Étude des photoélectrons dans les plaques photographiques spéciales pour études nucléaires

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Submitted on 1 Jan 1951

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photographiques spéciales pour études nucléaires

J.M. Blum

To cite this version:

ÉTUDE

DES

PHOTOÉLECTRONS

DANS LES

PLAQUES PHOTOGRAPHIQUES SPÉCIALES

POUR

ÉTUDES

NUCLÉAIRES

Par J. M. BLUM.

Laboratoire de

_{Chimie-Physique,}

Faculté des _Sciences, Paris.

Sommaire. - J’ai recherché les conditions nécessaires pour étudier

systématiquement les photo-électrons _produits dans les _plaques nucléaires par un _rayonnement X _{rigoureusement monochromatique.}

On donne ici la courbe

_{Parcours-Énergie}

des électrons dans l’émulsion et une étude des rendements en photoélectrons des différentes couches _atomiques du brome et de l’argent.

Introduction. - J’ai

entrepris

l’étude des

photo-électrons émis dans les

_{plaques photographiques}

par l’action de rayons X

monochromatiques;

cette

technique

nouvelle doit

_permettre

de

_compléter

les résultats

_déjà

obtenus,

mais avec

_difficulté,

avec la chambre de Wilson.

L’étude des

_{photoélectrons}

est maintenant faci-litée par les

_progrès

faits

_{depuis quelques}

années

dans la fabrication et le traitement de

plaques

photographiques

spéciales

dites

_plaques

nucléaires;

en

_effet,

nous sommes maintenant en

_possession

d’émulsions

_permettant

de

matérialiser,

par une

succession de

_grains

_d’argent,

la

_trajectoire

de

n’importe quelle particule

ionisante,

quelle

que soit

sa masse et

_jusqu’à

des

_énergies

très faibles. De

_plus,

il est actuellement

_possible

« d’effacer o les

_plaques,

c’est-à-dire de

_supprimer

toutes les traces latentes

enregistrées

par les

plaques

avant le moment de leur utilisation

_[1].

Dispositif

expérimental. -

Pour obtenir un

rayonnement

excitateur absolument

monochroma-tique,

j’ai

utilisé un

_{spectrographe}

à cristal courbé de M"e Y. Cauchois

_{[2] (fig. 1 )}

_{travaillant par}

trans-mission,

placé

devant la fenêtre d’un tube à _rayons X

démontable

_pouvant

fonctionner sous 125000 V

avec une intensité de 1 ~ mA. Les

_plaques

nucléaires étaient mises à la

_place

des

_plaques

ordinaires dans le châssis et

_exposées.

Elles étaient alors immé-diatement

_{développées}

dans un révélateur à l’amidol

avec variation de

température

[3];

elles furent ensuite examinées au

_microscope

avec un très fort

grossissement

(de

l’ordre de 2 5oo à 3

_ooo).

Un certain nombre de

_précautions

doivent être

prises

lors de ces

_{manipulations; pendant}

l’expo-sition aux _rayons

_X,

il faut éviter

_{soigneusement}

tout

_rayonnement

_{diffusé ainsi que le}

_rayonnement

de

_longueur.

d’onde

_multiple,

se -réfléchissant sous

le même

_angle

de

_Bragg,

à l’aide de caches de

_plomb

et de

filtres;

le

_temps

de _{pose doit} être déterminé

expérimentalement

avec une assez

_grande

_précision,

car s’il est

_trop

faible on ne

_peut

_distinguer

la raie

spectrale

avec sûreté et s’il est

_{trop grand,}

l’enchevê-trement des traces est inextricable.

Fig. I. - Spectrographe à rayons X utilisant des lanles

cris-tallines courbées, par transmission. (Schéma du _principe de la construction _{l2 bis].)}

A _{gauche : projection} horizontale.

A droite ; projection verticale _(coupe suivant _DG).

A, cercle de focalisation; B, écran de _{Pb; D, porte} cristal

amovible; E, lame cristalline; F, graduation indiquant la

position du _{spectrographe; H,} Viseur à pointe pour les

réglages; I, châssis photographique mobile amovible; J,

plaque photographique; IL, table portant l’appareil.

Généralités

_théoriques.

- Les

quanta

X inci-dents

_ayant

une

_énergie

hu,,

les

photoélectrons

de

première espèce

ont une

_énergie

Ei

=

hv B - hVl,

hvi

étant

_l’énergie

d’extraction des électrons hors

’

de la couche i de l’un des atomes constituant l’émul-sion.

Ainsi,

avec une seule

_énergie

incidente bien

déterminée nous _{pouvons avoir} un

_spectre

_d’énergie

pour les

photoélectrons;

en

_fait,

nous ne _pouvons

distinguer

que

cing

groupes :

Quatre

proviennent

des couches K et L du brome

et de

_l’argent,

le

cinquième

est formé des électrons extraits des couches. externes de ces deux

_éléments,

des différentes couches des éléments

_légers

formant

la

_gélatine

ou des bandes de conductibilité.

Il y a

_également

des

_{photoélectrons}

de deuxième

espèce

que l’on

appelle plus

couramment

photo-électrons

_{Auger [4]}

_provenant

du

_{réarrangement}

sans

_rayonnement-

de l’atome

perturbé

par

l’extrac-tion d’un

_{photoélectron .}

Prenons un

_{exemple :}

Un

_{photoélectron}

est

_éjecté

hors de la couche

K,

un électron

_{L, peut}

venir

remplir

la

_place

laissée vacante à ce _moment; la

transitiop

est interdite avec

_rayonnement;

mais

_l’énergie

-

hv LI

est alors libérée et

_peut

servir à

_expulser

un troisième

électron,

par

exemple

un électron

_MIII

_{qui quittera}

l’atome avec une

énergie

hv Il

-

hv LI

---

hv MIll’

Les différentes combinaisons

possibles

nous

donnent ainsi des groupes de

photoélectrons

Auger

d’énergie comprise

entre

2

correspondant

à

l’énergie

d’extraction d’un

élec-tron hors de la couche externe.

L’énergie

libérée lors du

_{réarrangement}

peut

aussi être celle d’un

_photon

(dit

de

fluores-cence) ;

et celui-ci

_peut

être _{réabsorbé par} un atome

voisin pour donner un autre

_{photoélectron;}

la

proba-bilité de ce

_phénomène

est faible

_[6].

Résultats. ---- Les résultats obtenus

peuvent

être ainsi classés : _{établissement de la courbe}

par-cours-énergie

des

_{photoélectrons,}

estimation des rendements en

_{photoélectrons,}

détermination du nombre de

grains

le

long

des

_{trajectoires.}

Pour la courbe

_{parcours-énergie,}

_j’ai

étudié les

photoélectrons

émis par les

rayonnements

mono-cliromatiques

suivants :

Ka1a2

et

_KB1

de

_{l’argent [7], Koc2}

et

_Kpi

du

molyb-dène avec des

_plaques

Kodak NT 2 a et _le rayon-nement

_K«2

du

_tungstène

avec des

_plaques

Ilford G5.

TABLEAU 1.

Les résultats sont

_portés

dans le tableau 1 oû

sont données les

_longuéurs

des traces des

photo-électrons de différentes

énergies

suivant

_leur

_origine.

Les

_longueurs

sont ici les

_longueurs

_{réelles, compte}

tenu de la contraction de la

_gélatine

et du

rap-port

o,8~ existant entre _{le parcours}

_projeté

et _le

par-cours moyen

[5],

ce

_qui

amène à un

_rapport

de

_{~, 4~}

entre les

_longueurs

réelles et les

_longueurs

mesurées. La

figure

2

_représente

la relation entre les parcours réels et

_l’énergie

des

_{photoélectrons;}

sur cette

courbe ont

_également

été

_portés

les résultats obtenus par B.

Zajac

et 1B1. A. S. Ross

[8]

et _par

_{G. Albouy}

et J. Teillac

_[91,

_{ainsi que} les _{valeurs calculées par}

on

_{peut pratiquement}

la confondre avec la droite

d’équation

les

_longueurs

L étant

_exprimées

en microns et les

énergies

E en kiloélectron-volts.

On

_peut

admettre sur la

position

des différents

points

une

_précision

de -4-

0,5

~~.

Afin d’étudier les rendements en

_{photoélectrons,}

nous avons

_pris

de

_grandes

_précautions

_pour

impres-sionner une

_plaque.

Nous avons choisi une

_plaque

venant d’être

coulée,

nous l’avons effacée et nous

Fig. 2.

Note â la correctton : Les deux points à 8o keV sont à reporter de 35 p. à 32,5 :J.

et ceux à 8, 5 et 12 keV sont relatifs à l’argent et au molybdène. l’avons immédiatement irradiée en filtrant avec de

l’étain le

_rayonnement

du

_tungstène

de manière

à éliminer le

_rayonnement

de

_longueur

d’onde

double,

réfléchi en

_premier

ordre,

alors que l’on

_opérait

en

deuxième

ordre ;

ensuite cette

_plaque

fut

_développée

très

_{soigneusement (« développement}

à

tempéra-_ Fig. 3.

ture

_»).

Sur cette

_plaque,

nous avons mesuré 826

tra-jectoires ;

la

_figure

3

_représente

le nombre de

trajec-toires en fonction de leur

_longueur;

cette courbe

peut

être

_décomposée

en

_cinq

courbes

_{partielles qui}

suivent la loi de Gauss. Les

_rapports

des surfaces des différentes courbes sont

_indiqués

dans le tableau 1

où l’avant-dernière colonne

_indique

l’écart

_type

des courbes

_partielles

et la dernière colonne l’écart

entre

_{l’expérience}

_(colonne

_pour-cent

_{expérimental)}

et

les valeurs calculées

_{[ 11 ] (colonne}

_pour-cent

_calculé),

ces dernières ont été

_corrigées

de l’erreur due à la

présence

de

_{photoélectrons}

_provenant

de la

réab-sorption

du

_rayonnement

de fluorescence. On voit que l’accord est très bon entre la théorie et

l’expé-rience.

De

_{plus, je}

trouve _{que pour} roo des

trajec-toires sont associées avec des électrons

_Auger;

ce

nombre est aussi en accord avec la théorie.

J’ai

_également

mesuré le nombre de

_{grains d’argent}

formant les

_trajectoires

dans les

_plaques

Ilford G5

et

_j’ai

trouvé

_qu’entre

3

_{et i 5,u}

le nombre de

_grains

d’argent

est

_égal

à la

_longueur

des traces

_exprimée

en microns.

Conclusion. --- Nous

avons

_exposé

le

_principe

d’une méthode

_permettant

_{d’étudier certaines}

pro-priétés

des

_{photoélectrons,}

_{propriétés qui}

ne

pour-raient être étudiées

_qu’avec

de

_grandes

difficultés

à la chambre de Wilson. _{J’ai établi la courbe}

parcours-énergie

des électrons dans les

_plaques

nucléaires,

courbe

_qui

peut

rendre de

_grands

services aux per-sonnes étudiant les radioactivités

_3.

Actuellement je poursuis

les recherches sur les

corrélations

_angulaires

que

peuvent

présenter

les

photoélectrons

excités par des rayons X

monochro-matiques.

Les mesures sont difficiles à cause de la

faible

_longueur

des

_trajectoires

des

_électrons;

ceux-ci

sortant de l’atome avec une très faible

vitesse,

elles

Ce travail a été effectué au laboratoire de

Chimie-Physique.

Je ne saurais manquer

_d’exprimer

à M"e

Cau-chois,

directrice du Service et à M.

_Bauer,

directeur du

Laboratoire,

toute ma _{reconnaissance pour}

l’actif intérêt

_qu’ils

n’ont cessé de manifester envers ces recherches.

Je

_dois,

en _outre, remercier

_Albouy,

MM. Morand et Cüer _pour les nombreux conseils

qu’ils

n’ont cessé de me

_prodiguer.

Manuscrit reçu le 21 l mai _1951.

BIBLIOGRAPHIE.

[1] ALBOUY G. - C. R. Acad.

Sc., 1950, 230, 1351.

[2] CAUCHOIS Y. -

Thèse, Ann. de _{Physique, 1934, 11,} 315.

[2 bis] HULUBEI H. et CAUCHOIS _Y.-Disq. Mat. Phys., 1940,

1, 142.

[3] DILWORTH C. C., OCCHIALINI G. VERMAESEN L. - Bull.

Centre _Phys. Nucl., Bruxelles.

[4] AUGER P. - J. _Physique Rad., 1925, 6, 205.

[5] TSIEN S. T., MARTY C. et DREYFUS B., J. _Physique Rad.,

1947, 8, 269.

[6] TELLEZ-PLASENCIA H. et THÉRON P. 2014 Sc. et Ind.

Phot., 1950, 10, 361. [7] BLUM J. M. - C. R. Acad. Sc., 1949, 228, 918. [8] ZAJAC B. Ross M. A. S. - Nature, 1949, 164, 311.

[9] ALBOUY G., FARAGGI H., RIOU M. et TEILLAC J. - C. R.

Acad. _{Sc., 1949, 229, 435.}

[9 bis] ALBOUY G. et TEILLAC J. - C. R. Acad.

Sc., 1950, 230, 945; ibid., 1951, 232, 326. [10] HERTZ R. H. - Phys. Rev., 1949, 75, 478. [11] TELLEZ-PLASENCIA H. - J. Phys. Rad., 1949, 10, 14.

INTERACTION ENTRE

MATIÈRE

ET RAYONNEMENT AU VOISINAGE DE LA

_{RÉSONANCE OPTIQUE}

Par S. KICHENASSAMY.

Institut Henri Poincaré, Faculté des Sciences, Paris.

SOMMAIRE. - On propose une nouvelle _{interprétation} du terme _quadratique en _potentiel vecteur de

l’expression non relativiste de l’Hamiltonien d’interaction du système (électron + rayonnement) et

l’on montre que cela permet de _{prévoir théoriquement} les résultats expérimentaux de M. Lennuier obtenus en diffusion au _voisinage de la résonance _optique.

1. La théorie

_quantique

de la diffusion

_est

faite

en

_adoptant

_{pour hamiltonien d’interaction} du

système (électron

+

_{rayonnement) l’expression}

A cette

_{approximation}

newtonienne,

bien

légi-time

d’ailleurs,

et suivant

_{l’interprétation adoptée}

par M.

Heitler,

le terme linéaire en

_potentiel

vec-teur A rend

_compte

des transitions mettant en

_jeu

deux

_quanta

avec _{passage par} un état

intermé-diaire,

celui-ci différant des états initial et final par suite de

l’absorption

ou de l’émission d’un

quantum,

tandis que le terme

_quadratique

en A se

_rapporte

aux transitions _{directes pour}

_lesquelles

le nombre des

_quanta

varie de deux.

Or,

dans la théorie

_rigoureuse

relativiste,

l’hamil-tonien d’interaction étant essentiellement linéaire

en

_A,

« il ne

_peut

_y avoir de transition directe du

photon

d’une onde

_{plane à}

une autre onde

_plane

par interaction avec la matière ». Le terme

quadra-tique

doit donc être

_interprété

autrement : il

corres-pond

encore à des transitions mettant en

_jeu

deux

quanta

« à la fois _»; mais cette dernière

_expression

doit être

_comprise,

_compte

tenu de la

4e

relation

d’incertitude,

c’est-à-dire que le

processus

global

peut

être

_décomposé

en deux autres « simultanés »,

chacun d’eux ne mettant en

_jeu

cette fois

_qu’un

seul

_quantum,

et

_implique

le _{passage par} un état

intermédiaire

virtuel,

au sens de la

_Mécanique

ondulatoire,

ces états

_pouvant

être des états

sta-tionnaires dans le cas d’un électron soumis à un

champ

permanent

ou des états

_{d’énergie négative}

dans’le

cas d’un électron

libre;

nous _pensons, en

outre,

qu’il

faut

_distinguer

_{le processus}

correspon-dant au terme

quadratique

en A de celui

corres-pondant

au terme linéaire en liant cette « simul-tanéité » à une

_{complète indépendance}

des pro-cessus

_composants

_et,

_par

_suite,

à l’incohérence éventuelle des ondes incidente et

diffusée;

nous aurons _{d’ailleurs l’occasion de remarquer que, dans}