HAL Id: jpa-00242183
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Submitted on 1 Jan 1906
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Sur l’ionisation produite par les rayons α
Howard L. Bronson
To cite this version:
Howard L. Bronson. Sur l’ionisation produite par les rayonsα. Radium (Paris), 1906, 3 (6), pp.181- 183. �10.1051/radium:0190600306018101�. �jpa-00242183�
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thorium en équilibre radioactif. Le thorium X donne le parcours 5 cm. 7, et l’émanation du thorium, pour
laquelle on a été obligé d’employer une méthode de scintillations, le parcours 5,5 cm. Les parcours des rayions a émis par le thorium et ses produits sont réu-
nis dans le tableau ci-contre, ou l’on a mis aussi les nombres correspondants pour le radium,
Il ne sera pas sans intérêt de terminer cet exposé
par le tableau dcs produits du thorium, dans la me-
sure ou nous les connaissons à présent.
Sur l’ionisation
produite
par les rayons 03B1Par HOWARD L. BRONSON,
Attaché à l’Université de Montréal.
E présent mémoire contient l’étude de deux
LES problèmes entièrement distincts, bien que très
connexes. D’abord on a cherché à déterminer comment varie l’ionisation produite par une particule
« sur la fin de son parcours. Ensuite on a cherché à décider d’une manière définitive si le radium B émet des particules capables d’ioniser l’air, même sur une
faible distance.
Les recherches de Bragg et Kleeman (Phil. lWag.,
dée. 1905) et de Me Glung (Phil. ivag., janv. 4906)
sur l’ionisation produite par les particules « du radium
C ont montré que l’ionisation par centimètrc augmente graduellement avec la distance à la source jusqu’à
6 centimètres environ, et ensuite décroit très rapide-
ment, tombant sensiblement à zéro vers 7 centimètres.
ltutlierford (Phil. Mag., juillet 1905, janvier 1906, avril 1906) a étudié l’action photographique des rayons a du radium C, mais a été incapable d’observer aucun
indice de cette action à une distance supérieure à
7 centimètres d’air. Ses calculs, basés sur la dévia-
tion magnétique des particules et qui ont traversé une quantité de matière équivalente à 7 centimètres d’air,
montrent que la particule « possède encore environ
40 pur 100 de sa vitesse initiale alors que son action
photographique est extrêmement affaiblie.
Or, Townsend (Phil. Mag., nov. 1903) a montré que l’ion positif, de masse comparable à celle de la parti-
cule a peut produire de nouveaux ions par collision
quand sa vitesse est certainement beaucoup plns petite
que celle de la particule, au moment où celle-ci perd
apparemmcnt son pouvoir d’ionisation. Pourtant, dans
les expériences de ’fownsend, l’ion positif est un agent d’ionisation bien moins actif que la particule oc car il
ne produit de nouveaux ions qu’à une faible frac- tion de ses collisions avec les molécules du gaz, tandis que Rutherford (Radioactivity, p. 434) a montré qu’il est probable que la particule x a son maximum
d’action produit un ion pratiquement à chaque colli-
sion.
Il semble donc évident ou que la vitesse de le particule ct décroit très rapidement après qu’elle
est tombée à 40 pour 100 de sa valeur maximum, ou
que son pouvoir d’ioniser les gaz tombe très vite sans chute correspondante de la vitesse. Dans le dernier cas nous devons nous attendre a trouver une faible ioni- sation s’étendant bien au-delà de 7 centimètres.
L’étude de ce point semblait donc désirable.
La méthode de Bragg et Kleeman, qui était si bien
adaptée à la détermination de l’ionisation par centi- Jnètre le long de la première partie du trajet de la particule ex ne semblait pas s’adapter aussi bien au pro- blème présent. Dans leur méthode il est nécessaire
(1) Les dernières observations semblent indiquer une dimi-
nution très lente d’activité du radiothorium, mais ne per- mettent pas encore d’apprécier avec une approximation quel-
conque la valeur de sa constante de temps.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190600306018101
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d’employer un pinceau de rayons d’angle très petit et
une chambre d’ionisation très étroite, conditions qu’il
est pratiquement impossihle de remplir dans la mesure
d’une action très faible telle que celle pouvant éventuel-
lement appartenir à la particule « après un parcours de 7 centimètres.
Aussi la méthode adoptée ici a-t-elle toujours été
de mesurer l’ionisation totale produite par la parti-
Fig. 1.
cule a, au delà d’une certaine dis- tance de la source. La figure 1
montre l’arrangement de l’appareil.
T, la chambre d’ionisation propre- ment dite, est un tube de laiton de diamètre et de hauteur suffisants pour contenir entièrelncnt en tout
cas le cône des rayons. L’électrode centrale était isolée par un bouchon d*ébonite et reliée à l’électronlètre.
Sous la chambre d’ionisation se
trouvait un autre cylindre de laiton,
S, dont le diamètre intérieur est
0,6 centimètres. L’ouverture qui le sépare de la chambre est fermée par du mica ou de l’aluminium. Le fil activé peut être mis en place
par une ouverture latérale. La distance du mica
au fil étant de 4,7 centimètres, l’angle maximum du
cône de rayons est alors moindre que 8°. On fai- sait le vide dans la chambre S avec une trompe à eau.
La pression était aisément mesurée sur une jauge et l’épaisseur d’air correspondante à 76 centimètres s’en déduisait. Cette façon de faire varier la quantité de
matière que les rayons a ont à travcrser avant d’arri-
ver dans la chambre d’ionisation est très simple et
s’est montrée très satisfaisante. Il était possible de
cette façon de faire toute une série de lectures sans
déranger l’appareil et méme sans l’approcher. Pour
mesurcr de très faibles ionisations dues aux rayons d, les rayons B étaient déviés par un champ électromagné- tique intense. L’ionisation était mesurée avec un élec- tromètre, en employait une méthode de déviation constante, et les valeurs obtenues ont été corrigées de
la destruction spontanée du radium C.
Le mica a été recouvert d’une feuille métallique
pour faire protection électrostatique, et l’épaisseur
d’ensemble des deux couches correspondait à 2,22 cm.
d’air à la pression de 76 centimètres. Si cette épaisseur,
et les 4,7 centimètres d’air compris entre le mica et
le fil actif n’était pas suffisants pour absorber totale- ment les particules a, la partie inférieure de la courbe, figure 2, s’obtenait en ajoutant une couche d’alumi- nium additionnelle équivalente à 1,22 centimètres d’air.
Les résultats de cette expérience sont représentés
par la courbe de la figure 2. Les abscisses représen-
tant le nombre total de centimètres d’air (ou son équi- valent) traversé par les particules a avant lcur entrée
dans la chambre d’ionisation. Les ordonnées repré-
sentent l’ionisation produite exprimée en pour cent de l’ionisation totale produite par la particule x sur tout
Fig. 2.
son parcours. Les pourcentages ne sont pas exacts, car la valeur maximum s’obtenait par extrapolation surla
courbe elle-même. Les conclusions qu’on peut tirer de
cette courbe sont essentiellement les mêmes que celles de Bragg et Kleeman et de Mc Clung. Le nombre d’ions par centimètre produit par la particule u augmente graduellement pendant les 6,4 premiers cm. et décroit
ensuite très rapidement, tombant à moins de 0,5 p. 100
de’sa valeur totale à la distance de 7,1 centimètre.
Deux conditions expérimentales peuvent rendre compte de la décroissance rapide apparente de l’ionisa- tion par centimètre vers la fin du parcours de la parti-
cule oc. D’abord le cône des rayons a un angle sensible,
mais le calcul montre que ceci ne peut rendre compte de plus du dixième de l’efl’et observé. En second lieu, des inégalités dans l’épaisseur du mica et de l’alumi-
nium pourraient produire le même effet. Pour décider
ce point, deux spécimens de mica et quatre d’uluminium
ont été choisis avec soin et employés successivement
avec des résultats presque identiques. Il semble donc certain que l’ionisation par centimètre produite par la
particule a dans l’air décroît très rapidement entre
6,4 centimètres et 7,1 centimètres de distance.
Afin de voir s’il y a quelque indice d’une produc-
tion d’ions au delà d’un parcours de 7,5cm., on a em- ployé un fil très fortement activé, et on a mesuré la grandeur de l’ionisation due aux différentes causes. L’io- nisation maximum par centimètre due aux rayons a
correspondait à environ 600 divisions de l’échelle, et
celle due aux rayons B à 8 divisions environ. Quand
les rayons B étaient déviés par le champ magnétique et qu’on retranchait l’effet des rayons y et de la déper-
dition spontanée, l’ionisation qui subsistait par centi- mètre ne représentait pas plus de 0,4 division. Il
semble donc permis de conclure que le pouvoir ioni-
sant de la particule « est certainement tombé au-des-
sous de 0,07 pour 100 de sa valeur maximum. En fait il n’est pas démontré qu’il subsiste aucune ionisa-
tion.
Il semble donc probable clue la particule « sur la fin
de sa course perd très rapidement son énergie par col-
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lision avec les molécules du gaz et est complètement
absorbée par une épaisseur d’air de 7,2 cm.
Le radium B émet-il des rayons « ?
Schmidt (Phys. Zeitsch., janvier 1906) a montré
que le radium B émct des rayons très peu pl.’.n6- trants. Ccci suggère la possibilité qu’il émette aussi des rayons 2 de faible vitesse. Une petite irrégularité
observée par l’auteur dans les courbes de décroissance de l’activité induite par le radium semble aussi indi- qucr qu’il pourrait y avoir une faible ionisation par des rayons a du radium B, la vitesse de ces rayons « ne leur permettant d’ioniser que deux ou trois millimètres d’air, ce qui les masquerait d’ordinaire en présence
de l’ionisation duc au radium C. Puisque le radium B
produit continuellement du radium C, la possibilité
d’obtenir le premier débarrassé du second pendant un temps suffisant pour étudier ce point selnblait bicn
Fig. 5.
petite. Aussi a-t-on adopte la méthode suivante, suggé-
rée par le professeur Ru-
therford.
L’appareil est représenté
par la figure 5. Les mesures
de pression et d’ionisation
se f a i s ai ent exactement comme ci-dessus. On a fait quatre expériences séparées
avec quatre appareils de
dimensions différentes, les quatre diamètres donnés
au tube D étant 9,6 centimètres, 6,2 centimètres,
2 centimètres et 0,6 centimètres et dans chaque cas
la distance de E à F était égale à la moitié du dia- mètre.
Considérons le cas où le diamètre du tube D est 2 centimètres. Dans ce cas le parcours moyen des
particules a du radium C est environ 1 centimètre, Si l’ionisation est entièrement due elles, nous devons
nous attendre u ce qu’elle soit proportionnelle à la pression. Supposons maintenant que lc radium B émette le même nombre de particules que le radium C et que chacun produise aussi le même nombre d’ions par ccrtimètrc, mais que leur parcours soit seulement de 0,2 centimètrcs. Si on diminue la pression, le par-
cours des particules du radium B croîtra et l’ionisa- tion totale qui leur est duc restera la même jusqu’à
ce que Ja pression soit devenue 1/3 d’atmosphère,
valeur pour laquelle ces particules peuvent franchir
toute la largeur du récipient.
ha table suivante donne la relation théorique enlrc
la pression et l’ionisation dans cette hypothèse.
Ainsi quand la pression est réduite à 0,2 atmo- sphère, l’ionisation est â peu près double de ce qu’elle
serait si le radium B n’émet pas de particules x.
La courbe 1 (fig. 4) a été obtenue avec le plus petit
des quatre récipients. La courbe 2 a été calculée pour le cas où le par-
cours des parti-
cules x du radium B serait seulement
0,05 centimètres.
Il n’j a aucune rai-
son de croire que l’ionisation ne soit pas exactement
proportionnelle à
la pression. On a
obtenu des résul-
tats tout à fait scm-
Fig. 4.
blables avec les autres récipients et le plus grande
d’entre eux aurait permis de déceler des rayons a du radium B de parcours égal a 2 centimètres. Il semble donc permis de conclure que le radium B n’émet pas de particules z, ou en tout cas pas de particules x possédant une vitesse suffisante pour ioniser l’air.
MAC CILL, Université Montréal (7 avril 1906).
(Traduit de l’anglais par L. BLOCH.)
