Sur l'ionisation par projections radioactives

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L. Wertenstein

To cite this version:

L. Wertenstein. Sur l’ionisation par projections radioactives. Radium (Paris), 1912, 9 (1), pp.6-19.

�10.1051/radium:01912009010601�. �jpa-00242525�

Sur les rayons 03B2 ^{de la} radioactivité induite à évolution lente

Par J. ^{DANYSZ et} J. GÖTZ

[Faculté des Sciences de Paris.

Laboratoire de Mme CURIE.]

Un des tubes préparés ^{en vue} du travail précédent

a été ouvert environ deux mois après ^{avoir été fait.}

L’émanation qui pouvait ^encore y ^{rester a été} chassée par ^un chauffage prolongé dans le vide. On peut admettre que dans ^ces conditions il ne contient _que les termes à évolution lente de la radioactivité induite

(RaD, ^{E et} polonium). ^Des radiographies ^{ont alors été}

effectuées avec ce tube, ^{dans les mêmes conditions} que les précédentes (mais ^les plaques n’ont pu être mises que dans la position ^{I, en raison} de l’intensité très faible de la source). ^Les clichés obtenus sont entière- ment différents de ceux décrits ci-dessus : on y dis-

tingue facilement deux larges faisceaux dont les bords voisins seuls sont nets et séparés par ^un espace ^non

impressionné; ^ils correspondent ^à des vitesses de 0,965 ^et 0,944; l’autre bord du faisceau rapide ^est

difficile à déterminer : il correspond toutefois à des vitesses énormes (0,995 environ). ^{Le bord lent du}

deuxième faisceau n’est pas ^non plus ^{très net : il}

semble qu’il y ^a là deux maxima d’intensité cor-

respondant ^à des vitesses d’environ 0,67 ^et 0,48.

Le faisceau rapide ^se manifeste par ^une impression

extrêmement pâle ^{à ce} point qu’il serait désirable de prouver ^son existence encore par ^{un autre} moyen. Le faisceau lent, ^au contraire, donne des impressions

très opaques : c’est ^le faisceau qui ^a déjà ^{été ob-}

servé par Gray ^{et Wilsoni,} puis par Hahn.

L’ensemble de ces résultats est d’accord avec ceux

que Gray ^{et Wilson ont} obtenus par ^la méthode

électrométrique; il constitue un nouvel et décisif

argulllent poar démontrer ^la fausseté de l’hypothèse d’après laquelle ^{une loi} exponentielle d’ahsorption

serait caractéristique d’un faisceau de rayons 03B2 ^homo- gènes.

Les rayons 03B2 lents n’ont pu ^être observés avec la

source employé : ^{nous donnerons à cet} égard ^des

résultats plus complets plus tard, ^en employant

comme source un fil recouvert de RaD.

[Manuscrit reçu le 12 janvier 1912.]

1. Püil. Mag., ²⁰ (1910) ^870.

Sur l’ionisation par projections radioactives

Par L. WERTENSTEIN

[Faculté des Sciences de Paris.

Laboratoire de Mme Curie.]

I.

.Historique.

Expériences préliminaires.

^La question ^de

savoir si le dépôt ^{actif de} l’émanation du Ra émet des rayons ionisants ^très absorbables, ^a été traitée il y ^a

longtemps déjà. ^{En 1909,} Harvey conclut 1 de ses expé-

riences que le Ra B donne des _{rayons OL} dont _{le par-}

cours serait de quelques millimètres seulement. Ces

expériences ^furent critiquées par Bronson 2, qui ^mon-

tra, en 1909. que l’ionisation produite par ^un fil mé-

tallique ^{recouvert de Ra B et de Ra C, dans une}

chambre d’ionisation placée ^au voisinage ^{du fil, varie,}

sous des pressions ^basses, proportionnellement ^{à la} pression. Il démontra ainsi _que le dépôt actif n’émet sùrement pas de rayons ionisants dont le pouvoir pénétrant ^{serait de} l’ordre d’un millimètre.

1. I’l ys. Zeilschr.. 10 (1909) ^46.

2. Phys. ZPitschr.. 10 (1909) ^393.

Geiger ^{dans ses études sur} les rayons oc du ^Pa C trouva, ^en 1909, que l’ionisation produite par ^un fil activé daus un volume donne entourant ce fil, ^varie

proportionnellement ^{à la} pression, si les dimensions de la chanlbre d’ionisation et les pressions ^{sont telles}

que les particules ^ce n’éprouvent pas, ^en traversant la chambre, ^de diminution sensible de vitesse. Les ré- sultats de Bronson se tronvérent ainsi confirmés.

Toutefois, ^les pressions étudiées par ^{Bronson et Gei-}

ger n’étaient pas ^assez basses pour permettre ^{de nicr} l’existence d’un rayonnement ionisant, ^{dont le} pouvoir pénétrant serait, par exemple, ^{dix fois} plus ^faibles

que celui indiqué par Harvey. ^{Nous verrorts dans la}

suite qu’à ^des pressions suffisamment basses l’ioni- sation ne varie pas proportionnellement ^{à la} pression.

En 1909, je montrai que les projections ^{radioac- ‘}

tives accompagnant l’émission des particules ^x pos- 1. Le Radium. 6 (1909; ^196-200.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01912009010601

sèdent un pouvoir pénétrant extrêmement minime,

en comparaison ^{avec les} rayonnements ^{connus de}

corps radioactifs. Ainsi, le parcours de projection ^du

Ra B dans l’air équivaut ^{à une distance de 0 mm 1}

environ, prise ^{à la} pression atmosphérique, ^alors que les particules ^ce du Ra fi ^ont un parcours égal ^à

4 cm 8561. Néanmoins, l’énergie ^{d’un atome subissant}

le recul est relativement élevée. En eflét, ^so:ent 11l!, viles ^{masse etvitesse} de l’atome radioactif projeté.

ma, t’a les masse et vitesse de la particule ^{« lancée en}

même temps que cet atome. La loi de conservation des quantités ^{de mouvement} paraît s’appliquer ^au phënoméne ^de l’explosion radioactive 2. On a donc :

Les énergies ^{sont donc dans le} rapport inverse des

masses de deux projectiles. ^Le rapport ^{de ces masses}

est, dans le ^cas de transformations radioactives de la série du radium voisin, ^{de 50.} L’énergie cinétique

d’un atome subissant le recul serait donc un cin-

quantième ^{environ de} l’énergie ^d’une particule ^a.

Elle serait de l’ordre de grandeur ^de l’énergie qu’un

ion positif peut acquérir dans les rayons ^canaux.

Il. Debierne ^me suggéra que les projections ^radioac-

tives pourraient, ^{comme les rayons canaux, ioniser}

les _gaz qu’elles traversent. La zone d’ionisation pro- duite par la projection radioactive serait extrêmement étroite, ^et les expériences ^{de Bronson et} Geiger,

comme je le montrai plus ^{haut, ne} prouvaient ^rien

contre une telle hypothèse. ^{Je me} suis donc proposé

(l’étendre ^ces expériences ^à des distances plus petites

et à des pressions plus ^basses.

Je commencerai par ^résumer brièvement ^mes pre- mières expériences ^{sur ce} sujet, qui ^{avaient un carac-}

tère préliminaires

La substance radioactive étudiée était le dépôt ^actif

de l’émanation du Ra, ^{contenant du Ra B et du Ra C.}

L’émission des particules ^ce par le Ra ^C détermine la

projection ^{du RaD ’. Si les atomes du RaD} projeté

ionisent effectivement l’air, ^on pouvait s’attendre à

ce que le RaC émit ^un rayonnement ionisant, ^dont

le pouvoir pénétrant ^{serait de} l’ordre de celui de

projections radioactives. C’est ce que j’ai ^{réussi à}

montrer.

Voici le dispositif ^{utilisé, en} représentation ^sché- matique (fig. 1). A ^{est un} disque ^{de 9 cm de dia-}

1. Le Radium.. 7 (1910) ^288.

2. RUSS et MAIiOWER, ^et M.AEOWER et EVANS Phil. Mag., ²⁰ 1910) ^875-886.

3. L. WERTENSTEIN. Comptes rendus, ¹⁵¹ (1910) ^469.

4. La projection ^{du RaD a été mise en évidence} postérieu-

rement à ces expériences préliminaires par ^FAJANS. Phys.

Zeitschr., 12 (1911) ^369.

mètre recouvert d’un dépôt ^{de Ra B et Ra C,} unifor-

mément distribué ^sur la snrface du disque ; ^{B est un} petit disque ^{de 15 mm de diamètre,} entouré d’une

large ^{couronne C de 9 cm} de diamètre extérieur fai- sant anneau de

garde. ^{A commu-} nique ^{à la} pile, B

à l’électromètre, ^C

au sol. Tout l’ap- pareil ^{se trouve à}

l’intérieur d’une cloche dans la-

quelle ^on peut

faire le vide. Un

dispositif particu-

F ig. ^1.

lier permet de faire varier la distance entre A et B,

tout en laissant la pression approximativement ^con-

stante. Lorsqu’on ^{fait varier} la distance de A ^;i B, ^on modifie la différence de potentiel appliquée ^{entre les}

deux disques, ^{de façon que le} champ reste constant et assure la saturation du courant. On étudiait le cou, rant recueilli par ^{B en fonction} de la distance des deux disques, ^la pression ^restant constante. Il est facile de voir que ^{ce courant} devrait être propor- tionnel à la distance pour ^un disque ^{A de dimensions}

très grandes, n’émettant _que des rayons peu ah- sorbables sous des pressions basses étudiées. Dans le cas réel d’un disque à dimensions finics , ^la pente ^{de la} courbe, ^montrant le courant 1, ^{en fonc-}

tion de la distance l, devrait diminuer à mesure

que la distance augmente, Toutefois, ^{cette dimi-}

nution devrait être lente et d’ailleurs facile à calculer d’une manière approchée. ^{En effet., la} pente ^{de la}

courbe I= f (l) représente ^{la dérivée} dI ^{du courant}

par rapport ^{à la distance, autrement} l’ionisation par unité de distance.

Or, ^si l’ionisation observée n’était due qu’aux rayons peu absorbables, l’ionisation par unité de volume devrait être simplement proportionnelle ^en chaque point, ^à l’angle ^{solide, sous} lequel ^{est vu de ce} point ^le disque ^{A. La courbe en} pointillé (fig. 2)

montre comment devait alors varier l’ionisation recueillie _par un disque B infiniment petit, ^{en fonc-}

tion de la distance de ce disque ^au disque ^{actif A de}

9 ^cm de diamètre 1. Dans le cas réel d’un disque ^{B de}

15 mrn de diamètre, ^d’un disque ^{A de 9 cm de dia-} mètre, ^{cette courbe} représente ^encore, d’une manière

approchée, les faits qui ^{devraient être observés à}

basse pression, si l’ionisation n’était due qu’aux

rayons x, ? et 03B3. On voit que la courbe théorique

s’écarte peu d’une droite. La pente de la courbe thée-

rique diminue dans un rapport ^de 1,7 ^{a 1} lorsque ^la

1. Dans cette courbe I*axe des abscisses est deplacé, par rap-

port à l’axe des x des autres courbes: et l’origine ^{se trouve au}

point ^{où la courbe en} pointillé ^rencontre l’axe des _y.

distance augmente ^{de 0 à 2 cm. Les} courbes obte-

nues en réalité sont représentées figure ^{2. La courbe 1}

est relative à une pression ^{de 14 mm ; la courbe II, a}

a pression ^{de 22 mm;} la courbe III. à la pression

de 59 mm. Ces courbes sont construites sur diffé-

rentes échelles, de façon que l’ordonnée relative ^à la distance de 1 mm soit la même pour ^{toutes les} courbes.

On voit sur chacune de ces courbes que la pente diminue avec une grande rapidité lorsque ^{la distance} augmente, ^{et cette} diminution est d’autant plus ^sen-

sible _que la pression ^est plus ^{basse. Sur la courbe I,}

relative à la pression ^{de li mm, la} pente ^diminue

15 fois environ lorsque la distance croît de 0 mm 5 à 20 ^mm (j’admets que la pente, ^de la courbe ^au

point correspondant ^à l’abscisse 0,5 ^est égale ^{à l’or-}

donnée de la courbe pour l’abscisse l ; ^au voisinage

de l’abscisse 20, ^la pente ^{de la} courbe varie très

peu). ^{Ces résultats} s’interprètent ^en admettant l’exis- tence d’un rayonnement absorbable intense, ^dont l’action deviendrait tout à fait importante ^{aux faibles}

distances et aux pressions ^basses.

Si l’on recouvre le disque ^{A d’une} feuille d’Al extrêmement ténue, ^de 0,7 03BC d’épaisseur, ^{en l’ab-}

sence de la feuille d’Al, la distance de deux disques

étant égale ^{à 2 mln et la} pression ^{à 14 mm le}

courant tombe au quart ^environ de la valeur observée.

Cette expérience ^montre que le rayonnement ^très absorbable est effectivement émis par ^le disque ^A.

Ce rayonnement ^est-il identique ^{à la} projection ^du

Ra D?

En étudiant comment varie, ^en fonction du temps, à pression ^{et à} distance constantes, le ^courant d’ioni- sation observé, j’ai pu ^me convaincre que le rayon- nement très absorbable était attribuable au RaC, ainsi que l’exigeait l’hypothèse de l’ionisation par

projection du Ra D. J’ai pu également évaluer d’une manière approchéé ^le pouvoir pénétrant ^{de ce} rayon-

nement. Pour cela j’ai ^{cherché à} déterminer sur la courbe 1 la distance à partir ^de laquelle l’action du

rayonnenlent ^très absorbable ne se fait plus ^sentir;

autrement dit, ^à partir ^de laquelle ^la pente ^{de la}

courbe varie de la façon calculée pour le ^cas des rayons 03B1 ,03B2 ^et y seuls. A cet effet j’ai ^{construit la}

courbe théorique ^en pointillé (fig. 2) ^{de façon à}

rendre les pentes finales de cette courbe et de la courbe 1 identiques pour la distance de 20 mm. On voit que la courbe expérimentale ^devient très voisine de la courbe théorique pour ^une distance de 10 ^mm environ, ^ce qui ^montre que’ l’action du rayonnement absorbable s’étend à une dizaine de millimètres, ^sous

une pression ^{de 14 mm.} Le parcours du Ita B projeté

est égal ^{a 6 mm} environ, ^{sous la même} pression. ^Le pouvoir pénétrant ^du rayonnement ^{très absorbable}

s’est donc montré de l’ordre de grandeur ^du pouvoir pénétrant ^des projections radioactives. Ceci ne prou- vait pas ^encore que c’était la projection ^{du Ra D} qui

constituait le rayonnement absorbable. On pouvait

évidemment imaginer ^{bien des} rayonnements ayant

un pouvoir pénétrant analogue ^et parmi ^{toutes les}

Fig. 2.

hypothèses ^la plus simple ^était celle d’un rayonne- ment électronique ^{lent. La} vitesse des électrons cons-

tituant ce rayonnement ^devrait ètre’ ^{de 5.109} cm/sec environ, d’après ^ce qu’on ^{sait sur} l’absorption ^de

rayons cathodiques. Les électrons ayant ^{une vitesse} de cet ordre de grandeur ^{sont aisément déviables}

dans un champ magnétique, ^alors que les projections

radioactives sont très peu déviables 1. L’emploi ^du champ magnétique devait donc permettre de vérifier

l’hypothèse ^du rayonnement électronique ^lent.

Il. - Expériences définitives.

Dispositif expérimental. - Après avoir établi d’une manière plutôt qualitative l’existence du rayon- nement très absorbable, je ^{me suis} proposé ^{de l’étu-}

dier avec plus ^de précision ^et d’examiner de plus près

toutes les conséquences ^de l’hypothèse de l’ionisation par projection radioactive. En preniier ^{lieu, il m’a}

semblé utile de réaliser un dispositif ^dans lequel ^le

rayonnement ^très absorbable serait canalisé, afin qu’on opère ^{avec un} faisceau bien déterminé; _pour

étudier l’ionisation produite par ^ce faisceau, j’adoptai, après ^avoir essayé ^{d’autres méthodes, la méthode} que

Bragg avait suivie dans l’étude du rayonnement x :

méthode de chambre d’ionisation étroite, qui ^déter-

mine directement le gradient de l’ionisation en fonc- tion de la distance. Dans cette méthode il est néces- saire de faire varier, ^à pression constante, la distance de la source active à la chambre d’ionisation. Le dis-

positif expérimental devait donc permettre ^{de réaliser} les déplacements à l’intérieur d’une cloche vidée sans

1. MAKOWER et EVANS, ^Phil. Jlag., ²⁰ (4910) ^{1. c.}

en compromettre 1"étancliéité. Le vide devait pouvoir

être fait rapidement, ^{et la} pression ^{mesurée avec} précision. Pour vérifier 1 hypothèse ^d’un rayonnement

électronique ^{il fallait} pouvoir placer ^tout l’appareil

dans un champ magnétique. ^{Voici comment ces dif-}

férents buts ont été atteints.

La chambre d’ionisation CC était fixe (iig. 5), ^c’était

le disque ^{actif À} qui pouvait ^{subir des} déplacements;

la chambre d’ionisation était solidaire de la plaque

Fig. ^3.

rodée en verre P faisant fond de la cloche à vide V.

Le disque actif était vissé pendant l’expérience ^{sur le} système spécial ^{LA dont} je m’occuperat ^{dans la suite,} mastiqué dans la douille D de la cloche.

La chambre d’ionisation CC est un condensateur à

plateaux, ^{de 2 mm de} profondeur, ^dans lequel ^le pla-

teau supérieur ^est remplacé par ^une toile de cuivre C,

tendue ^sur une couronne. Par cette toile, ^{entrent les} rayons émis par le disque ^{A. Le} plateau ^{inférieur C2}

est un disque ^{de 55 mm de} diamètre vissé sur une

tige ^T qui ^traverse le bouchon d’ambre B. Sur le bou- chon est mastiqué le tube de garde ^G, mastiqué ^{à son}

tour dans l’ouverture centrale de la plaque ^rodée, lar-e

de 19 nim. La borne B,, ^{de la} tige ^{T est réunie au} qua-

drant isolé de l’électromètre. La canalisation des rayons ionisants, ^et 1°étroitesse de la chambre d’ioni- sation diminuent tellement, ^{à basse} pression, l’intensité des effets observés, que des activités très considé- rables sont nécessaires pour obtenir ^{un courant mesu-} rable avec quelque précision. ^{Dans ces} conditions, ^il

était sérieusement ^{à craindre} que l’action _{des rayons}

pénétrants ^ne compromette ^les isolements, ^{en ionisant} l’air qui ^{entoure les fils de} jonction. ^C’est pourquoi

les isolements, ^{du moins dans la} partie ^du dispositif

voisine de la source active, ^sont constitués presque exclusivement par des diélectriques ^{solides, entourés} d’enveloppes métalliques ^{au sol. Ainsi,} à l’intérieur de la cloche, le tube de garde ^G s’élargit ^{en une sorte de}

cuvette E, ^{et le} disque ^électrode C2 ^cst séparé ^{de la}

cuvette par ^un disque d’ébonite D de 8 mm d’épaisseur

et de 55 mm de diamètre. A 1 extérieur, ^{le fil de} jonc-

tion et les bornes b1 et b2 ^sont entièrement noyés ^dans

de la paraffine, ^{dont on avait} rempli ^{non sans diffi-}

cultés la garniture ^en plomb Pb. réunie au sol. De cette façon, ^le système ^{isolé ne} peut ^{recevoir des} charges que par la chambre d’ionisation C,C, ^{où on}

établit un champ électrique. ^{C’est le} plateau supérieur Ci ^{en toile} de cuivre qui ^reçoit la tension. A cet

effet, ^{la couronne} Ci qui repose ^{sur une couronne} d’ébonite portée à ^{son tour par la cuvette E est réunie}

à une tige traversant la plaque rodée, ^et mastiquée

dans cette dernière. Cette tige communique ^{soit à un} pôle d’une batterie d’accumulateurs, dont l’autre pôle

est à terre, soit ^{à une borne d’un} potentiomètre parcouru par ^un courant, dont l’autre borne est à terre. Enfin le disque ^{A avec la} pièce ^P, pouvait aussi être porté

à un potemiel convenable, ^au moyen du système ^LA.

Le système ^{LA devait} permettre ^{de réaliser et de}

mesurer les déplacements ^{verticaux du} disque ^{A, tout}

en conservant l’étanchéité de la cloche. J’en dois l’idée à M. Debierne (fig. 5). ^{C’est en} principe ^{une vis mi-} crométrique. ^{L’écrou R} qui porte ^le disque ^{actif A ne} peut que descendre ou monter. La vis Q ^{munie du} tambour T ne peut que ^{tourner sur son axe.} La par- tie fixe du système ^{LA est} mastiquée ^{dans la douille}

de la cloche, ^{dont le bord a été rodé dans un} plan pa- rallèle au plan ^du rodage inférieur; ^{l’axe du} système

est ainsi rendu perpendiculaire ^{à la} plaque ^{rodée. Le} cylindre en ^{laiton L sert de} guide pour l’écrou Pi; ^sur

sa paroi intérieure est soudée longitudinalement ^une

lame étroite qui s’engage dans la fente correspondante

de l’écrou de façon clue ^ce dernier ne peut que glisser

le long ^du cylindre L. Laboite cylindrique ^{en acier _B,}

à laquelle ^{est visséle} cylindre ^{L, sert en même temps}

à défillir rigoureusement ^les mouvements de la vis et il garantir l’étanchéité de l’appareil. ^La tige ^{d’acier Q} qui ^{traverse le fond} de la boite A, ^est filetée dans sa

partie inférieure; ^elle porte ^deux épaulements K1 ^{et K 2} s’appliquant exactement sur la paroi intérieure du

cylindre ^{A et} supprimant ^{ainsi tout} jeu de la vis

L’épaulement K1, repose ^sur le fond de la boite par l’intermédiaire d’un disque ^{en cuir} gras J1. ^{Un autre} disque ^{de cuir} J2 repose ^sur l’épaulelnent ^{K,. Le cou-}

vercle vissé sur la boite, A, percé d’ouverture qui

laisse passer la tige ^Q, presse la vis ^contre le fond de la boite _par l’intermédiaire du joint Ja ^et empêche

ainsi les mouvements longitudinaux de la vis. Par l’ouverture 0 on verse du mercure au-dessus de

l’épaulement ^{Kl, et on constitue ainsi un} ’presse- étoupe au mercure.

Ce dispositif ^{s’est montré} parfaitement ^{étanche, il}

n’a jamais donné lieu aux fuites. Le pas de la vis ^est de 0mm ,5, le tambour T est divisé en 10 parties. ^Pour

lire les millimètres, ^{on se sert} des divisions marquées

sur l’écrou R.

La plaque ^rodée portant la chambre d’ionisation est fixée sur un support ^{en bois entre les} pôles ^{d’un élec-}

tro-aimant de Ruhmkorff qui permettait ^{d’établir un} champ perpendiculaire ^à la direction de rayons. Dans la plaque ^est mastiqué ^{un robinet} qui ^{fait commu-} niquer la cloche à la poinpe ^{et à} la jauge. ^{Je me suis}

servi dans ces expériences ^{de la «} pompe rotative ^à

enveloppe ^{» de Gaede} qui ^{est très} commode dans les

expériences ^{de ce} genre, ^car elle permet d’atteindre très rapidement ^un vide modéré. Les pressions ^étu-

diées variaient entre 0mm,1 et 100 mm. Pour les pres- sions supérieures ^{à 15 mm} je ^me servais d’un ma-

nomètre à mercure, pour les pressions plus ^basses, j’employais, ^une jauge ^{de Mac-Leod} de sensibilité

rédl1Íte.

D. Marche d’une expérience.

On laisse le

disque ^A pendant quelques ^{heures dans} l’appareil ^à

activation, ^{se trouvant sur une terrasse aérée. Cet}

appareil (fig. 4) permet d’effectuer plusieurs expé-

riences avec une seule prise d’émanation. Il est com-

posé ^du récipient d’émanation R réuni _par un large

robinet _ri au tube à activation T et de la boule B,

remplie ^{de mercure, réunie à} R par ^un large ^tube

de caoutchouc et un robinet à large ^{voie r2 Le tube}

T est fermé par ^un bouchon rodé à fond plat, auquel

est soudé un tube de ^verre. Dans ce tube est lnastiqué

la tige portant ^le disque ^{à activer} A. Ce même tube porte ^{un robinet à} trois voies au moyen duquel ^on peut faire communiquer l’appareil ^{soit à la} trompe ^{a eau,} soit à une solution de radium. Dans le tube T est soudé un fil de platine ^{Pt. On fait monter le mercure}

dans le tube T, et, s’il n’y ^avait préalablement pas d’émanation dans le récipient ^{R, on} aspire ^{de l’éma-}

nation dans _{T par} les procédés ^{usuels. Au} moyen de l’électrode Pt et de la tige t ^{on établit un} champ ^élec- trique ^entre la surface du mercure et le disque, ^le disque ^{étant, bien entendu,} porté ^{à un} potentiel négatif ^élevé.

L’activation terminée, on laisse descendre le mer- cure jusqu’au-dessus ^du robinet ^en faisant le vide

dans la boule B, ^{et on} fait ainsi passer dans le réci-

pient ^{It la} plus grande partie de l’émanation contenue dans T. Ce récipient ^{a, en effet, environ 550 cm3 de}

Fig. 4.

capacité, alors que le tube ^{T ne} jauge que 40 cm3.

On ferme le robinet _ri; on laisse entrer de l’air dans le tube T. L’émanation contenue dans T, ^sous _pres-

sion basse, peut ^ètre utilisée facilement pour ^une autre expérience.

On transporte ^{dans la} pièce ^le disque ^{A sans} y toucher autrement qu’avec ^une pince ^bien nettoyée.

On laisse ce disque ^{dans un} endroit abrité de pous- sières pendant 20 minutes environ (temps ^{au bout} duquel ^{le Rai} disparaît pratiquement). On fixe alors

sur le disque ^la pièce ^P (fig. 5) ^{destinée à canaliser}

les rayons ionisants. C’est ^un faisceau de tubes de laiton de 2 mm de diamètre intérieur et de 4 mm 5 de longueur ^{chacun, soudés} entre eux, rassemblés par ^un tube de laiton de 4 mm 5 de longueur ^{et de}

28 mm de diamètre. Comme on voit, la canalisation

ainsi obtenue est assez imparfaite ^et les faisceaux

quittant les tubes ont une ouverture relativement

grande. ^{Mais il est} difficile de rétrécir davantage ^les faisceaux, ^{car on} obtiendrait des courants trop ^fai- bles. C’est également ^pour augmenter l’intensité des effets observés que j’ai employé ^une chambre d*ioni- sation de 2 mm de profondeur. D’ailleurs les dimen- sions de plateaux ^{étaient telles,} qu’on ^utilisait plei-

nement, ^{à toute} distance étudiée, les faisceaux un peu ouverts qui quittaient ^la pièce ^P.

Le disyue ^{A muni de la} pièce ^{P est vissé sur l’écran E.}

On verse du mercure dans le presse-étoupe ^{A, et}

on pose la cloche sur la plaque ^{de verre. A l’aide de}

la pompe, ^{ou raméne} rapidement ^la pression ^{à la}

valeur voulue. On établit dans la chambre d’ioni- sation une différence de potentiel suffisante _pour saturer le courant (généralement 1) ^volts, pour ^une

pression égale à p millimètres). ^{Entre la} pièce ^{P et la}

toile C, ^{on établit un} charnp électrique égal ^au pré-

cédent mais de sens contraire, destiné à enlpèclier

de diffuser dans la chambre CC ceux des ions pro- duits entre P et C1 ^{dont le} signe ^{est le} même que celui de la charge recueillie par C,. ^{Le courant a été} généralement ^{mesuré au} quartz pièzoélrctrique ^{et le} disque C, ^recevait généralement de l’électricité posi-

tive.

On fait soit une série de mesures à pression ^con-

stante, ^en faisant varier la distance de P à C1, ^{soit à}

distance constante, ^en faisant varier la pression. ^On

étudie dans chaque ^cas l’action du champ magnéti-

que, ^{en mesurant} le courant une fois lorsque ^l’élec-

troaimant est excité, l’autre fois lorsqu’on supprime

le champ magnétique. ^Ce champ ^était généralement

de 1100 unités; il était obtenu par ^{un courant ma-}

gnétisant ^{de 20} ampères ^{avec un} écartement de pôles égal ^{à 8 cm. Un détail} intéressant et à noter à propos des expériences ^à pression constante. Encore que

l’appareil ^fût parfaitement ^{étanclle, on observait}

souvent au cours d’une expérience ^une augmenta-

tion de pression ^{sensible, de 0 mm} 5 par exemple. ^Je

n’ai jamais observé rien de pareil, lorsqu’on ^ne

mettait pas de substance active dans l’appareil, ^aussi l’augmentation ^{de la} pression ^me semble-t-elle due à

un dégagement ^gazeux produit ^sous l’influence du

rayonnement radioactif intense, probablement par suite de l’oxydation ^{de matières} organiques ^telles que l’ébonite et la graisse ^à robinets. M. Duane m’avait dit qu’il avait observé des dégagements gazeux dans les petits ^{tubes contenant} de l’émanation concentrée toutes les fois qu’il y avait dans ^ces tubes des sub- stances organiques (mastic). Quoi qu’il ^en soit, ^les

nombres utilisés dans les courbes ci-dessous com-

portent des corrections faites pour tenir compte ^de la marche de la pression. ^{Tous les} courants sont rap-

portés ^{à la même} pression, ^{et on} admet que le ^cou- rant varie proportionnellement ^{li la} pression. ^En

réalité le courant peut ^être dans certaines conditions

presque indépendant ^de petites variations de pression.

ainsi qu’on le ^verra dans la suite.

Enfin on tient compte d’une manière usuelle de la destruction de l’activité induite.

III.

Résultats.

A. Rayonnement ^très absorbable dans l’air.

-

Je décrirai d’ahord les résultats obtcnus avec un

disque ^{de laiton,} active par ^un séjour ^de quelques

heures dans l’air charge d’émanation, ^{non desséché.}

Les activité, recueillies sur le disque ^{A, étaient} équi-

valentes suivant les cas à 7 - 50 _mg de Ra, ^{la com-} paraison étant faite par les rayons y. Les courbes la et Ib (fig. 5) représentent ^une expérience ^{faite à une} pression constante, égale ^{à 5 mm 15. Dans cette courbe}

les ordonnées sont les courants d’ionisation, ^{en unités}

Fig. 5.

arbitraires; les abscisses représentent ^{les distances}

de la toile Ci ^{à la} pièce ^{P. Il convient} d’augmenter

ces distances de 4 mm 5, pour obtenir les distances de CI ^au disque ^{A, car la} pièce P a 4 mm 5 d’épais-

seur. La courbe la est relative aux courants observés

en absence du champ magnétique, la courbe Ib est obtenue lorsqu’on ^{excite un} champ ^{de 1 100 unités.}

Occupons-nous ^{d’abord de la courbe Ifi. On voit, sur}

cette courbe, que le ^courant diminue d’une façon

très marquée, lorsque ^{la distance} augmente. ^Ainsi lorsque la distance croît de 2 + 4.5 ⁼ 6 film 5 à 20 + 4.5 ⁼ 24.5, ^{le courant} diminue dans le rap-

port de 2.2 à 1. Or il est facile de voir que ^si l’ioni- sation n’était due qu’aux ^{rayons x, le courant devrait}

être ïndépendant ^{de la distance, dans} les conditions de l’expérience. ^{En effet, la} plus grande ^distance

atteinte est de 24 mm 5 et elle ne représente ^{à la} pression ^{de 5 nln1 15.} qu’une partie négligeable ^du

parcours ^de rayons du RaC. L’effet de rayons 3 ^et

03B3 ^est dans les conditions de expérience ^absolument

négligeable par rapport ^{à celui} de rayons ^x, ainsi que

l’a montré une expérience directe. La courbe Ia indi-

que donc ^nettement l’existence d’un rayonnement absorbable dont les effets se superposent à ^{ceux de}

rayons ^f. Dans ce qui ^suit j’appellerai ^{souvent « ioni-}

sation supplémentaire » l’ionisation produite par ^ce rayonnement.

En augmentant ^la pression ^on devrait s’attendre ^à voir le pouvoir pénétrant ^{de ce} rayonnement ^dimi-

nuer. Sous des pressions convenables on devrait _pou- voir constater que les effets du rayonnement ^très absorbable disparaissent pour ^une certaine distance,

et qu’au ^{delà de cette distance, le courant} dui ^n’est plus ^dû qu’aux rayons ^’:1., devient indépendant ^{de la}

distance. Les distances étudiées étaient comprises

entre 6 mm 5 et 24 mm 5. Pour une pression ^suffi-

samment élevée, ^le rayonnement absorbable devrait

ne pouvoir plus atteindre la chambre d’ionisation CC.

Le courant devrait alors devenir complètement ^indé- pendant ^{de la distance.} L’expérience ^confirme pleine-

ment ces prévisions. ^{Sur la} figure ^6, les courbes IIa ^et IIb ^sont relatives à la pression ^{de 8 mm. 7, les}

Fig6.

courbes IIIa ^et Illb, ^{à la} pression ^{de 10 mm. 4, la}

courbe Ira. ^{u la} pression ^{de 40 mm. Les ordonnées,}

les abscisses, ^{les indices a et b} y ^ont la même

signification que précédemment. Nous continuerons à nous occuper des courbes IIa, 111,,, ^{IVa obtenues en}

absence de champ magnétique. ^{On voit} qu’à ^la pression ^{de 8 mm. 7} (courbe IIa), ^{le courant de-}

vient indépendant ^{de la} dislance, pour ^une distance voisine de 9 mm. -E- 4 mm. 5 =13 mm. 5, ^{et à la}

pression ^{de 10 mm. 4} (courbe IIIa), pour ^{une dis-}

tance voisine de 6 mm. + 4 mm. 5 =10 mm. 5.

Sous une pression ^{de 40} millimètres (courbe IVa)

les effets du rayonnement absorbable ne se mani- festent plus, ^{le courant ne varie} plus ^avec la distance

et la courbe est une droite parallèle ^{à l’axe des}

abscisses.

Les courbes lIa. ^et IIIa permettent d’évaluer le

pouvoir pénétrant ^du rayonnement très absorbable.

Soit d la distance, ^en millimètres, ^{au delà de} laquelle

les effets de ce rayonnement disparaissent, ^soit p la

pression correspondante ^en millimètres de mercure.

La courbe IIa donne pour le produit pd 8.7 X 13.5 = 117 ; la courbe 111,, ^donne pd =/109.

Si le rayonnement absorbable est identique ^à la pro-

jection radioactive du RaD, ^{la zone} de l’ionisation

supplémentaire ^devrait être très voisine du parcours du RaD projeté. ^{Il est} difficile de faire des expériences

directes sur la projection ^{du RaD. Mais des} expé-

riences faites sur la projection ^{du Ra B ont} donné, pour le produit ^{de la} pression par le parcours du RaB, ^un nombre voisin de 90. Les particules ^{03B1 du RaC sont} plus rapides que celles du Ra A, ^{il est donc tout à fait} naturel de penser que le parcours du RaD projeté

est t plus grand que le parcours du Ra B. ^Les résultats obtenus ne sont donc nullement en contradiction

avec l’hypothèse de l’ionisation par recul.

Malgré ^ces coïncidences, ^il pourrait ^{bien se faire}

que le rayonnement ionisant soit de toute autre na- ture que les projections radioactives, qu’il ^{soit no-}

tamrncnt de nature électronique. ^L’allure générale

de l’absorption ^du rayonnement, produisant ^l’ionisa-

tion supplémentaire, permet alors d’évaluer la vitesse

qu’il convient d’attribuer à ces électrons. En admet- tant que l’intensité de ^ce rayonnement diminue de moitié sur un trajet ^{de 10} millimètres, ^{sous une} pression ^{de 5} millimètres, ^{on obtient sûren1ent une}

limite inférieure de l’absorption. ^Ceci correspond ^à

un coefficient d’absorption égale ^{à 0.2 sous} la pres- sion de 1 millimètre.

D’après ^{les mesures de Lenard,} les rayons catho-

diques caractérisés par ^ce coefficient d’absorption

ont une vitesse voisine de 5.109 cm./sec. ^{Dans un} champ magnétique ^{de 1100 unités, ces électrons}

doivent décrire des circonférences de rayon égal

mv= eH 5.109 1.7.107.103=cm.3;ils ne pourraient

a ils ne pourraient

donc s’éloigner ^{de A de} plus ^{de 6} millimètres,.

Par conséquent, ^un champ magnétique de 1100 uni- tés devrait écarter tous ces électrons de la chambre

d’ionisation, ^et supprimer ^{ainsi tout} effet de rayonne-

ment ahsorbable.

Les courbes Ib, IIb, IIIb montrent que les courants

d’ionisation observés diminuent d’une manière sen-

sible en présence ^du chanlp magnétique. ^{Ces faits}

établissent bien l’existence d’un rayonnement ^électro- nique ^{lent. Mais, sur} les mêmes courbes, ^{on constate}

que le rayonnement absorbable n’est nullement sup-

primé par le champ magnétique ^et continue à jouer

un rôle tout à fait inlportant. ^{Ainsi sur la courbe Ilb le}

courant tombe dans le rapport de 2. -l à 1 lorsque ^la

distance augmente de 6 mm. 5 à 24 mm. 5. Un

rayonnement électronique ^{lent ne saurait donc être}

rendu responsable que d’une partie ^de l’ionisation

supplémentaire. ^La partie ^la plus importante (comp.

IIa ^et IIb) ^{serait alors due à un} rayonnements ^{de toute}

autre nature, ^{et il reste} toujours permis de revendi- quer ^cette bonne part ^de l’ionisation supplémentaire

pour l’hypothèse de l’ionisation par recul.

On pourrait objecter que les raisonnements au

moyen desquels ^on évalue l’action du champ magné- tique ^{ne sont} pas absolument ^{corrects. En} effet, l’expé-

rience ne se fait pas dans le vide, ^{et on} n’est pas ^en droit de négliger l’influence des rencontres des élec-

trons avec les molécules. Or il se pourrait qu’après chaque choc, ^{un électron} ayant ^{une vitesse voisine} de 5.109 cm./sec., ^{subisse une déviation considé-}

rablc de sa trajectoire. ^{Dans ces} conditions, ^{les tra-} jectoires des électrons seraient des zigzags irréguliers composés d’arcs de cercles et d’hélices. L’influence des chocs tend à rendre la déviation des électrons moins

complète. ^{Et alors on} peut ^faire l’objection ^{suivante :}

si le rayonnement absorbable subsiste après ^l’éta-

blissement du champ, c’est que le champ ^{de 1100 uni-}

tés ne suffit pas pour ^{écarter tous les} électrons de la chambre d’ionisation à cause de la dispersion.

L’ensemble des expériences ^{contredit nettement}

cette objection pour les deux raisons suivantes. En

premier ^{lieu, le} rayonnement absorbable subsiste en

présence ^du champ , même à des distances assez

grandes ^de Ci ^{à A} (15 ^mm. par exemple, ^courbe Ib).

On conçoit difficilement que l’action des chocs puisse

étaler sur une telle étendue le faisceau dévié, ^D’autre part, ^{si la déviation des électrons} n’est pas complète

pour ^un champ ^{donné, elle} doit tendre à devenir plus complète lorsque ^le champ augmente, ^et inversement,

si le champ ^diminue, l’action du challnp devrait dimi-

nuer aussi : il devrait ^avoir plus d’électrons qui

arrivent dans la chambre CC. Autrement dit, ^{le cou-}

rantobservé aune distance donnée, ⁶ mm. 5 par exemple,

devrait augmenter, lorsque ^le champ ^{diminue, et dé-}

croitre lorsque ^le champ ^{croît. En réalité, la dimi-}

nution du courant, produite par le champ magnétique,

est la lllcnlc pour ^un champ ^{de 400 gauss} que pour

un champ de 1100 gauss. En augmentant l’intensité du champ ^on n’arme pas a diminuer davantage ^le courant; ^au contraire, ^on ubserie que le ^courant augmente ^de quelques pour 100 pour ^un champ ^de

1700 unités. Ces faits montrent bien que le champ magnétique supprime facilement ^une partie de raBon-

nement absorbable, mais que le rayonnement qui

subsiste n’est plus ^{du tout} sensible à l’action d’un

champ d’intensité moyenne.

Le rayonnements supprimé par le champ ^{est, sans} doute, ^un rayonnement électronique ^{très lent; étant}

donné _que l’eff’et maximum du champ ^{est atteint} déjà

pour ^un champ ^{de 400 unités, ce} rayonnement ^doit correspondre ^à des électrons possédant ^{une vitesse}

nettement inférieure à celle que nous avons calculée

d’après ^{la valeur du} coefficient d’absorption, ^{en ad-}

mettant que le rayonnement absorbable était en sa

totalité de nature électronique.

Nous reviendrons dans la suite sur ce sujet.

Nous voyons que le rayonnement absorbable est

complexe ^et composé ^d’un rayonnement relativement moins intense, très aisément déviable et d’un rayonne- ment plus intense très peu déviable, que ^nous ap-

pellerons ^{dans la suite,} pour abréger, ^le rayonne-

ment x.

Le champ magnétique permet ^de séparer ^{ces deux}

constituants. Mais il existe encore un autre moyen de les séparer, qui ^{est sans doute} plus frappant ^{encore et} qui ^montre qu’il s’agit ^{là des} phénomènes ^absolument

différents. Les deux constituants ont des pouvoirs pénétrants ^{tout à fait} analogues, ^{et cette} coïncidence

parait ^{sans doute} singulière pour deux rayonnements

de nature différente; aussi, malgré l’expérience ^du champ magnétique, ^on éprouve ^une certaine difficulté à les croire vraiment différents. Les deux rayonne- ments sont caractérisés par pd = ^{110, d} étant la dis- tance maxima dans l’air où ces rayons peuvent pro- duirc des effets sensibles. La zone de l’ionisation

supplémentaire ^{serait alors, à la} pression atmosphé-

rique 110 760 =1mm 7 =1 7 ^.Si la loi de Lenard s’applique ^en première approxilnation ^{aux deux} rayonnements, ^une feuille d’.11 de Omm. 0007 = 0 03BC 7 devrait les absorber

complètement. Une telle feuille équivaut ^{en effet à} 0mm,0007. 0 0013 =7.2.7 13= 1mm , 4d’air ,pris àla 2,7 ^. 2,7

pression atmosphérique. Il devrait donc suffire de

couvrir ^le disque ^{A d’une feuille d’Al de} 0 u. ⁷ d’épaisseur, ^pour supprimer conplètemcnt ^l’ioni-

sation supplémentaire. ^{Or, en réalité, on observe} qu’on ^ne supprime ainsi que le rayonnement ^non

déviable dans un champ magnétique, ^{autrement dit,} lorsque ^le champ agit, l’ionisation est indépendante ^de

la distance (fig. 7, ^courbe B). Au contraire le courant observé en absence du champ ^diminue lorsque ^{la dis-}

tance augmente, l’expérience étant faite aune pression

de 5 mm lJ (nu. ^{7, courbe} A). Autrement ^{dit le} rayonnement électronique, aisément déviable. subsiste et il ne parait pas considérablement anaibit par la feuille d’.il. Il semble difficile d’interpréter ^{ce résul-}

tat autrement que de la manière suivante. Le rayon-

nement non déviable est effectivement ém’is par le

disque ^{A, c’est} pourquoi ^{il est} absorbé par la feuille d’Al. Mais le rayonnement électronique, ^lui, n’est pas émis par le disque, il faut chercher sa source avant

la feuille. (Il convint de préciser ^{que dans ces} expé-

Fig. ^Í.

riences la feuille d’Al était appliquée ^{entre le} disque

A et la pièce P.) ^{Et alors} l’hypothèse qui ^sc présente

naturellement â l’esprit ^{est la} suivante : le rayonne-

ment électronique ^{est un} rayonnement ^{de nature se-} condaiue, ^émis _{par les} parois de tubes de laiton sous

l’action d’un rayonnement primaire, ^issu de A. S’il en

est ainsi, ^une feuille d’Al de 0 _p.. 7 placée ^{avant la}

Fig. ^8.

pièce ^{P doit} supprimer ^{tout effet} d’ionisation supplé-

mentaire. L’expérience ^montre qu’il ^{en est réellement}

ainsi. Si l’on dispose la feuille d’Al sur la toile C de la chambre d’ionisation, ^au lieu de la mettre entre A et P, ^{on constate} que l’ionisation devient complète-

ment indépendante de la distance (fig. ^8, courbe).

B. Rayonnement ^{non déviable.}

^{Nous revien-}

drons plus ^{loin sur le} rayonnement secondaire et nous nous occuperons du rayonnement x, ^émis par le

disque ^{A. Nous avons vu} clue l’ionisation produite

par ^ce rayonnement ^est relativement intense ainsi que le montre la courbe lb, On pourrait ^{obtenir facile-}

lnent la valeur relative de l’ionisation, ^{due au} _rayon-

nement .1’, à une distance et une pression données,

en augmentant la distance de P à Ct ^{au delà de la}

zone de l’ionisation supplémentaire. ^{Le courant, for-}

cément indépendant ^{de distance,} qu’on observerait à

ces grandes distances, correspondrait ^{aux effets de}

rayons ^x. On obtiendrait ainsi un terme constant,

qu’il conviendrait de retrancher de toutes les ordon- nées d’une courbe telle _que Ib _pour ^obtenir _{la pal} ^t

qui ^{ruiieiit au} rayonnement abs6rbablc non de viable.

1Iais la course de la vis 11’ es clue de 2 _cm., ce qui

m’a obligé ^de procéder autrement. La distance d

reste fixe, e"est la pression qu’on fait varier en même temps ^{que le} voltage appliqué ^en C,C,. On construit ainsi des courbes du courant d’ionisation en fonction de la pression (fig, 9). ^{La courbe A est une de ces} courbes, obtenue pour ^{il -} 2 + 1,fj === 6-5, ^en l’absence du champ magnétique; ^{la courbe R a été}

obtenues dans les mêmes conditions, ^{mais en} présence

d’un champ magnétique, ^{c’est elle} qui ^se rapporte ^au rayonnement ^{x. On voit} que l’ionisation ^{ne croît} point proportionnellement ^{à la} pression, ^{comme l’avaient}

affirmé Geiger ^{et Bronson.} Ainsi que ^les courbes obtenues à pression ^constante le faisaient prévoir., ^le

courant ne devient proportionnel ^{à la} pression, qu’à partir ^des pressions telles que ^{la zone} d’ionisation

supplémentaire ^n’atteint plus la chambre d’ionisation.

D’après ^la valeur de pcl, ^on s’attendrait à voir la

proportionnalité ^{commencer à} partir de la pres- sion 110 6.5 =17mm.En réalité ,c’est au voisinage de la

pression ^{de 20 mm} que la courbe devient ^une droite dont le prolongement passe par l’origine.

Pour des pressions supérieures ^à 20mm, l’ionisation observée dans la chambre CC n’est plus ^due qu’aux

Fig. 9.

rayonnements aBy ^{et sans doute} principalement ^aux

rayons ^x. L’ionisation produite par ^ces derniers varie certainement proportionnellement ^{à la} pression ; ^aussi

en prolongeant la droite B jusqu’à l’origine ^{0, on} obtient, ^{à toute} pression, l’ionisation due aux rayons ^a.

C’est le reste qui ^{revient aux} rayonnements ^{de l’ioni-}

sation supplémentaire. Aussi, la différence des ordon- nées de la courbe B et de la droite en pointillé repré-

sente les effets de rayonnements ^{x. On trouve ainsi}