Sur une méthode de mesure des fortes sources de rayons alpha

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Sur une méthode de mesure des fortes sources de rayons

alpha

R. Garnier

To cite this version:

SUR UNE

MÉTHODE

DE MESURE DES FORTES SOURCES DE

RAYONS

ALPHA

Par R. GARNIER.

Elève de l’Ecole Normale

_Supérieure.

Sommaire. - Description d’un appareil destiné à la mesure de l’intensité des sources _{de rayons} 03B1.

Il est basé sur _{l’action des rayons} 03B1 sur le sulfure de zinc. La _précision est de l’ordre de 10 pour 100 mais

les mesures sont _rapides.

1. Introduction. - Pour mesurer une source de rayons oi, on mesure souvent le courant de saturation de l’ionisation

_produite

dans l’air

_{par les}

_{rayons x émis} dans un

_angle

de 2 x et

_{complètement}

absorbés. Cette

méthode ne _{donne de bons résultats que pour des} sources faibles donnant des courants inférieurs à 100 U. E. S. Pour les sources

_plus

_fortes,

on utilise souvent un

_appareil

dû à M-1 Curie

_(’)

_qui

est basé

sur le même

_phénomène,

mais très différent dans sa

réalisation. Sa

_manipulation

est assez délicate et

sur-tout on doit le tenir dans une _{salle où l’air n’est pas}

trop

ionisé.

M. Debierne m’a

_proposé

d’étudier un

_appareil

à leclure

_rapide

utilisant une autre

_propriété

des rayons a : la luminescence

_qu’ils

_provoquent

chez certains corps.

B. Karlik a

_{employé (2)}

un sulfure de

zinc,

préparé

par le Dr Schleede de

Leipzig, qui

s’illumine

rapide-ment

_quand

on l’irradie et s’éteint très vite

_lorsque

le bombardement cesse. La lumière émise forme une bande au

_voisinage

de 4 7( 0 t~. Par l’intermédiaire de

Mme.Joliot,

j’ai

pu obtenir une certaine

_quantité

de ce

sulfure,

il y en avait de deux

_{types :}

10 et 10- k.

2.

_Principe

de

_{l’appareil.}

-La source _{de rayons} oc bombarde le

sulfure,

une cellule

_{photoélectrique}

reçoit

le flux lumineux émis et son courant est

_amplifié.

On mesure ce courant. Un

_étalonnage

est nécessaire.

3. Calcul des

appareils

et réalisation. - Action de la source sur l’ecran de sulfure. - On

s’est

pro-posé

de mesurer des sources

_planes

dont la

_plus

_grande

dimension

_pourrait

atteindre 2 cm. L’action d’un

_point

de la source sur l’écran est

_{proportionnelle}

à

_l’angle

solide sous

_lequel

l’écran est vu de ce

_point.

Il faut que la variation de cet

angle

soit faible d’un

point

à l’autre de la source.

Si 2 a est le diamètrede la,

_{source, bcelui}

de

l’écran,

d leur distance. cet

_angle

_{solide est pour le} centre

et _pour un

_point

extrême 1

en

_{première approximation.}

’

a étant

_donné,

_j’ai

été amené à

_{augmenter d}

et à faire le vide entre la source et

_l’écran,

mais

l’appa-reil est destiné à fonctionner sous le vide de la

(F) Mme P. CURIE. J. _Physique, 1925, 22, 142.

(2) B. EARLiK. Ber. Akad. rlïen, Il, a. _{1933, 142,} 3.

trompe

à eau, c’est-à-dire

qu’il

y aura tout de même

absorption.

J’ai

_{adopté :}

Fig. l .

et

_l’appareil

se

_présente

ainsi : en A le sulfure est étendu à la surface inférieure d’une

_plaque

de verre;

B est en

_duralumin,

on _{fait le vide par}

_{T ;}

C ferme B :

c’est une couronne de laiton à la surface de

_laquelle

sont soûles des fils d’acier de

U, f

mm

_parallèles

et

distants de

_2,5

mm, on

_place

dessus une feuille

d’alu-minimum que les rayons a doivent traverser donc très

mince,

celle en

_place

a environ

t~ «,;

D maintient cette

feuille;

le tout est

_bloqué

_par 4 vis.La source à mesurer sera

_placée

au

_voisinage

immédiat de la feuille

d’alu-minium au centre de D. La cellule est au delà de l’écran

_qui

_{doit être constitué par} une couche

_simple

de cristaux autant que

possible

sans trous. J’ai ulitisé deux _{méthodes pour faire} ces écrans :

On verse sur un

_léger

excès de sulfure une

_goutte

d’alcool et on étend

_grâce

a une

_baguette

de verre

_{1’ ).}

On utilise aussi comme fixatif le baume de

Canada,

on obtient des écrans

_plus

beaux et

_plus

continus,

mais

_j’ai

constaté

_qu’ils

étaient moins sensibles.

Je vérifiais mes écrans avec un

_petit

_microscope.

Cellule

_{photoélectrique.}

- C’est _une cellule

Press-ler « Maschenzelle » Forme

122,

en verre, au

potas-sium,

à gaz. La cathode est bien isolée. Je

_manquais

des données

qui

m’auraient

_permis

de calculer l’ordre de

_grandeur

des courants de

_cellule,

mais dans sa

note,

B. Karlik

_indique

_qu’avec

une cellule

_analogue

(1) B. KARLYK. Ctt.

111

et des sources

_qui

_{correspondaient}

à des courants de l’ordre de 100 U. E. S. dans la mesure décrite

_plus

haut,

elle

_employait

un électrométre à

_fil,

donc le

courant est très faible.

Amplificateur. -

Je n’ai pas

repris

la méthode, de mesure de B.

_Karlik,

car

_l’appareil

doit ètre

_placé

dans une salle où l’air est assez fortement ionisé et

le fonctionnement due l’électromètre aurait été

mau-vais.

J’ai dû m’astreindre à faire un

_{amplificateur}

à

_piles

d’où

_{l’impossibilité}

de faire des

_{montages compensés,}

par

exemple

du

_type

_{décrit par Donzelot} et Divoux

_(1).

D’ailleurs,

la

_plupart

des

_{amplificateurs}

à courant

continu sont construits pour mesurer de

_légères

va-riations de

courant,

ce _{n’était pas le} cas.

Fig. 2.

J’ai construit un

_{amplificateur}

à deux

_étages

ana-logue

à celui construit _par Bruhat et Guinier

(2).

Les

_lampes

sont une E. 4 060

_Philipps

et une B. 409

Phi-lipps.

La résistance l~ est une résislance

alcool-xylol

de 6.,lù9

_Q,

_p vaut 2 000 Qety : 350000 Q.

Soit I,

le courant

_plaque

de la B. 409 comme il

dimi-nue

_lorsqu’on

éclaire la cellule il est

_réglé

à 10 m A

en l’absence de source

_grâce

au

_{potentiomètre}

_{p. Sa} variation,à

_Jp,

si elle est inférieure à 2 m

_A,

est lue

grâce

à une

_compensation

du courant

_(In),,

sur le

micro-ampèremétre

convenablement shunté : 100

_{p. A}

X

i ,

X

2,

X

5,

X

10,

X 20. Pour une variation à

_Ip

supé-rieure 1 2 m

_A,

on lit directement.

p

En l’absence de source, le courant

fp

décroît

réguliè-rement,

cela est dû à la

_polarisation

des

_piles,

mais cette dérive est suffisamment faible et les mesures

assez

_rapides

_pour

_qu’on

ne _{soit pas}

_gêné.

L’appareil

estentièrement

_disposé

àl’intérieur d’une boîte cloisonnée de 50 X 30X40 cm, sauf la cellule et le

sulfure

_disposés

dans une

_petite

boîte latérale en

des-sous de

_laquelle

se

_place

le

_dispostif

_permettant

d’ame-ner la source à mesurer

_toujours

dans la même

posi-tion.

4. Résultats. - Sensibilité. - La sensibilité du

sulfure décroît

_rapidement

à

_partir

du moment où il est dans le

_vide,

mais en deux à trois

_jours

on atteint une

_asymptote.

D’autre

_part,

si on laisse le

_polonium

agir pendant

un certain

temps

de l’ordre de la

minute,

on constate un

_phénomène

de

_fatigue

intense pour un

écran

neuf,

mais faible ensuite

₍₅

_{pour 100} au

maxi-mum).

Les courbes I sont

relatives

à ce

_phénomène.

J’ai suivi le

_{premier phénomène}

_{dès que le deuxième} l’a laissé

_paraître

et

_j’ai

obtenu en deux

_jours

la courbe Il.

Le sulfure 10-K est d’ailleurs

_quatre

à

_cinq

fois

plus

sensible _{que l’autre.}

Fig. 3.

112

Après

cette

_période

_initiale,

on fait les mesures de la

_façon

sllll’a11t8 :

La

_préparation

est

_placée

_pour

_agir,

on la laisse en

place

un

_temps

_compris

entre 15 sec et 2 min suivant sa

_force,

on lit la valeur du courant

_Ip,

_puis

on enlève

la

_{préparation,}

on lit la nouvelle valeur

_{(1 )o}

du

courant

_quelques

secondes

_après.

p

Fig. 4.

Dans ces

_conditions,

la sensibilité serait très bonne comme on _{pourra le voir} sur la courbe

_{d’étalonnage,}

si la fidélité ne venait pas la

_limiter,

_{c’est-à-dire, que}

d’un

_jour

à l’autre les indications

_peuvent

_changer

assez

fortement,

tandis

_qu’au

cours d’une série de

-Z

mesure, les mesures sont

_comparables

et la sensibilité très

forte;

c’est la fidélité

_qui

limite la

_{sensibilité,}

il

est inutile d’étudier celle-ci

_davantage.

Fidélité. -

Je n’ai pas eu la

_possibilité

de faire une

étude

_complète,

en effet il

_’faut

_{pour cela construire}

des courbes

_{d’étalonnage}

à des intervalles d’une

se-maine par

exemple

et _comparer ces

_courbes,

ce _que

je

n’ai pu faire.

Je n’ai pu utiliser que de

petites

sources

_qui,

à

l’ap-pareil

absolu,

seraient mesurées par des courants de 250 à 2 500 U. E.

_S.,

dans ces

_conditions,

la fidélité

est mauvaise,

mais s’améliore nettement

_quand

l’inten-sité des sources

_augmente,

les variations de l’ordre de 15 pour 100 pour des sources de 1800 U. E. S. ne sont que de 10 pour

10(),

vers 2 500 U. E. S. Je pense que la fidélité s’améliore encore ensuite.

Elle est d’ailleurs suffisante

₍₁₀

_pour

₁₀₀₎

pour

l’usage auquel

est destiné cet

_appareil.

Etalonnage. -

Je donne la courbe

_{d’étalonnage}

construite au cours d’une série de mesures,

qu’it

ne m’a pas été

possible

de _{renouveler et que}

_j’ai

dû limiter

faute de sources

_plus

intenses à des sources de ,16 000 U. E.

_S.,

mais

_l’appareil

_permet

de

_dépasser

100

000,

l’emploi

d’un écran

_permettant

d’ailleurs

d’élever encore cette limite.

5. Conclusion. -

_Si,

comme

je

suis amené à le penser à la suite de mes mesures, la fidélité

_augmente

lorsqu’on

mesure des sources

_plus

fortes et est amé-liorée par de

petites

modifications faites

_après

les mesures,

l’appareil

sera

_pratique

et

_rapide.

On pourra l’améliorer pour la mesure des

_petites

sources en

_{augmentant b,}

ce

_qui

_augmentera

probable-ment sa fidélité _pour ces _{mesures ;} ou encore le rendre

capable

de mesurer de

_{plus larges}

sources en augmen-a b

tant a, b

et

d, d et d

restant constants. "

d d

Tel

_qu’il

_est,

il est suffisant pour ce

_qui

lui est de-mandé.

Ce travail a été exécuté au laboratoire de l’Institut du Radium.