particules 03B1
de l’uranium par la méthode des scintillations
Par A. FOCH
[Faculté des Sciences de Paris. - Laboratoire de Mme CURIE].
1. Le parcours dans l’air des particules x émises
par les substances de faible radioactivité, telles que l’uranium ou le thorium, ne peut guère s’obtenir
par les méthodes employées dans l’étude des corps très actifs, tels que le radium ou le polonium. Dans l’appareil imaginé par Bragg, par exemple, on ne re-
cueille que les ions produits par les particules a dans
un faible angle solide de (l’ordre de 1 10) et sur une
fraction du parcours souvent inférieure à 1 10. Le cou- rant de saturation dû à une surface d’uranium n’étant guère supérieur à 5 X 10-1;) ampère par cm2 de substance active, un calcul simple montre que le
courant correspondant aux ions recueillis dans l’ap- pareil sera inférieur à 10-13 ampère, quantité 4il’fi-
cile à mesurer avec d’excellents appareils utilisés dans les meilleure3 conditions et a fortiori dans les labo-
ratoires consacrés aux recherches radioactives. Aussi a-t-on dû s’adresser à d’autres méthodes.
2. Des expériences sur l’ionisation totale due à
une couche épaisse d’uranium ont été faites séparé-
ment par MM. Laby et L. Bloch’. Les résultats en
sont contradictoires. Tandis que Laby trouve un
nombre plutôt inférieur à 5 cm, L. Bloch conclut a la
’1. LABY. Le Radium, 4 (1907) 253-258; BLOr,H. te Radium, 4 (1907) 155-155.
valeurs R:.== 5,5 cm. Enfin M. Bragg1 essaya de déduire le parcours des particules u de l’absorption
exercée sur elles par un mince écran métallique.
Le nombre trouvé était voisin de 5,2 cm.
3. La méthode de M. Bragg était trop détournée
et d’une interprétation trop difficile, dès que plusieurs
groupes de particules entrent en jeu, pour donner des résultats précis. De ce point de vue, les méthodes fondées sur la mesure de l’ionisation totale sont bien
préférables. Or, si on se reporte aux courbes publiées
par 1B1. Bloch, on n’observe « d’accroissement net »
de l’ionisation qu’aux distances inférieures à 2,7 cm
et non à 5,5, le faible accroissement linéaire observé au-dessus de 2,7 cm. se prolongeant en effet jusqu’à
5 cm. et pouvant être attribué à une élimination
incomplète de l’uranium X dont le rayonnement
mou provoquerait une faible ionisation. Il nous
semble donc que les mesures d’ionisation conduisent pour le parcours du rayonnement a de l’uranium à la valeur
R=2,7 cm.
4. Nous avons essayé d’obtenir ce parcours en mettant en évidence les différentes particules au
moyen des scintillations qu’elles provoquent sur un
’1. Phil. Mag., 11 (190G) 754-768.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191100803010101
écran au sulfure de zinc. En principe, on éloigne de
la couche active la matière phosphorescente; la dis-
tance au-dessus de laquelle on cesse de percevoir les
scintillations coïncide1 avec le parcours mesure par les méthodes électriques. Toutefois la nécessité où l’on se trouve de ne viser qu’une surface suffisam- ment petite de l’écran et de canaliser les particules
de façon à avoir un parcours bien défini rédiiirail le nornbre des scintillations dans des proportions telles
que toute mesure serait impossible. Aussi avons-nous,
sur les conseils de M. Debierne, adopté le dispositif
suivant.
On recoiivr2 la paroi interne d’un ballon Sphérique (fig. 1), d’une couche d’acétate d’uranyle. Pour cela,
Fig. 1.
on met ce sel en suspension dans l’éther et on pro- voque l’évaporation du liquide. Les couches ainsi obtenues sont assez régulières et pas trop épaisses.
Au centre du ballon est placé un écran de sulfure de
zinc ; pour assurer la position de l’écran, le col du ballon est rodé et peut se fermer par un bouclon en verre analogue à celui des flacons laveurs, portant
par conséquent un tube latéral CE à robinet et un
tube AB arrivant presque au centre. En introduisant par B une mince tige divisée, il était possible de
coniiaitre la distance entre l’extrémité A et le point D
où l’axe du tube rencontre le ballon. Connaissant d’autre part le rayon interne du hallon, on en con-
cluait l’épaisseur a donner à l’écran de sulfure pour
amener sa surface au centre de la sphère.
L’écran étant visé au moyen d’une lunette L, on diminuait la pression dans le ballon jusqu’à ce que
l’on aperçiît les scintillations. Le parcours des parti-
cules étant en première approximation inversement
proportionnel à la pression du gaz, il était possible
de déduire des lectures le parcours dans les conditions normales.
5. Théorie et résultats des expériences. - Supposons d’abord que nous ayons affaire à une couche active infiniment mince émettant de façon homogéne
et par cm2 N particules par seconde dans un angle
solide égal à 27t. Dans ces conditions un écran de surface S reçoit par seconde d’un élément de surface défini par sa colatitudc ce un nombre de particules
1. GEIGER, Proc. Roy. Soc., 83 (Mlo) 505-515.
égal à SN do cos a 2iir2
et de toute lasuface NS 2 particules.
Or, si nons admettons que le nombre d’ions pro- duits par uncparUcuic est fonction seulement de son
parcours, on trouve, en partant des données fournies par le radium et ses dérivés, qu’une particule de tra- jet 2,7 cm. produit environ i,2xi(P ions. Prenant pour valeur de la charge élémentaire
et pour valeur du courant de saturation pour un corps d’activité 1
on trouve qu’une couche infiniment mince ayant
une telle activité émettrait par seconde
ce qui sur un écran dc ) mm. de diamètre produirait
cnviron 2fi particules par minute; on a donc assez
de particules pour observer avcc précision la fin du parcours.
6. Effectivement, ,j’ai réalisé ces conditions pour le polonium en laissant mourir dans un ballon de l’émanation du radium. Voici u Litre d’exemple les
résultats obtenus dans une expérience (fig. 2).
. Fig.2.
Tableau I.
On cesse donc de percevoir les scintillations pour
une pression de 56 cm de mercure. Le ballon ayant
78 mm. de rayon, on en conclut pour le parcours nor- mal du polonium
C’est bien le résultat qu’ont donné les mesures
d’ioiiisatioii 1. On peut observer que le nombre de
particules correspond à une activité sensiblement double de celle d’une couche étalon d’uranium.
7. Quand on veut effectuer des mesures sur une
couche épaisse, le nombre N de particules soi tant de
la surface n’est évidemment pas celui que donnent les calculs précédents fondés sur l’ionisation; mais on peut grouper par 2 les particules émises par les points
de l’épaisseur de la couche de façon cluc la somme des ionisations produites par les particules d’un même
groupe soit égale à l’ionisation que produirait une particule de la surface. Une couche suffisamment
épaisse d’oxyde d’urane émettrait donc par seconde 50 par[icules ii trajet plus ou moins raccourci et un
écran de 5 mm de diamètre placé au centre d’un
ballon virle recevrait par minute J5 particules envi-
ron. lVlais dès que l’air rentre dans le ballon, les particules à parcours faible sont ahsorhées, de sorte
que cette valeur est un maximum et que le nombre de particules atteignant l’écran diminue graduel-
lement.
Voici, en effet, une des mesures faites en se ser-
vant d’un ballon de 97 mm. de diamètre.
Tableau II.
Co qui correspond à la courbe représentative cï
eontre (fig. 3).
8. On voit que : 10 la courbe prolongée rencontre
l’axc des y en un point correspondant a environ
17 particules par minute. Or, s’il est difficile de mesu-
rer l’activité d’une couche a l’intérieur d’un ballon,
on peut du moins effectuer les déterminations sur une
lame plane recouverte d’acétate d uranyle par le même
procédé : nous avons ainsi obtenu une activité de 0,25 correspondant à i5 particules par minute. C’est bien l’ordre de grandeur du résultat expérimenta.
2ü La courbe rencontre l’axe des pressions en un point qui fournit la pression limite et par suite le parcours dans l’air sous les conditions normales. Nous
avons trouve comme moyenne de toutes nos expé-
riences
R=2,68 cm
l’erreur étant à peu près sûrement inférieure à 1 mm.
C’est le résultat indiqué par MM. Rutherford et 1. 1,E, -viN, Phys. Zeitschr., 7 (1906) 519-529.
Geiger1 dans un article puhlié pendant le cours des expériences faisant l’objet du présent mémoire. La méthode qu’ils ont employée consiste u viser un
écran de sulfure de zinc placé en face d’une couche d’urane et â absorber les particules a au moyen de minces feuilles métalliques dont on connaît l’épais-
seur d’air équivalente.
9. On sait que Boltwood a été conduit par l’étude
Fig. 3.
des aclivilés et des périodes de l’uranium et du radium à admettre dans le premier de ces corps l’existence de deux groupes de particules 7.. L’emploi de couches épaisses d’uranium est évidemment défavorable à la mise en évidence de parcours différents pour les deux groopes dc particules : nous devons toutefois
faire remarquer que vers le milieu du parcours, la courbe donnant le nombre de particules en fonction
de la pression change brusquement de direction,
comme si un nouveau groupe de particules entrait en jeu à ce moment. Si on étudie de même le rayonne-
ment ce de l’uranium en inclinant au-dessus d’une couche d’oxyde noir une plaque photographique appli- quée derrière un écran transparent au sulfure de zinc2,
on observe vers le milieu du parcours une variation
assez brusque dans le noir du cliché. Il n’y a sans
doute pas là une preuve absolue de l’existence de
1. Le Radium, 7 (1910) 225.
2. SZILARD. C. R., 149 (’1û09) 271-273; Le Radium, 7 (1910)
19. M. Szilard avait employé cette méthode pour le polonium.
Nous l’avons appliquée à l’uranium où nous avons obtenu un
nombre voisin de 2cm,8 et d’ailleurs ciéterminé avec peu de
précision.
deux parcours différents pour les particules du rayon- nement uranique. Peut-être les deux phénomènes indiqués tiennent-ils simplement à ce que, les scin- tillations étant alraiblies par le trajet des particules
dans l’air, on cesse à un moment clonné de percevoir
les moins brillantes qui disparaisscnt à côté de l’éclat
des autres et qui n’impressionnent presque plus la pla-
que. Il m’a toutefois paru intéressant de les signaler.
Je tiens en terminant à exprimer a Mme Curie
mes sentiments de respectueuse reconnaissance pour la bienveillance avec laquelle elle m’a aeeueilli dans
son laboratoire et a la remercier, ainsi que M. Debierne, de tous les conseils éclairés qu’ils n’ont cesse de me
prodiguer au cours de ce travail.
[Manuscrit reçu le 22 février 1911].
Note sur la séparation de l’ionium et de l’actinium de certains
résidus et sur la production de l’hélium par l’ionium
Par B. B. BOLTWOOD,
[Université de Manchester. - Laboratoire de M. RUTHERFORD.]
La matière était constituée par certaines substances provenant de 500 kilogrammes de résidus de peeli-
blende achetés par la Société Royale à l’Académie des Sciences de tienne et traités aux usines Armet de Lisle à Nogent-sur-Marne en France en vue de l’ex-
traction du radium qui y était contenu. Les opéra-
tions qui vont être décrites ont été faites avec la partie de la matière résiduelle rendue à la Société
Royale comme « résidus d’actinium >>. Cette matière
se présentait sous forme d’une pâte humide, mélange hétérogène composé en grande partie de chlorure de
plomb et de silice gélatineuse et d’une petite quan- tité de cuivre, zinc, fer, étain et autres éléments.
Le traitement préliminaire a été exécuté aux usines de Thomas Tyrer et Co., à Stratford, Londres, sous la direction de M. H. C. Greenivood du laboratoire et
comportait les opérations suivantes : - Le poids de
la pâte humide était de 2i.2 kilogrammes. La fusion
d’une petite quantité de cette matière a montré qu’il
y avait 68 pour 100 de matières volatiles. On chauffait cette pâte avec 35 litres d’acide chlorhydrique com-
mercial, on évaporait à sec pour chasser l’excès d’acide chlorhydrique et on faisait bouillir le résidu
avec 100 litres d’eau. On laissait déposer le résidu
insoluble, on décantait la solution claire, et on trai- tait plusieurs fois à l’eau chaude le résidu solide, jus- qu’à ce que toutes les substances solubles fussent dissoutes. La partie insoluble était de nouveau
traitée à l’acide chlorhydrique et à l’eau. On réunis- sait les solutions obtenues et on les laissait refroidir,
ce qui séparait une grande quantité de chlorure de
plomb. On séparait ce précipité, et on traitait la Fo- lution avec un excès d’hydrogène sulfuré. On filtrait les précipités de sulfures, et la solution additionnée d’environ 8 litres d’acide nitrique concentré était
portée à l’ébullition. On ajoutait à cette solution un
excès d’ammoniaque et on faisait bouillir le mélange
Il. Mémoire comnuniqué par la Société Royale de Lonclres.
à la vapeur. Après un repos d’une nuit, on séparait
par filtration les précipités d’hydrates et on évaporait
à sec la solution jusqu’à obtenir un gros résidu de sels ammoniacaux. Ce résidu sera désigné dans la
suite sous l’appellation de résidu B. On dissolvait le
précipité d’hydrates en le chauffant avec de l’acide
chlorhydrique dilue et on étendait d’eau la solution.
On ajoutait u celle solution -) kilogrammes d’acide
NOTE DE 11. RUTHERFORD. - En 1907, la Société Royale rn’a aimablement autorise à étudier les résidus d’actinium en sn
possession, Des observations préliminaires faites sur une petite
traction du résidu dessèche unt montré qu’il dégigeait librement
de l’émanation de l’actinium et contenait une petite quantité de
radium. Des observations sur l’accroissement du radium contenu dans la partie du résidu en solution ont montré que la quantité
d’ionium présente était inférieure à 1/10 de la quantité prévue
si tout l’iol1ium des résidus d’uranium avait été séparé avec l’ac-
tinium. C’est ce qui est mis en évidence par le résultat de la
séparation chimique de l’lotllllln, qui est décrite dans cette note.
Ce résultat est désappointant et montre que la plus grande par-
tie de l’ionium a été éliminée au cours de l’une des opérations
de traitement des résidus de pechblende. Comme il n’y avait pas d’indications publiées sur la meilleure méthode de séparation de
l’actinium et l’ionium de tels résidus, il a été iiécess,,tire.d’éta- blir des méthodes convenables. Des observations préliminaires,
dans cc sens, ont été faites par M. Ritzel, élève du laboratoire, Elles ont été coutinuées par M. Greellwood, qui a examiné soi- gneusement l’actl%ité de minces couches de petites portions dé-
terminées de la matière obtenue à chaque étape du traitement
chimique, En travaillant sur une petite éclulle, on a trouvé une
méthode satisfaisante de réparation de la plus grande parlic de
l’actinium et de l’ionium des résidus. Comme le laboratoire ne
possédait pas une installation propre au traitement chimique
sur une échelle relativement grande, on a décidé que le travail initial de concentration serait fait par MM. Tyrcr et Co, à
leurs usines, sous la direction de M. Greenwood, On verra
que la méthode appliquéc en grand a pleincment réussi dans la séparation de l’ionium, mais n’a pis permis d’effectuer la
séparation de l’actinium au point désirable. Comme des mesures
d’activité ont été faites à chaque étape du traitement chimique,
il n’y a pas cu finalement de difficultés à localiser l’actinium et à effectuer sa concentration partielle.
.l’adresse mes remerCiel11ents à M. pour l’assistance
qu’il m’a donnée dans cc travail initial de séparation, ct parti-
culiérelnent à 11. BGIt«onll pour le grand dérangement qu’il a accepté relativement à la séparation et la concentration de l’ionium et l’actinium dans les résidus.
