Le rayonnement Gamma du radium. Nombre de quanta émis. Absorption interne

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Le rayonnement Gamma du radium. Nombre de quanta

émis. Absorption interne

E. Stahel, W. Johner

To cite this version:

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

1

ET

LE

RADIUM

LE

RAYONNEMENT

GAMMA DU RADIUM.

NOMBRE DE

_{QUANTA ÉMIS.}

ABSORPTION

INTERNE.

Par E. STAHEL et W. JOHNER.

(Centre

des Tumeurs de l’Université Libre de

_Bruxelles).

Sommaire. 2014 En se basant sur des mesures _{ionométriques} faites à l’aide d’une chambre d’ionisation

appropriée (remplie de _CH3I à la _pression d’une _{atmosphère),} on _{détermine le nombre de rayons 03B3 émis par}

le radium et le nombre de quanta du _{rayonnement caractéristique} K _{excité par l’absorption} interne des

rayons 03B3. On trouve _{qu’il y} a émission de 1,18 quanta 03B3 et de _{0,35 quanta} K sur 100 atomes de Ra

décom-posés. On déduit de ces valeurs :

a) Que 1,74 pour 100 des atomes décomposés sont excités : la _composante de la structure fine des rayons 03B1 du Ra devrait donc avoir cette intensité par _rapport à la raie principale; l’ordre de _grandeur est

confirmé par des mesures récentes de Rosenblum.

b) Que le coefficient d’absorption interne du niveau K est _égal à _0,27; ce résultat est en bon accord

avec la valeur _{théorique prévue} par Taylor et Mott

_pour

le cas d’un _rayonnement

_{quadripolaire.}

En outre on trouve que le coefficient d’absorption d’un rayonnement 03B3 de 03BB = _{0,065 Â est de}

03BCPt = 21 cm-1.

SERIB VII.

-

TOME V.

N° 3.

MARS

1934.

1. Introduction.

La

_{désintégration}

_{par rayon a}

_{s’accompagne}

souvent de l’émission d’un

_rayonnement

_-j. L’étude de

_l’énergie

des

_{rayons ~ photoélectriques}

_{excités par celui-ci dans}

les atomes émetteurs mêmes a

_prouvé

_que l’émission

du rayon y se fait

_après

la transformation de l’atome

(L.

Meitner).

En effet

_l’énergie

des

_{rayons fi}

secondaires,

déterminée par

l’équation :

fli

=

/~ 2013

EK, /~

etc.

correspond

aux travaux

d’arrachement

_L’L,

etc. de

l’atome

_décomposé

et non à ceux de l’atome avant sa

décomposition.

Ce fait a

_{suggéré l’hypothèse}

_{que l’émission d’un}

rayon a

_peut

laisser _{le noyau dans} un état excité. Le retour à l’état normal se fait alors avec émission d’un

rayon y.

Gamow

₍₁₎

a associé ces _{rayons j’ à la structure fine}

des rayons a découverte par Rosenblum

(~’). Il

_explique

ces

_phénomènes

de la

façon

suivante : les rayons x

quittent

généralement

l’atome avec une

_énergie

corres-pondant

au niveau

_{énergétique}

_qu’ils

_occupent

dans le noyau

(groupe principal

des rayons

a) ;

il _arrive cepen-dant

_{parfois qu’une partie j. Eu.}

de

_l’énergie

_de

la

parti-cule ce est transformée en

_énergie

_{d’excitation du noyau;}

cette

_énergie

d’excitation

_réapparaît

sous forme d’un (1) G. GAMOW, Nature, 1930, 126. 397.

(2) S. _HOSENBLCM, J. _Phys., 1930 _{(7), 4,} 438.

rayon ^~ au moment où _{le noyau} revient à son état nor·

mal. Si cette

_hypothèse

est

_exacte,

on doit

_avoir,

dans le cas

_simple

où il

_n’y

a

_qu’un

seul niveau excité :

Îtv = d ~’«

(1)

et _{li~, ~} /1«anornlaux

₍₂₎

c’est-à-dire _que

_l’énergie

du _{rayon ;} est

_égale

à la

dif-férence A

E«

et que le nombre des rayons y est

égal

au

nombre des rayons a anormaux.

Les

_phénomènes

se

_{compliquent généralement}

du

fait

_qu’il

_y a

_plusieurs

niveaux

_{d’excitation,}

_{et par}

conséquent

plusieurs

composantes

anormales dans le

spectre

des rayons a. On a

_cependant

trouvé d’excel-lentes confirmations de

_{l’équation}

₍₁₎

dans le cas du

Par, du

Ra Ac,

de l’Ac.V et du

_ThC’;

_{l’équation (2)}

n’a pas encore _{pu être vérifiée de}

_façon

_précise.

L’objet

de ce travail est de déterminer le nombre des

quanta"’(

émis dans le cas du _{radium. Ce corps} a été choisi parce

qu’il

émet un

_{rayonnement y}

monochro-matique (A

=

65,2

U

X)

et

répond

de ce fait au cas

simple

des

_équations

₍₁₎

et

_(2).

2. Partie

_{expérimentale.}

1.

_Principe

des mesures. - On détermine le courant d’ionisation

_produit

_{par les rayons y} du Ra

Cy-Ra)

dans une chambre d’ionisation irradiée sous

un

_angle

solide déterminé. Un en déduit le nombre de

98

rayons ,, émis par atome

désintégré

en tenant

_compte

de la

_longueur

d’onde des radiations

incidentes,

de la fraction du

_rayonnement

absorbée dans la chambre

d’ionisation,

de

_l’énergie

nécessaire pour

produire

une

paire

d’ions dans

CHJI

et de la

_quantité

de Ra contenue dans la source.

La mesure se

_complique

du fait _{que la}

_préparation

de Ra _{n’émet pas seulement} ce

_rayonnement

_{y Ra qui}

nous

_intéresse,

mais encore :

1. Le

_{rayonnement A,}

excité dans l’atome

_décomposé

(radon)

par

absorption

interne des rayons y; nous lc

désignerons

par le

symbole

K-Rn.

2. Le

_{rayonnement y}

_{des corps de}

_{décomposition,}

no-tamment celui du ce dernier

_peut

être réduit

dans de fortes

_proportions

à condition d’extraire l’éma-nation de Ra immédiatement avant

_{l’expérience,}

mais il en subsiste

_toujours

des

_{quantités comparables à}

l’in-tensité du

_rayonnement

_{y émis par le radium lui-même.} Les coefficients

_{d’absorption}

de ces _trois

rayonne-ments étant

_{clifférents,}

on

_peut

déterminer

_{l’importance}

relative de chacune des

_composantes

en

_analysant

les courbes

_{d’absorption}

du

_rayonnement

total obtenues

au _{moyen de filtres}

_appropriés.

2.

_Technique

de mesure. -

_{Appareillage.}

-a)

Chambre d’ionisation. - Le

rayonnement

y-Ra

étant peu absorbé par

l’air,

nous avons utilisé une

chambre d’ionisation

_remplie

d’iodure de

_méthyle

_(’)

(fig.

1),

à la

_pression

de saturation de 1

atm.,

ce

_qui

Fig. 1. - Chambre d’ionisation à

CH31.

correspond

à une

_{ten1 péralure}

de 42D 5. Cette

tempéra-ture est réalisée au _moyen d’un

_dispositif

_électrique

et _{contrôlée par} un

couple thermoélectrique.

La

pres-sion est vérifiée à l’aide d’un manomètre

_métallique

placé

à l’intérieur de la cambre.

La

_paroi

de la chambre est reliée à la terre. Une des électrodes est constituée par un

_grillage

en fil

métal-lique

fin tendu à 2 cin de distance de la

_{paroi ;}

l’autre

électrode est un tube en aluminium mince relié à

l’élec-tromètre. Une tension de 300 volts est maintenue entre () E STAHEL et G. _Sizoo, . _{1930, 66,} p. 741.

les deux électrodes. L’isolement oe l’antenne doit être fait en

_quart£,

l’ambre étant

_{attaque par}

l’iodure de

méthyle.

La sensibilité de l’électromètre est de 50 mm

par volt, et la

capacité

du

système

antenne électromètre de

20,9

cm.

b)

Source

de

_{rayonnement. -}

Pour éliminer le

dépôt

actif,

nous avons

_adopté

la

technique

suivante : -. on fait barboter la solution une

_première

fois la veille de

_{l’expérience,}

une deuxième fois

_cinq

heures avant

les mesures et finalement de

façon

continue

_pendant

les trois dernières heures.

_{Théoriquement}

on doit

par-venir ainsi à éliminer le

_dépôt

actif

_jusqu’à

concurrence

de

_0,5

_{pour 1000 de} sa

_{quantité d’équilibre ;}

nous ne sommes _{pas parvenus à atteindre cette}

limite,

proba-blement parce que le

barbotage

n’enlève _pas

complète-ment le radon.

La solution de bromure de Ra est contenue dans un

godet

de verre.

_{L’expérience}

a montré

_qu’il

_{n’est pas}

possible

de chasser l’émanation _par un

_barbotage

dais le

_récipient

de mesure

_même;

en

_effet,

une

_petite

quan-tité de Ra se

_déposée

sur la

_paroi

de verre et

_échappe

ainsi à la

_{purification.}

Pour obvier à cet

_{inconvénient,}

nous laissons la solution dans un

_{récipient spécial}

per-mettant de chasser _{l’émnation par}

_barbotage,

_le

trans-vasernent dans le

_godet

de mesure se fait au début

même de

_{Inexpérience.}

Dans les conditions de nos

_expériences

le

_dépôt

actif

de

_longue

_durée,

RaD et

_RaG’,

nc

_pouvait

pas

nous

gêner ;

en effet le radium que nous utilisions était

_âgé

de moins d’un an et ne contenait donc

pas

plus

que 3 pour 100 de la

quantité

d’équilibre

de RaD

₊

Le RaD

₍₁₎

n’émet que 3

quanta

de _{rayons y par} 100 atomes

_{décomposés,}

le RaE

_{1’) n’en}

émet _que

0,6 :

l’influence de ces

rayonne-ments est donc

_{négligeable.}

c)

Filtres

_{d’absorption. -}

Pour

ana-lyser

le

_rayounement

_{hétérogène}

émis par

la source

radio-active,

nous avons établi

des courbes

_{d’absorption.}

Dans ce but

nous avons du choisir comme filtre un

élément lourd

_ayant

un coefficient

d’ab-sorption

distinct pour chacune âes trois

composantes

du

_rayonnement

étudié. Le

plomb

n’est _pas utilisable _pour

_séparer

le y-Ra

du sa limite

_{d’absorption}

du niveau 7~ se trouvant entre les lon-gueurs d’onde de ces deux

_{rayonnements;}

les

coeffi-ciments sont _{donc presque les mêmes. Nous}

avons

_employé

le

_platine

_pour

_lequel

ces deux

coeffi-cients sont dans le

_rapport

1 :

8,

la limite

_{d’absorption}

li étant située

_juste

au-dessus de la

_longueur

d’onde du

rayonnement

K du Rn.

Les

courbes

_{d’absorption}

dans le

_platine

_permettent

également

de

_séparer

le

_rayonnement

du

_dépôt

actif

Ra

_(B

_-~

_C)

à cause de sa

_{plus grande}

dureté. On

(1) E. S1AHEL et G. luc, cil.

obtient sa courbe

_{d’absorption}

en utilisant une solu-tion vieille de

_{quelques jours.}

Le

_rayonnement

_y

_peut

alors être considéré comme

_{correspondant}

à l’état

d’équilibre

et les

_rayonnements

_y-Ra

et ne

repré-sentent

_{plus qu’une}

correction de

1,6

pour 100 de son

intensité totale.

Les mesures étant effectuées

_quelques

minutes

_après

le

_barbotage,

il faudra tenir

_compte

du fait que, durant les

_premières

heures,

le RaB sc

_régéuère

en _{excès par}

rapport

au RaC. Il en résulte une

_petite

correction

_qui

peut

être déterminée facilement.

3. Mesures.- - Le Ra

_(li

-f-

(’)

se

_{régénérant}

dans

la

_solution,

il faut mesurer le

_rayonnement

immédia-tement

_après

_barbotage.

Nous avons

_cependant

_pu faire.

des mesures

_pendant

une durée de 3

_heures;

l’in-fluence du

_{Ra (B}

₊

₍₁₎

formé

_pendant

ce

_laps

de

_tcmps

est assez faible.

Nous avons établi trois courbes

_{d’absorption}

du

rayonnement

y-Ra.

Une

_quatrième

courbe se

rap-porte

à une mesure faite

_quatre

_{jours après}

barbo-tage

et

_correspond

_par

_conséquent

au

_rayonnement

émis par le Ra

_(f~

_-~-

_C).

Le tableau 1

donne,

pour ces

quatre

courbes,

les courants mesurés

après

correction

de l’ionisation

_{spontanée. Chaque}

valeur du tableau

correspond

à la moyenne de deux mesures

_symétriques

par

rapport

au

_temps

_moycn de la série. TABLEAU 1. - Courbes

clu

_rayonnement

total.

Le

_rayonnement

_{correspondant}

à ces courbes

d’ab-sorption

est

_complexe.

Il

_comprend

une

_proportion

importante

de rayons durs

puisque,

après

passage à travers

_0,5

mm Pt et

_3,0

mm

Pb,

il subsiste encore

40 pour 100 de l’ionisation initiale. Les

rayonnements

--Ra et

K-Rn étant

_{complètement}

_{absorbes par} un

tel

filtre,

cette ionisation résiduelle est due

unique-ment au Ra

( I~

-~.- ~’).

Or nous connaissons la courbe

d’absorption

de ce

_rayonnement

_{par les} mesures faites

avec le Ra « vieilli »

_(courbe

IV,

tableau

I).

En

extra-polant

suivant la courbe IV l’intensité de ce

rayonne-ment à

_partir

de la valeur mesurée

_après

_{passage à} travers

_0,5

mm Pt

_{-~- 3}

mm Pb

_{(derniers points}

mesurés des courbes

I,

II et

_III),

on

_peut

_{établir par}

différence les courbes

_{d’absorption}

due exclusivement

aux

_{rayonnements y-Ra}

et K-Rn. Les résultats de ces

calculs sont

_rapportés

dans le tableau II.

Dans l’établissement des résultats

définitifs,

nous

avons fait intervenir

_quelques

corrections,

d’ailleurs peu

importantes

et n’entraînant _{pas de}

_changement

appréciable

dans le résultat final :

c~)

La courbe

_{d’absorption}

IV ne

_correspond

_pas

exclusivement au Ra

_(Il

_{+ 1’,> ;}

la source continue à

émettre" le

rayonnement

L y-Ra

dont

_{l’importance}

rela-tive

_correspond

à environ 2 _{pour 100 du}

_rayonnement

total

_(cf.

tableau

_{I) ;}

on

_peut

t établir la courbe exacte par

approximations

successives ;

b)

Les trois courbes

_{d’absorption}

du

_rayonnement

y-Ra

+

A7-Rii obtenues à

_partir

des courbes

1,

II et III ne sont _{pas exactement}

_identiques

mais

présen-tent des variations. Une

_partie

de _{celles-ci n’est pas}

systématique

et

_provient

essentiellement de la

_position

légèrement

variable des filtres. D’autres variations sont

systélnatiques

et

_augmentent

avec

l’àge

de la solution.

Cet accroissement est dû au fait _que,

_pendant

les

pre-mières heures

_qui

suivent le

_barbotage,

le RaB formé

est en excès _par

_rapport

au

_{Ra l’;}

le

_{rayonnement y}

du

RaB étant assez mou s’additionne dans nos mesures au

y-Ra.

Cet excès de RaB

_peut

être calculé à

_partir

des lois de transformation _{des corps}

_{radio-actifs ;}

_pour

une

_préparation

dont

_l’àge

_correspond

à nos

condi-tions

_{expérimentales}

lors de l’établissement des trois

courbes,

on trouve des valeurs

_qui

sont dans _{le ~}

rap-port 1 :

5,3 : 7,3.

Or si nous

_soustrayons

des

inten-sités initiales

_{respectivement}

_{1, 7 ; 9,0}

et

_1~~,~

_{pour cent}

(corrections qui

sont dans le

_rapport

1 :

5,

3 :

_{7, 3),}

nous

trouvons des valeurs constantes. On

_peut

calculer d’autre

_part

_{que l’ordre de}

_grandeur

de ces corrections

est exact. Ce résultat montre que notre

interprétation

du rôle du RaB est

_justifiée.

Nous avons _par

consé-quent

appliqué

cette correction à tous les

points

mesu-rés,

ce

_qui

nous donne les valeurs

_rapportées

dans le

tableau II.

Pour

_analyser

les courbes

_{d’absorption}

du tableau

II,

nous avons utilisé la

_{représentation logarithmique}

(fig. ~).

Un remarque immédiatement que le rayonne-ment renferme au moins deux

_composantes.

La

_plus

dure

_(;-Ra)

est

_{représentée}

_{par la} droite

_passant

par les derniers

points

de la

_courbe;

cette

droite,

extrapolée

jusqu’au

zéro des

_abcisses,

détermine la

proportion

de

_;-Ra

dans le

_rayonnement

total. Les différences existant au début entre la courbe mesurée et la courbe

_{exponentielle correspondant}

à cette droite

donnent une seconde

_{composante ;}

en

effet,

représen-tées

_également

sous forme

_{logarithmique,}

elles se

pla-cent assez bien sur une nouvelle

droite;

nous

inter-prétons

cette

_composante

comme étant le

_rayonnement

100

culer les coefficients

d’absorption

des _deux

compo-santes ;

le tableau III résume les résultats obtenus.

TABLEAU II. - Courbes

d’absoîplloîi

dit

_rayonnement

_"(-Ra

₊

K-Rn dans le

_platine.

Contrôlons si les coefficients

_{d’absorption}

trouvés

correspondent

bien à ceux attribués aux

_longueurs

d’onde de ces

_{rayonnements.}

Les Critical Tables

Fig. 2. - Courbes d’absorption du

rayonnement du radium. Courbe 1 : _{Rayonnement y-Ra} + K Rn.

Courbe II : _Rayonnement lt Rn. (L"échelle des _log. est diminuée dans le rapport 2 : 1.)

donnent pour le

(A

= 0,lsi ~) _{¡J.Pt == lô2}

nos mesures donnent 159 cm-’. Pour la

_longueur

d’onde de

_y-Ra,

n’existe pas de mesure

_directe;

afin de déterminer

_{approximativement}

le avons

ap-pliquéune

formule

_empirique

de

_{Gray(’)quinous donne}

=

_{2Ô,5 ;}

_la valeur

_{expérimentale}

est ~t cm-1. La concordance de ces valseurs est meilleure que ce _que

l’on

_pouvait

_espérer,

étant donné le

_degré

de

_précision

des mesures et des

_{calculs ;}

elle

_justifie

notre

_façon

d’interpréter

les deux

_composantes

du

_rayonnement.

(1) L. H. GRAY, Proc. Catiibr. Phil. Soc., 1931, 27,103.

TABLEAU I1L

3. Détermination du

nombre de

_quanta

du

_rayonnement.

1. Calcul des

grandeurs

intervenant dans la

détermination du nombre des

_{quanta. -}

Con-naissant le courant d’ionisation

_produit

dans la

cham-bre

_{par les}

deux

_composantes,

nous _pouvons en déduire

le nombre de

_quanta

émis.

Soit : X le nombre de

_quanta

émis _{par atome}

désin-tégré ;

N le nombre d’atomes de Ra

_{désintégrés}

_par

seconde ; E’,, l’énergie

d’un

_{quantum émis ;}

_l’énergie

nécessaire pour

produire

une

_paire

d’ions dans l’iodure

’

de

_méthyle;

e la

charge

d’un

ion

(i, 77 .

u. e.

_s.);

w

_l’angle

solide

_{d’utilisation ; a}

la fraction _du

rayonne-ment incident absorbée dans la chambre

_{d’ionisation;}

b la fraction du

_rayonnement

y absorbée avant d’arriver

à la

chambre

_{d’ionisation ; i}

le courant d’ionisation

mesuré en unités

_{électrostatiques.}

On a :

a)

Détermination de a

_(fraction

du

_rayonnement

absorbée dans la chambre

_{d’ionisation).}

- On

déter-mine d’abord

_{l’absorption}

brute,

c’est-à-dire la quan-tité totale

_d’énergie

enlevée au

_rayonnement

dans la chambre

d’ionisation;

on en déduit la fraction utilisée

en calculant les

_pertes

_{par réémission et par diffusion.} Dans le domaine des rayons X durs et des rayons y,

les coefficients

_{d’absorption}

sont mal connus; les

indi-cations

_{expérimentales}

et les formules

_empiriques

ou

théoriques

ne _{concordent pas. Nous} avons

_adopté

les valeurs données par les lnt.

_Crit.,

Tables

(t.

VI,

p.

14)

et nous les avons

_{extrapolées jusqu’à ),}

=

0,0652

_~. On

trouve ainsi pour les trois éléments constituant la molécule de

_CH3I.

(les

calculs sont faits pour une _{vapeur fictive de}

CH3I

Le coefficient

total

se _{compose de}

_{l’absorption}

pho-toélectrique T

et de

_{l’absorption}

_par effet

_{COlnpton Ci :}

{jL== ï

+

c. Le coefficient c se _{compose de crs’} relatif au

_rayonnement

diffusé et _(ja’ se

_rapportant

aux

élec-trons _{de recul : c = cs}

₊

_{c~. Ces} coefficients c

_peuvent

être calculés à l’aide des formules de Klein et

Nishina ;

pour

CHJ

(760

mm

_Hg

et

_0°)

on trouve :

L’absorption

photoélectrique

est donc

_égale

à :

La chambre d’ionisation a une

_{profondeur L égale à}

39,3

cm, la fraction du

rayonnement

absorbée

(absorp-tion

_brute)

est donc :

En introduisant les valeurs de °c et des ci

_indiquées

précédemment,

on voit que

_{l’absorption}

_{totale q}

se

répartit

comme suit :

Une fraction seulement de cette

_énergie,

enlevée au

faisceau des rayons y durant la traversée de la

chambre,

est _{réellement utilisée pour ioniser le gaz.} Une

_partie

est réémise soit sous forme de

_rayonnement

caracté-ristique

de

l’iode,

soit sous forme de _{rayons i,}

_diffusés

par effet

Compton.

Ces radiations sont suffisamment

pénétrantes

pour

pouvoir

sortir de la chambre

d’ioni-sation ;

les autres rayons secondaires

(rayonnement

caractéristique

L,

électrons

_{photo-électriques}

et de

recul)

sont réabsorbés

_{complètement}

et utilisés

inté-gralement

pour ioniser le gaz. Un calcul

simple

montre

que le

rayonnement

h’ de l’iode donne lieu à un déficit de

5,8

pour 100

seulement,

tandis que le

rayonnement

de diffusion

_Compton

_{sort presque} en totalité de la

chambre d’ionisation

_(93,3

pour

100).

En

_résumé,

_{l’absorption}

vraie se _{compose de :}

Ce calcul a _{été effectué pour de la vapeur d’iodure de}

méthyle

à 1 atm. et 0B A une

_température

de

_42°5,

l’absorptim

dans la chambre d’ionisation est moindre

et se calcule en tenant

_compte

_uniquement

du

_rapport

des _{densités des gaz. Dans} nos conditions

_{d’expérience,}

on trouve _que nous absorbons

du

_rayonnement

incident c’est-à-dire _que l’on

a :

_{a =:: 0,0905}

Un calcul

_analogue,

_{fait pour le}

_{rayonnement A-Rn,}

montre que

39,7

pour 100 de celui-ci sont absorbés.

b)

Détermination de b

_{(absorption extérieure).}

-Avant de

_pénétrer

dans la chambre

d’ionisation,

le

rayonnement

-~-Ra

est affaibli _{par passage à} travers

différentes substances :

_{l’absorption}

dans la solution radioactive même le réduit de

1~,‘~

pour

100 ;

la

_paroi

de verre

_(épaisseur

_1,2

_mm)

et la fenêtre de la

chambre

₍₁

mm

_Al)

absorbent

_{respectivement}

_3,4

et

3,~)

pour

100; enfin,

avant de

_parvenir

dans la zone

d’ionisation

_utile,

le

_rayonnement

doit traverser une

couche d’iodure de

_méthyle

de 6 cm

_{d’épaisseur,}

_{et y}

subit une

_absorption

_{de 5 pour 100.}

_{L’absorption}

exté-rieure réduit donc le

_rayonnement

de

19,6

pour 1U0 c’est-à=dire

_(1-

_b)

=

0,804

Un calcul

_analogue,

fait _pour le

_rayonnement

_h’,

donne une valeur de

_{l’absorption}

extérieure

_égale

à

31,~

pour 100.

c)

Détermination du

_potentiel

d’ionisation

_Ei.

-D’après

Barkla

_(1),

_l’énergie

nécessaire _pour

_produire

une

_paire

d’ions dans l’iodure de

_méthyle

est

_égale

à

~~~, 8

eV.

d)

Détermination de w

(angle

solide

_{d’utilisation).}

La source radio-active n’étant pas

ponctuelle,

nous

avons calculé un

_angle

solide moyen. Le

_rapport

entre

l’angle

utilisé et 4’Tt est

_égal

à

e)

Détermination de

_E;

(énergie

d’un

_quantum

émis).

-

L’énergie transportée

par un

_quantum

de

rayonnement

y-Ra

est

_égale

à 189 000 eV

_(Meitner),

tandis que

l’énergie

de h’-Rn est

_égale

à 81 600 eV.

f)

Détermination de

_(nombre

d’atomes de Ra

désintégrés

par

seconde) :

La

_quantité

de radium uti-lisée a été trouvée

_égale

à

1,89

_mg

_(mesure

faite avec la

solution

_âgée

de

_quelques

_mois),

_par

_comparaison

avec les étalons de l’Institut de Mesure des

Subs-tances Radioactives de l’Université de Bruxelles. On sait que,

pour 1

mg de

Ra,

il se

_produit

3,7Z.

10’

désintégrations

d’atomes par seconde. On a donc :

7 .O:~ .107 atomes

_décomposés

_{par seconde.}

g)

Détermination

de i

_(courant

d’ionisation).

-La

capacité

du

_système

étant de

20,9 cm,

les courants

d’ionisation,

exprimés

en unités

_statiques,

sont

égaux

à

(1) C. G. BARKLA et A. I. PHILPOT, Phïl.

_Alag.,

_{1913, 25,} 832.

102

?. Résultat des calculs. -- Ces données

permet-tent de calculer le nombre de

_quanta

_{émis pour} les

rayonnements

y-Ra

et h’-Rn

_lorsque

100 atomes sont

désintégrés :

atomes

_{désintégrés,}

_{il y} a donc

de

1, 18

quanta

y-Ra

et

_~,.a5

_quanta

K-Rn.

3.

_Degré

de

_précision

du résultat obtenu. -Examinons

_quelles

sont les diverses causes d’erreur

pouvant

s’introduire dans nos mesures :

a)

Nous avons calculé le coefficient

_{d’absorption}

de la radiation A --. 0.0652 À _{dans l’iode par}

extrapola-tion à

_partir

des coefficients

_indiqués

_{par les Int.} G’rit. Tables. Si des mesures directes montrent que ce

coef-ficient est inexact, il faudra

_apporter

une correction

correspondante

à nos calculs. Nous nous _{proposons de}

faire ultérieurement une détermination de ce coefficient

au _{moyen de}

_l’appareil

même utilisé au cours du

pré-sent travail.

b)Laquantitéderadium

est mesurée à,1 pour 100

_près.

.

c)

La _{distance moyenne du}

_godet

à la fenêtre étant de

~),2

cm, une erreur de ~1 mm dans la mesure de cette

distance entraîne une incertitude de 2 _pour 100 dans

l’évaluation de

_l’angle

solide. Un

_{déplacements}

latéral

de la source de 1 mm

_produit

une variation de

1 _pour 100 de

_l’angle

solide.

.

d)

L’ouverture du

diaphragme

est connue avec une

précision

de 2 pour 100.

e)

La

_profondeur

de la chambre

_peut

être déterminée

à 1 pour ~100

près.

f )

Le

_remplissage

de la, chambre d’ionisation s’est effectué à -1~)O environ et la

_température

n’a été ramenée à

42,~)o

qu’au

moment de

_{l’expérience ;}

on

_peut

donc _{considérer que la}

_pression

de vapeur est connue à

3 pour 100

près

en admettant une incertitude de 1° dans le contrôle par

couple thermo-électrique.

,q)

L’absorption

extérieure donne lieu à un déficit d’environ 20 pour

100;

même si les erreurs dans sa

détermination

_atteignaient

10 pour 100 cela

n’entraî-nerait

_{que 2}

pour 100 d’incertitude dans le résultat final.

h)

La

_capacité

et la sensibilité de

_l’appareil

de

mesure sont

_{respectivement}

déterminées à .2 et à 1 pour 100

près.

i)

Dans

_{l’interprétation}

de nos courbes

_{d’absorption,}

la détermination de l’intensité des

_{rayonnements peut}

donner lieu à une erreur dont l’ordre de

_grandeur

_peut

être évaluée

_{approximativelnent}

_{à 3 pour} 100 _pour

,,,-Ra

et à _{10 pour 100 pour} Ii Rn.

Nous admettons donc une erreur maximum

_possible

de _{20 pour 100 pour}

_{"(-Ra et}

_{de 25 pour} 100 _pour K-Rn .

L’erreur

_probable

doit être notablement inférieure à

ces valeurs.

4. Discussion.

Les résultats

_{expérimentaux}

nous conduisent à admettre que, lors de la

décomposition

de 100

atoines,

il y a émission de

_î/i8

_quantum

_{y Ra}

et

_{0,3J quantum}

h’-Rn. _{Nous pouvons} en tirer

_plusieurs

conclusions. 1. Nombre d’atomes excités lors de la

décom-position

de Ra. - Le nombre total d’atomes excités

estégal

au _{nombre des rayons}

_émis,

_majoré

du nombre des rayons

ayant

subi I’ (

_absorption

interne o.

L’im-portance

de celle-ci

_peut

être déterminée à

_partir

du nombre des

_quanta

K : on sait en

_effet,

_d’après

les recherches de

_Compton

et

_{Auger (’ ),}

_{que le} « rendement

de _{fluorescence pour les atomes lourds est d’environ} 75 pour

100;

si par

conséquent

on observe

_quanta,

c’est

_qu’il

_y a eu excitations du niveau K.

L’ah-sorption

du niveau Ii

_correspond

environ aux

a;6e

de

l’absorption

totale _{Nous pouvons} en déduire

que le nombre total des

absorptions

internes est

_égal

à :

Sachant en _{outre que le nombre des rayons y}

_qui

quittent

l’atome est

_égal

_{à n.~}

=

0,0i 18

on en conclut

que le nombre des atomes excités est :

Lorsque

100 atomes se

_{décomposent,}

_{il y} en a donc

1,74 qui

sont excités.

_D’après

la théorie de

Gamow,

il faudrait par

conséquent

trouver _que

_1,74

_{pour 100 des}

ravons x émis par le Ra ont un _{parcours anormal.}

Ro-semblum

_(j),

en _{étudiant la structure fine des rayons et}

du

_{Ra, a}

effectivement trouvé une

_composante

dont l’intensité

_{représente quelques}

centièmes de l’intensité

(1) P. AUGER, J. _{P/n/s., 1925, 6,} 203; A. H. COMPTO.X, 1929, 8, 961.

(2) E. Thèse _L:psala, 1928.

103

de la raie

_principale.

_{Il semble donc y avoir accord}

approximatif

entre _{le nombre des rayons}

_{;~ et}

celui des rayons a _anormaux, mais il faudrait

_pouvoir

_dispoer

de mesures

_{plus précises}

concernant cette structure

fine avant d’affirmer

_qu’il

_y a concordance

_complète.

2. Nombre de

_{rayons JS}

secondaires _{émis par} le Ra. - Si on

_ajoute

aux

_{rayons [1}

_secondaires

pro-duits par

l’absorption

interne des rayons y, le nomhre des « électrons tertiaires »

_(effet

_{Auger), on}

trouve

_qu’il

y a _{par 100 atomes}

_décomposés

environ 0, i

_{rayons ~}

émis.

L’un de nous

₍₁₎

a déterminé directement ce nombre

en

_comptant

les

_{rayons (3}

_{émis par le}

Ra,

et a trouvé environ 5

_{pour 100.}

Cette valeur ne _{concorde pas} avec

les résultats obtenus dans le travail actuel, L’erreur

possible

que nous admettons ne _{devant pas}

_dépasser

20 pour

100,

il

faudrait,

pour

expliquer

cette

discor-dance,

admettre que le Ra émet encore un

rayonne-ment p

autre que celui

correspondant à l’absorption

interne du

_rayonnement

_y, ce

_qui

_{est peu}

_{probable ;}

on

peut

également

chercher la cause d’erreur dans une

impureté

radioactive contenue dans le radium utilisé pour

compter

les rayons

~.

De nouvelles

_expériences

doivent être faites en vue d’éclat rcir ce

_point.

3.

_Absorption

_{interne des rayons. - Soit Uo le} nombre d’atomes

_{excités, ïi’,.}

le nombre des _{rayons y}

émis, a

le coefficient

_{d’absorption}

interne

total, aK, ~

les coefficients

_{d’absorption}

interne

_partiels,

on a : :

Fig. 3. -

Comparaison de la valeur _{expérimentale} du coeffi-cient d’absorption interne avec les courbes _{théoriques pour}

. des rayonnements d’un dipole ou d’llll _quadrupole.

En introduisant les valeurs

trouvées,

on arrive à

(~) E. STÀIIEL, C. R., 1932, 1Q4, Î3OS,

d’où : x = 0,; ~ 2 _et

x~- =-

_0,27.

Ces valeurs

_peuvent

être

_rapprochées

du calcul

théo-rique

de

_{l’absorption}

interne fait par

Taylor

et Mott

_(’)

et

par Hulme

(2).

Ces auteurs trouvent que

l’absorption

interne est _{différente suivant que l’on admet que le}

rayonnement

,,, émis

correspond

à un

_dipûle

ou à un

quadripôle;

dans le

_premier

_{cas, le nombre}

_quantique

interne devrait

_changer

de

_{ri: 1 ;}

dans le deuxième cas,

on

_{aurait 3 ,1’}

d= 2 ou 0.

Nous

_{reproduisons (fig. 3)}

une

_figure

extraite d’un

travail de

_Taylor

et Mott montrant le résultat des cal-culs. On voit que

l’absorption

interne observée pour le Ra se

_place

très

_près

de la courbe du

_quadripôle.

On est donc en droit _{d’affirmer que le}

rayonnement

y du

Ra est un

_rayonnement

_{quadripolaire}

_{et que les deux}

niveaux

nucléaires

_{correspondant}

à ce _{passage ont} un

_égal

à ± 2 ou à zéro.

Dans un travail

_récent,

_Taylor

et

_{M olt jfl )}

ont

_apporté

à leurs calculs

_quelques

corrections

_qui

modifient

légèrement

les résultats dans le domaine des _{rayons y} de

_grandes

_longueurs

d’onde. Le

_professeur

Mott a eu

l’amabilité de nous

_{cOffilnuniquer}

_{que, dans le} cas du

rayonnement

y du radium

(Z =

88,

A

= 0,06~

lv)

l’em-ploi

de ces formules donne comme valeur la

_plus

pro-bable pour

l’absorption

interne du niveau li : aK=

0,23.

L’accord avec notre valeur

_{expérimentale}

_0,27)

est satisfaisant. Cette concordance est d’autant

_plus

remarquable

que les rayons y émis par le RaB et le

ThB,

tout en

_ayant

des

_longueurs

d’onde

voisines,

ont fourni des valeurs

_{expérimentales}

de

_{l’absorption}

interne

_qui

sont environ 70 _pour 100

_{plus grandes}

_que

les données

_théoriques.

5. Conclusion.

Nous arrivons donc au _{résultat que le}

_rayonnement

_y

du radium est un

_{rayonnement quadripolaire,}

_que son

intensité est de

_{1,2 quanta}

émis pour 100 atomes

décomposés

et que

l’absorption

interne =

_0,27)

correspond

à peu

près

aux valeurs

_prédites

_{par la}

théorie de

_Taylor

et Mott.

En outre nous avons _{trouvé que le coefficient}

d’absorption

dans le

_platine

d’un

_{rayonnement y}

de A =

0,065 À

est de = 21 cln-l.

Ce travail a _{pu être réalisé}

_grâce

à un subside accordé

au Centre des Tumeurs due 1 Université de Bruxelles

par la Commission du Radium de la Fondation Uni-versitaire à

_laquelle

nous adressons tous nos

remer-ciements.

(1) H. M. ÏAYLOR et MOTT. l’roc.

_Roy.

Sor., 193,-1,138 A, 665.

(2) HULMB, Proc. _{Roy. Son.,} 1932, 138 A, 643.