HAL Id: jpa-00242549
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Submitted on 1 Jan 1912
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Absorption des rayons γ par les gaz et les substances légères
G. Chadwick
To cite this version:
G. Chadwick. Absorption des rayonsγ par les gaz et les substances légères. Radium (Paris), 1912, 9 (5), pp.200-202. �10.1051/radium:0191200905020001�. �jpa-00242549�
200
A l’instant la quantité 80 de radium C qui serait
en équilibre avec la quantité P d’émanation, main-
tenue constante par l’apport dû au radium, est donnée
par S0=h1P0e-h1t
Par conséquent
quand les périodes de désactivation de 1°émanation du radium A, B et C sont prises respectis-ement égales
à 3,85 jours, 5 minutes, 26,8 minutcs, 19,5 minutes.
Ceci montre que la quantité de radium C est tou- jours 0,89 pour 100 plus grande que éelle qui corres- pond à l’équilibre permanent avec une quantité égale
d’émanation.
Après que le rayonnement y a traversé 2 cm. de
plomb, les rayons y appartiennent en totalité au ra-
dium C. Si les rayons y du tube d’émanation sont
comparés avec le ra3onnement y d’un étalon de ra-
dium qui a traversé 2 cm de plomb, la quantité d’éma-
nation dans le tube est 0,89 pour 100 moindre que celle déduite d’une comparaison directe avec l’en’et
du rayonnement y de l’étalon du radium.
Si les rayons y traversent 5 mm de plomb, Moseley
et Makower ont montré qu’environ 11,5 pour 100 du
rayonnement y proviennent du radium B et 88,5 pour 100 du radium C. La correction, dans ce cas, est en quelque sorte plus faible, mais on peut facile-
ment montrer qu’elle est de 0,85 pour 100.
La quantité de radium C présente dans un récipient après qu’on y a enlevé l’émanation est souvent déter- minée par comparaison de l’effet de son rayonnement
y après un intervalle défini avec celui dû à un étalon de radium. Il faut faire dans ce cas une correction relativement aux rayons y émis par le radium B, à moins que ces rayons y du radium B iie soient sup-
primés par l’emploi d’un écran de plomb de 2 cm.
d’épaisseur. Des nombres montrant la décroissance
avec le temps du rayonnement y du dépôt actif de
radium ont été donnés dans un cas important par
Moseley et Makower (loc. cit.).
Expériences avec la méthode de compensa- tion. - La décroissance de l’activité y d’une grande quantité d’émanation a été suivie pendant plusieurs
semaines par la méthode de compensation. On a
trouvé que la décroissance était exponentielle avec
une période de désactivatïon de 3,854 jours. Ce résul-
tat est en excellent accord avec ceux de Mme Curie
et Rutherford, qui ont trouvé respectivement les
valeurs 5,846 et 5,85 jours.
On a fait aussi quelques expériences dans le but de déterminer expérimentalement le temps nécessaire pour que l’activité y d’un tube rcmpli d’émanation ait atteint son maximum,. On notait le temps exact au
moment où l’émanation était introduite dans un petit
tube de verre, fermé ensuite. L’activité y était mesu-
rée exactement à intervalles de 2 heures, puis de
6 heures.
L’activité augmentait rapidement d’abord et était à
moins de 1,5 pour 100 du maximum après trois
heures. Quatre déterminations séparées ont été faites
et le maximum, à travers un écran de plomb de
5mm. d’épaisseur, a été trouvé se produire à 255,
254, 256 et 257 minutes respectivement après le remplissage du tube. Dans ce cas, environ 11,5
pour 100 des rayons y étaient apportés par le radium B. En tenant compte de ce fuit, on a calculé que le maximum se produisait à 255 minutes, résultat en bon accord avec la valeur moyenne expérimentale.
Utilisant cette méthode de compensation, des expé-
riences ont été faites pour savoir si l’émission de rayons y était affectée en plaçant un tube contenant
de l’émanation entre les pièces polaires d’un puissant
éleetro-ainlant. Aucun ell’et mesurable n’a été observé.
[Traduit de l’anglais par G. Dannc.]
[Manuscrit reçu le 15 mai 1912.]
Absorption des rayons 03B3 par les gaz et les substances légères
Par G. CHADWICK
[Université de Manchester. - Laboratoire de Physique.]
A l’heure actuelle, tout ce qu’on sait sur l’absorp-
tion des rayons y par les gaz est connu d’une façon indirecte, puisque les coefficients d’absorption sont
obtentis soit en admettant la loi de densité, soit en partant des coefficients d’absorption des gaz observés pour les rayons B. Les valeurs obtenues de cette manière sont assez vagues et varient entre elles d’en-
viron 50 pour 100. Par exemple, les expériences des
Russell et Soddy indiquent un coefficient d’absorp-
tion pour l’air d’environ 0,000056 cm-i, tandis que Eve 1, d’après l’aLsorption des rayons B dans l’air,
obtient la valeur 0,000032 cm-i.
Comme la connaissance parfaitement précise du
1. EVE, Phil. ?tlag., Juillet 1911. .
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191200905020001
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coefficient d’absorption de l’air était nécessaire dans la méthode de comparaison des étalons de radium décrite dans la note précé lenle, une série spéciale d’expériences a été faite dans le but de déterminer
l’absorption des rayons y par le gaz hydrogène, l’air
et le gaz carbonique. On a étendu ces expériences à
la détermination de l’absorption des rayons y pair
quelques solides légers et solutions. Gomme on sait,
la valeur des coefficients d’absorption pour la plupart
des corps dépend de l’épaisseur de plomb traversé par les rayons y avant de pénétrer dans la chambre d’io-
nisation. Les coefficients d’absorption sont donnés
pour deux épaisseurs de plomb employées habituelle- ment, 5 mm. et 1 cm.
Absorption par l’air. - Pour déterminer l’ab-
sorption par l’air on s’est servi de deux méthodes.
Dans la première on faisait usage d’air liquide et on
mesurait l’absorption produite par l’emploi de la
méthode de compensation précédemment décrite.
Dans la plupart des expériences, l’air liquide était
contenu dans un flacon de 0,5 litre d’environ 10 cm
de diamètre, et dans d’autres cas dans un cylindre de
5 cm de diamètre,. Les diamètres du cylindre et du
flacon étaient déterminés en recherchant l’absorption
des rayons y produite quand ils étaient pleins d’eau.
Le récipient contenant l’air liquide était placé im-
médiatement devant le tube à radium. On détermi- nait la densité de l’air liquide en prenant un échan- tillon de la vapeur saturée, juste au-dessus de la sur- face du liquide et en le soumettant à une analyse.
La densité de l’air liquide peut alors être trouée d’après les données de Behn et Kiebitz (Ann. de Phys., 1903). Le pour cent d’oxygène dans la vapeur variait de 20 pour 100 à 70 pour 100, correspondant
à une échelle de densité comprise entre 0,98 et 1,11.
On a fait un grand nombre de mesures clui ont con-
duit à des résultats constants. Avec une épaisseur de
5 mm, les valeurs trouvées pour u/D, où u est le coefficient d’absorption mesuré à la façon ordinaire
et D la densité, variaient entre 0,047 et 0,050, avec
une moyenne de 0,0484 cm-i. Cette valeur est pro- bablement correcte à moins de 0,5 pour 100. Avec
une épaisseur de plomb de 1 cm, la valeur moyenne de u,/D a été trouvée égale à 0,0465 cm-’.
Dans une seconde méthode on employait de l’air comprimé dans un long cylindre de fer. Comme il au-
rait été très incommode de déplacer le cylindre pour
chaque lecture, on a abandonné la méthode de com-
pensation et on a fait les mesures suivant la méthode ordinaire. Le changement consistait simplement à supprimer la connexion avec la chambre B. Le tube de radium était placé à l’une des extrémités du
cylindre et la chambre d ionisation à l’autre.
Le mouvement de 1 aiguille de l’électromètre a été observé pour des pressions d’air dans le cylindre
égales à la pression atmosphérique, h0 atmosphères,
et 90 atmosphères. Le cylindre utilisé avait 120 cm de longueurs et les parois en fer avaient environ 5 cm
d’épaisseur. Le manomètre dont on se servait dans
ces expériences était soigneusement étalonné à un
manomètre de comparaison construit par SchÓffer et
Budenberg. Pour une épaisseur de plomb de 5 mm,
la valeur obtenue pour p/0 était de 0,048 et pour
une épaisseur de 1 cm, u/D= 0,046. L’erreur dans
ces expériences est probablement à moins de 2 pour 100. On verra que les valeurs ci-dessus concordent très bien avec celles obtenues pour l’air liquide.
Absorption par le gaz carbonique. - Le
coefficient d’absorption du gaz carbonique était obtenu de la même manière. Les pressions étaient de 55, 55
et 50 atmospllères, et la température variait de 13°C.
à 18"C. La densité du gaz à 15°C et à 50,4 atm. était donnée dans une table dressée par ’Amagat (C. R., 1892). Avec une épaisseur de plomb de 5 mm., u/D = 0,051, et pour 1 cm u/D = 0,047.
On verra facilelnent que la mesure du coefficient
d’absorption du gaz carbonique à différentes pressions
offrirait une méthode très simple et très convenable de détermination des isothermes. Toutes les données nécessaires peuvent être obtenues rapidement et d’une
façon précise, et la seule difficulté est de maintenir la
température constanle.
On a fait un essai de détermination du coefficient
d’absorption du g-iz carbonique solide, mais de sé- rieuses difficultés sc sont présentées. La neige carbo- nique était placée dans un grana cylindre à air liquide
et tassée aussi fortement que possible, mais la densité dans ces conditions était environ 0,8, tandis que Behn
(Ann. cle Phys., 1900) a trouvé que la densité réelle de la neige est 1,55. De plus, la neige s’évapore rapidement à partir des bords du cylindre, et ainsi l’épaîsseur du gaz carbonique diminue continuelle- ment. Les résultats ainsi obtenus confirment les va-
leurs données plus haut.
Absorption par l’hydrogène. - Comme l’ab- sorption des rayons y par l’hydrogène est extrême-
ment faible, on a modifié légèrement la méthode de compensation. La chambre d’ionisation A décrite dans la précédente note était remplacée par une boite cubique de plomb, dont les côtés avaient â mm.
d’épaisseur.
Le cylindre contenant l’hydrogène et le tube de radium étaient placés contre une face de la chambre de la même manière que précédemment, et on obte-
nait la compensation en déplaçant un tube contenant
une petite quantité de radium le long d’une échelle
placée en regard d’une autre face. Le cylindre em- ployé était un cylindre ordinaire à hydrogène de
156 cm de long avec des parois d’environ 4 cm d’é-
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paisseur. La pression de l’hydrogène était de 127 at- mosphères. Plusieurs mesures ont été faites et on a
trouvé pour valeur de p/D le nombre 0,047. Cette valeur est relative II une épaisseur de plomb de 5 mm.
Elle est probablement correcte à 5 pour 100, l’erreur probable sur la mesure de la plus haute pression étant
de 2 ou 5 pour 100, car le manomètre n’était pas étalonné au delà de 60 atmosphères. On n’a pas dé-
,
terminé le coefficient d’absorption pour 1 cm de
plomb, l’effet à mesurer étant trop faible. Même avec
une épaisseur de 3 mm, l’ionisation due au tube de radium fixe n’était que d*environ 1/5 de l’ionisation totale, et avec 1 cm de plomb elle ne serait que
d’environ 1/5.
La valeur de u,fD ==0,0484 trouvée plus haut
pour l’air donne u=0,0000624 cm-’ pour l’air à onc. et 760 mm de pression et u. = 0,000059 cm-1
à -15° et 760 mm.
Après que ces mesures eurent été faites complète-
ment, une note de Hess parut (Phys. Zeitschr.,
nov. 1911) dans laquelle cet auteur trouve pour p relativement à l’air la valeur 0.000045 à 22° G et
750 mm. Sa méthode consiste à mesurer l’ionisation rela tive produite par une quantité de radium placée à
différentes distances d’un électroscope de Wulf, et en supposant que les déviations suivant la loi de l’inverse carré étaient dues à l’absorption des rayons y par l’air. Il employait des distances variant de 10 m. à 90 m. et obtenait des résultats variant d’environ 20 pour 100. Il attribue ces différences à des varia- tions de la fuite naf urelle de l’électroscope pendant
les observations. La méthode n’est pas très convenable à une détermination précise, l’effet mesuré étant
assez faible et le rapport des courants d’ionisation d’environ 100 à 1.
Dans son mémoire sur le nombre des ions produits
par les rayons y du radium C, Eve (Phil. Mag.,
octobre 1911) a pris ,pour valeur de u dans l’air : u= 0.000 044. En prenant la valeur trouvée dans
ce travail, à savoir u. = 0.000 059, le nombre des ions produits par les rayons y est 8 X 1014, soit envi-
ron 50 pour 100 inférieur au nombre d’Eve.
Si nous supposons que l’atmosphère est à une température uniforme de 15° C, et que la pression à
la surface de la terre est de 76 cm, en tenant compte
de la variation de la densité avec la hauteur, on peut calculer simplement que les rayons y traversent envi-
ron 817 mètres d’air avant que leur valeur à la sur- face soit réduite à 1 pour 100. Des expériences
montrent cependant que le nombre d’ions par centi- mètre cube est le même à une hauteur de
1000 mètres qu’a la surface. Il en résulte que les ions dans l’air ne peuvent être dus pour la totalité au
rayonnement ; des substances radioactives du sol.
Absorption par les substances légères. -
Les coefficients d’absorption de quelques substances
solides et solutions de sels dans l’eau ont été déter- minés par la méthode de compensation et sont
résumés dans le tableau suivant, étant donné leur usage fréquent dans les mesures radioactives. On a
opéré avec deux épaisseurs de plomb, à savoir,
5 mm et 1 cm.
Les solutions soumises à l’ex?érience étaient con-
tenues dans un vase rectangulaire de verre mince
avec une hauteur de liquide de 5 cm. Le coefficient
d’absorption du plomb était obtenu avec une feuille
de 4 mm d’épaisseur. Avec des feuilles plus épaisses, le coefficient d’absorption est beaucoup moindre; le coefficient d’absorption tiré de l’absorp-
tion par 2 cm de plomb quand l’épaisseur de plomb
recouvrant la chambre d’ionisation est 1 cm est de 0,595.
On voit dans le tableau que la valeur de u/D passe par un minimum pour les substances comme l’alu- minium et le fer et que ce minimum est d’autant
plus prononcé que les rayons y utilisés sont plus
mous. C’est ce qui résulte aussi des expériences d’absorption de Russell et Soddy.
En terminant, je suis heureux de remercier M. le
prof. Rutherford, pour l’aide et l’intérêt qu’il a portés à ces expériences.
[Traduit de l’Anglais par G. Danne].
[Manuscrit reçu le 15 mai 1912].
