Interaction entre les rayons gamma et les noyaux atomiques

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Interaction entre les rayons gamma et les noyaux

atomiques

E. Stahel, H. Ketelaar

To cite this version:

INTERACTION

ENTRE LES RAYONS GAMMA ET LES NOYAUX

ATOMIQUES

Par E. STAHEL et H. KETELAAR

₍₁₎

Bruxelles,

laboratoire de

_physique

de l’Ecole

_{polytechnique.}

Sommaire. - Des écrans de poids atomiques élevés, irradiés par des rayons gamma diffusent un rayonnement comprenant des composantes plus dures que celles qui pro-viennent de la diffusion _{électronique.} L’existence de ces _composantes est attribuée à une

interaction directe entre _{les rayons incidents et les noyaux atomiques.} Nous avons utilisé

une source de 1,6 mgr de radium et étudié le rayonnement diffusé par la méthode

d’absorption à l’aide d’une chambre d’ionisation à pression. Nous sommes arrivés aux

conclusions suivantes :

(a) Le _{rayonnement diffusé par le plomb} est nettement _plus mou que le rayonnement

primaire; il _peut être _décomposé en deux _rayonnements monochromatiques pour lesquels

03BB = 17 U.X. et 03BB = 31 U.X., la seconde composante comprenant 8 fois plus de quanta que la première.

(b) Les _rayonnements de diffusion de l’étain et _{du fer} sont encore _{plus mous; ils}

comprennent chacun une _composante dont les longueurs d’ondes sont respectivement

23 et 22 U.X.

(c) L’interprétation de la valeur absolue du rayonnement diffusé par le plomb donne un

coefficient d’absorption nucléaire _kPb = _{0,17.102014 25 cm2/électron.}

(d) Le calcul de l’intensité du _{rayonnement diffusé par des} électrons, effectué à l’aide de la formule de Klein et Nishina _exprimant l’intensité du rayonnement diffusé en fonc-tion de la _direction, donne une _{grandeur compatible} avec _{la valeur trouvée pour} un

écran d’aluminium.

1. Introduction.

Lorsqu’un

faisceau de rayons gamma

monochromatiques

et

_parallèles

traverse la

matière,

il est affaibli suivant la loi

L’étude de cet affaiblissement montre

_qu’on

_peut

le considérer comme la résultante de

trois effets distincts qve nous

_rappelons

ci-dessous : 1. Effet

_{photo-électrique.}

-

L’énergie

d’un

_quantum

incident

_peut

être transformée entièrement en

_{énergie cinétique}

d’un électron. Dans le domaine des rayons gamma l’effet

photoélectrique

est

_négligeable

_{pour les corps de}

_{petits poids}

_atomiques;

_{mais pour les}

atomes lourds il est

_{toujours appréciable,}

même dans le cas des

_plus

courtes

_longueurs

d’onde. Certaines formules

_théoriques

_auxquelles

nous aurons recours dans la

suite,

telles que celles de

Sauter,

permettent

d’en déterminer au moins l’ordre de

_grandeur

dans le

domaine

_qui

nous intéresse.

_{L’absorption}

photo-électriclne

définit un coefficient

_partiel

d’absorption désigné

par « T ».

2. Effet

_Compton,

ou effet de diffusion des électrons : un

_quantum

_peut

« heurter » un

électron

_{périphérique;}

il

_perd

une

_partie

de son

_énergie

et est dévié de sa direction

primi-tive. On dit

_qu’il

est diffusé avec

_dégradation

de son

_énergie.

L’affaiblissemeat du faisceau

incident par ce mécanisme définit un autre coefficient

_partiel

_{d’absorption}

_désigné

_par « 7 ».

La théorie

_décompose

d’ailleurs celui-ci à son tour en deux

_parties.

La

_première,

« 6~ », est

définie _{par la} fraction de

_l’énergie

incidente

_qui

subit une

_absorption

_{proprement dite,}

(I) Aspirant du Fonds National de la Recherche _Scientifique de Belgique.

c’est-à-dire

_qui

est transformée en

_énergie

_cinétique

des électrons. La

seconde,

», est

définie par la fraction de

l’énergie

qui

se retrouve sous _{forme de rayons gamma}

_diffusés.

Ces trois

coefficients,

reliés par

l’égalité

sont déterminés par les formules de Klein et

_Nishina,

déduites de la théorie

_générale

de la diffusion des ondes

_{électromagnétiques}

_{par les}

_procédés

de la

_mécanique

ondulatoire. Ces formules tout à fait

_rigoureuses

au

_point

de vue

_théorique,

ont été vérifiées

expérimentale-ment dans

_plusieurs

cas.

3. Effet nucléaire. -

En

1931,

Meitner et

_{Hupfeld (1)}

ont _{montré que,} en dehors des deux mécanismes

_précédents

d’interaction entre _{les rayons gamma} et la

_matière,

_{il y avait}

encore lieu de considérer une interaction directe entre les rayons gamma et _{les noyaux}

atomiques.

Le coefficient d’affaiblissement

_{correspondant}

est

_désigné

_par « k ». La

décou-verte de cet « effet Meitner et

_Hupfeld

» a été

_complétée

_{par les recherches} sur la variation de

_{l’absorption}

en fonction du

_poids

atomiques.

(Chao (2), Gray

et Tarrant

_(~),

Jacobsen

_(~),

_etc).

_{L’absorption}

nucléaire semble ne se

_produire

_{que pour des}

_longueurs

d’onde inférieurs à ~10 U. X. environ et

_paraît

croître avec la

_fréquence.

Elle

augmente

d’autre

_part

avec le

_{poids atomique}

de l’élément irradié.

Le coefficient

_{d’absorption totale,}

_{« g.} », est ainsi défini par la somme :

Le

_problème

_qui

se _{pose aussitôt est de déterminer les modalités de cette interaction}

entre les rayons gamma et _{les noyaux}

_atomiques.

Or,

deux solutions différentes ont

_déjà

été

_proposées.

A la suite d’une série

_{d’expériences,}

Meitner et

_Huhfeld

ont

_conclu,

_qu’il

_y avait diffusion _{des rayons incidents} sans

_changement

de

_longueur

_d’onde,

à la manière de la diffusion de la lumière par effet

Rayleigh.

D’autre

_part,

_Gray

et Tarrant sont arrivés à admettre que le

rayonnement

réémis avait une

_longueur

d’onde _{propre, celle-ci étant}

supé-rieure à la

_longueur

d’onde du

_rayonnement

incident.

Rappelons

brièvement comment ces résultats ont été obtenus.

Meitner et

_Hupfeld

ont _{utilisé 900 mgr de radium filtrés par trois} cm de

_plomb

de

façon

à ne _{retenir que les}

_composantes

dures du

_rayonnement

émis. A l’aide d’un

_compteur

de

Geiger-Müller

ils établissent les courbes

_{d’absorption}

du

_rayonnement

direct et _du

rayon-nement _{diffusé à 90°. Ils arrivent à la conclusion que} ce dernier

contient,

en

_plus

_du

rayon-nement _{diffusé par effet}

_Compton,

une

_composante

de _{même dureté que le}

_rayonnement

incident.

Gray

et Tarrant ont fait un

_montage

_ingénieux

_qui

leur a

_permis

de

capter

une fraction

beaucoup plus importante

de

_l’énergie

diffusée. Toutefois

_{l’interprétation}

en est rendue un

peu

plus

difficile. Ces auteurs ont utilisé des sources de ThC ou de adium et ont observé le

_rayonnement

diffusé à 125° et à 4451. Ils ont déterminé les courbes

_{d’absorption}

des divers

_rayonnements

à l’aide d’une chambre d’ionisation à

_pression.

Ils sont arrivés à la conclusion que le

rayonnement

complexe

diffusé par tous les écrans

comprend

deux

com-posantes

d’origine

nucléaire,

dont les

_longueurs

d’onde sont environ

9 3, ~

U. X. et 27 U. X. Le désaccord entre ces résultats nous a incités à

_reprendre

les recherches. Nous avons

pu utiliser 1 _{609 mgr de radium} en

_équilibre

avec ses

_produits

de

_{décomposition,}

gracieuse-ment mis à notre

_disposition

_{par la Société} « Le Radium

_{belge » .}

Nous avons

_repris

le

dis-positif géométriquement simple

de Meitner et

_Hupfeld,

tout en utilisant des

_angles

solides

beaucoup

plus

grands

et nous avons étudié

_{l’absorption}

des divers

_rayonnements

à l’aide d’une chambre d’ionisation comme l’ont fait

_Gray

et Tarrant.

_~

(1) L. MEiTNEp et H. H. HUPFELD, Z. 67 (4931), "4 i ; Z. Iiir 75 (9 J31),

e) CHAO, (1930),1519.

(3) l~. H. GRAY et G. T. P. TARRANT. Proc. R. Soc., 135 (1932), 223.

2.

_Montages

et

_appareils.

Des mesures

_{préliminaires}

nous ont confirmé l’observation faite par

Gray

et Tarrant que la

composition

du

_rayonnement

diffusé

_(par

le

_plomb

tout au

_moins)

ne varie pas

sensiblement

_lorsque

_l’angle

de diffusion

_parcourt

une _{marge de}

_plusieurs

dizaines de

degrés.

Dès

lors,

il n’était pas nécessaire de limiter étroitement les

angles

solides clans

lesquels

on

_envoyait

le faisceau incident et le

_rayonnement

diffusé. Nous avons

_placé

le radium à l’intérieur d’une masse de

_plomb,

de la

façon

indiquée

à la

_figure

1 : 1 la source

Fig. 1. -

Montage expérimental.

Ra, source ;

_fl,,

filtre _primaire;

_f,,,

filtre _{secondaire; EE’,} écran diffusant; Ch, chambre d’ionisation.

,est

_placée

à 11 cm de

_profondeur

dans un canal de i cm de diamètre. La

_protection

latérale est au minimum de 30 cm de

_plomb,

ce

_qui

_{est suffisant pour que la}

_présence

du

radium dans le canal bouché

_n’apporte

aucun

_changement

à l’ionisation

_spontanée.

La source _{n’est pas}

_ponctuelle

et ne se _{trouve pas à} une

_profondeur

suffisante pour que

l’angle

utile d’émission se trouve _{déterminé par les conditions}

_{géométriques}

du

_montage..

Il faut donc recourir à une détermination

_{expérimentale}

de l’ouverture utile.

_Remarquons

à

cet _{effet que} l’intensité diffusée dans une certaine direction par un

_petit

_{écran que l’on}

déplace

suivant une verticale

_projetée

en

_0,

reste constante aussi

_longtemps

_{que cet écran} est

_exposé

entièrement aux _{rayons directs cle la} source. Cette intensité diminue

lorsque

les bords du canal

_interceptent

une

_partie

du

_{rayonnement incident ;}

elle est nulle

_lorsque

le

petit

écran diffusant se trouve suffisamment loin de l’axe du canal. La courbe ABOCD de la

figure 2

montre l’accroissement

_progressif

de l’intensité diffusée

_{lorsqu’on empile}

l’un sur

l’autre des blocs de

_plomb

de 6 cm de hauteur. Près de l’axe du

canal,

la variation est

liné-naire ;

loin de

F axe,

elle est évideinment

_plus

lente

_qu’au

centre.

_L’énergie

totale diffusée est donnée par la différence entre les ordonnées extrêmes. La

_{pile qui}

serait entièrement

exposée

au

_rayonnement

direct et

_qui

diffuserait la même

_énergie

aurait une _{hauteur que}

les éléments du

_graphique

_permettent

cle calculer facilement. On trouve _{ainsi que le rayon}

de la surface circulaire utile irradiée à 53 cm de la source est de

11,5

cm. Si donc la source

émet une

_énergie

_rayonnante

totale

_E,,

la fraction utilisée est _{mesurée par}

Fig. 2. - Détermination de

l’angle solide efficace.

Les écrans diffusants

_{(fig. 1)}

sont constitués de feuilles

_{planes d’aluminium,}

de fer et de

plomb.

Ils sont orientés suivant la bissectrice de

_l’angle

_{que forment les rayons incidents}

net _{les rayons diffusés. Ils mesurent 50} cm de côté et sont donc

_{plus grands}

_{que leur surface} utile. Leurs

_épaisseurs

en nombres _{d’électrons par cm2 sont déterminées par le}

_rapport

de leurs

_poids

à leurs surfaces. Comme _{les rayons incidents} ne _{traversent pas normalement}

les

_écrans,

ceux-ci ont une

_épaisseur

efficace

_{plus grande}

_que

_{l’épaisseur}

normal. Le

_rapport

de

_{l’épaisseur}

normale à

_{l’épaisseur}

efficace est

_égal

au cosinus de

_l’angle

d’incidence. Le

même écran a donc une

_épaisseur

efficace

_qui

varie avec la direction d’observation.

De

_{n’importe quel point}

de l’écran on voit la source et le centre de la chambre d’ioni-sation sous un

_angle

_{à peu}

_près

constant

_{(v. fig. 1).}

D’autre

_part,

du même

_point

on voit le rayon de la chambre d’ionisation sous un

_angle

de 8B Ainsi

_{lorsque l’angle}

_{moyen de} diffu-sion est de

120°,

les

_angles

extrêmes sont de 120° ± 8°.

Nous avons utilisé

_également,

en vue d’une étude

_purement

_qualitative,

un écran

cons-titué de 50

_kgr

_d’oxyde

noir d’urane

_(U30,)

contenus dans un

_fût,

ainsi

_qu’un

écran formé de blocs d’étain

_superposés.

Les intensités diffusées sont mesurées au

_moyen

d’une chambre cl’ionisation

_remplie

de

CO,

à la

_pression

de 15

_{atmosphères.}

Cette chambre est

_cylindrique.

Ses

_parois

sont en

fer de ~1 cm

_{d’épaisseur.}

L’une des électrodes est une

_tige

de laiton

_placée

suivant l’axe et

reliée au fil de l’électromètre. L’autre est en forme de cage d’écureuil dont les barres sont

de fins fils d’or tendus sur deux cerceaux en

_laiton,

de 16 cin de diamètre. La tension

appli-quée

est _{de 700 volts. Elle est suffisante pour} assurer sinon la saturation

_complète,

du moins la

_{proportionnalité}

entre l’ionisation et la vitesse de

_déplacement

du fil de l’électromètre. La

_chambre,

étant conçue dans le but d’étudier un

_rayonnement

_dirigé

_{entrant par} une de

ses

_faces,

est

_protégée

latéralement par une couche

_cylindrique

de 4 cm de

_plomb.

L’électromètre est du

_type

à fil librement

_suspendu

entre deux couteaux

_portés

à des

potentiels

de ± _{100 volts par}

_rapport

_{à la cage.}

3. Résultats. ,

Remarquons

d’abord que

l’énergie

diffusée par un

écran

mince croît avec

l,épais-seur de cet écran. Mais

_lorsque

cette

_épaisseur

croit au-delà d’une certaine

_limite,

une valeur

_qu’on

ne

_{peut dépasser.}

Nous faisons

_plus

loin un essai d’étude

_quantitative

de

ce

_phénomène,

mais nous le

_signalons

dès à

_présent

_{pour faire} remarquer que,

lorsque

nous

_parlerons

dans la suite de la

_composition

du

rayonnement diffusé,

il

_s’agira

de la

composition

de ce

_rayonnement

de saturation. On

_comprend

aisément que, si le

rayonne-ment diffusé est

_{polychromatique,}

les

_composantes

dures sont relativement

_plus

abon-dantes dans le

_rayonnement

_{de saturation que dans le}

_rayonnement

_{diffusé par} une

_plaque

mince. Ce serait

_cependant

la

_composition

du

_rayonnement

_{diffusé par} une

_plaque

infini-ment mince

_qui

serait la

_plus

intéressante à

connaître,

car on aurait ainsi la distribution des intensités relatives vraies.

Mais,

à

_partir

de

_quelques

millimètres

_{d’épaisseur,}

_pour

tous les

écrans,

l’absorption

du

_rayonnement

diffusé dans l’écran même devient

appré-ciable et modifie les intensités relatives des diverses

_composantes.

En-dessous de

_quelques

millimètres

_{d’épaisseur l’énergie}

diffusée est si

_{petite qu’il}

est

_{pratiquement impossible}

d’en

_analyser

la

_composition.

La nature du

_{problème exigeait}

d’ailleurs en

_premier

lieu la

connaissance de la

_composante

la

_plus

_dure,

et celle-ci est

_{particulièrement}

abondante dans le

_rayonnement

de saturation. Dans le même

_but,

c’est-à-dire

pour obtenir le

rayonnement

diffusé le

_plus

intense

_possible,

nous avons utilisé la source de radium sans filtre.

Fig. 3. - Courbes

d’absorption du _rayonnement diffusé par le plomb dans différentes directions.

L’analyse

du

_rayonnement

se fait _par

_absorption

au _{moyen de}

_filtres

de 11lesure

_placés

en

_f

_{(v. fige 1).}

On obtient les

_épaisseurs

_{croissantes par additions}

successives

de feuilles de

_plomb

de 2 mm

_{d’épaisseur (~,~~.10~-’3 él/cm2)}

ou de

_plaques

de fer de

_4,7

mm

chambre d’ionisation. Le coefficient d’affaiblissement ainsi observé est

_{plus petit}

que le coefficient d’affaiblissement

vrai,

correspondant

au cas où les filtres sont

_placés

loin de la chambre dans un faisceau

_parallèle

En

effet,

lorsque

les filtres sont

_placés

_près

de la

chambre,

une

_partie

du

_rayonnement

diffusé y

_pénètre.

Pour déterminer la correction à

appliquer,

nous avons

_comparé

les deux

coefficients

_{d’affaiblissement des rayons gamma} du radium

_{correspondant}

aux deux

_positions

des filtres. Nous avons _{trouvé que, dans le} cas où les filtres sont

_{placés près}

de la

chambre,

les coefficients observés doivent être

majorés

de 15 pour 100 pour le

plomb

et de _{23 pour 100 pour le fer. Dans}

_{l’interprétation}

de l’affaiblissement du

_{rayonnement diffusé,}

à défaut d’indication

_{plus précise,}

nous avons

adopté

la même correction.

A. Ecran diffusant en

_{plomb. -}

L’écran

_qui

_reçoit

le

_rayonnement

du radium

(B +

C)

non

_filtré,

est

_composé

de 18 feuilles de 2 mm

_{d’épaisseur.}

Nous avons mesuré

l’intensité du

_rayonnement

diffusé à différents

_angles

variant de 80° à 1350. Pour

_chaque

angle

une ou

_plusieurs

courbes

_{complètes d’absorption}

ont été déterminées. A titre

d’exemple,

nous donnons les valeurs mesurées dans

_quatre

cas.

_(Tableau

1 et

_{fig. 3).}

Ces valeurs ne sont

_corrigées

_{que de} l’ionisation

_{spontanée, qui}

est voisine de 200 unités dans notre

_{système. (Vitesse}

de

_déplacement

du fil de l’électromètre en

2013.10).

La sensibilité

sec

statique

au cours des mesures a été maintenue à 65 mm de notre _{échelle pour 1 volt.}

TABLEAU 1. - Intensités

diffusées

par un écran de

_plomb

dans diverses

directions,

en

_fonction

de

_{l’épaisseur}

du

_filtre

secondaire.

Les conditions

_{géométriques}

_n’ayant

_{pas été les mêmes} au cours des différentes

expé-riences,

les valeurs absolues de ces mesures ne sont _pas

_comparables.

L’interprétation

des résultats nous conduit aux conclusions suivantes : 1.

_Composante

la

_plus

dure. - L’allure des courbes montre

que le

rayonnement

diffusé est

_{hétérogène.}

Les

_points

mesurés

_après

filtration

_{par 2}

cm de

_plomb

se

_placent

pratiquement

sur des

droites,

ce

_qui

_suggère

l’existence d’une

_composante

dure

mono-chromatique

à

_laquelle

se _superpose un

_rayonnement

_plus

mou. Sans rien

_préjuger

encore

de ce

_rayonnement

mou, nous _{pouvons affirmer que la}

_composante

dure est

_plus

_pénétrante

qu’un rayonnement

de _{diffusion par effet}

_Compton.

Pour mettre en évidence l’écart entre

le coefficient

_{d’absorption}

de ce

_rayonnement

dur et celui de la

_composante

la

_plus

dure de l’effet

_Compton,

nous avons tracé sur la

_figure

3 les

_pentes

_{correspondant}

à

l’absorption

de

expéri-mentales.

_(Formules

de

_{Gray (1);}

coefficients réduits dans le

_rapport

de 1,1~i à

1,00.

Voir

ci-dessus;

p.

464).

Suivant la

_suggestion

de Meitner et de

_Hupfeld,

nous considérons ce

rayonnement

dur comme un

_rayonnement

de diffusion nucléaire. Il est dès lors intéressant de comparer sa _{dureté à celle des rayons incidents lnesurés dans des} conditions

_{idenl’iques.}

Nous avons établi une courbe

_{d’absorption}

du

_rayonnement

direct en

_plaçant

le radium à

la

_place

de l’écran diffusant et les filtres de mesure

_près

de la chambre. Cette courbe est

portée

sur la

_figure

_4,

où nous avons

_{dessiné,également}

_{la courbe moyenne de toutes} nos

mesures de diffusion du

_plomb.

On y voit avec _{évidence que la}

_composante

dure du

rayonnement

diffusé est

_beaucoup

moins

_pénétrante

_{que les}

_composantes

dures du

rayonnement

direct. Les mesures

_{d’absorption}

du

_{rayonnement diffusé, ayant}

été

_poussées

jusqu’à

une

_épaisseur

de 4 cm de

_plomb,

donnent un

_grand

_poids

à la détermination de cette

_composante

dure.

2. Influence de

_l’angle

de déviation sur la

_qualité.

- La

comparaison

des courbes

d’absorption

du

_rayonnement

diffusé dans différentes directions

_{(v. fig.}

_3),

montre que la

composante

finale

_garde

la même inclinaison. Par

_conséquent,

la

_qualité

de la

_composante

dure du

_rayonnement

de diffusion nucléaire est

_{indépendante}

de

_l’angle

de

diffusion,

3. Influence de

_l’angle

de déviation sur la

_quantité.

--

En ce

_qui

concerne les

intensités absolues du

_rayonnement

de

_diffusion,

il nous a semblé que le

_rayonnement

diffusé total était

_plus

_grand

dans des directions

_plus

voisines de la direction incideute’.

Toutefois,

les

_comparaisons

de mesures faites avec des

montages différents,

sont

_sujettes

à caution et nous _{n’avons pu trancher la}

_question.

La

_composante

dure

_représente

dans

_chaque

cas environ 20

_{pour 100}

du

_rayonnement

total de saturation.

4. Autres

_{composantes. -}

Pour étudier les

_{composantes plus}

molles du

_rayonnement

de

_diffusion,

nous avons

_porté

sur la

_{figure 4}

les valeurs que l’on obtient en

_soustrayant

de l’intensité totale l’intensité de la

_composante

dure. Les

_{derniers points}

se

_placent

encore assez exactement sur une

_{droite ;}

ce _que

_suggère

de nouveau l’idée d’une

_composante

définie,

commune à toutes les directions. Comme elle ne varie _{pas d’intensité}

_relative,

ni

de

_qualité

avec

_l’angle,

elle semble être

_{également d’origine}

nucléaire. Pour les

_grands

angles

de

_déviation,

sa dureté est d’ailleurs

_{plus grande}

_{que celle des}

_composantes

de l’effet

_Compton.

Elle

_représente

_{environ 45 pour} 100 de

l’intensité

totale du rayonne-ment de saturation. Si on soustrait de nouveau la valeur

_extrapolée

à

_l’origine,

on trouve

qu’il

reste 35 pour 100 du

rayonnement

total. Ces 35 pour 100

pourraient

avoir leur source

dans la diffusion _{par effet}

_Compton.

La variation de cette

_partie

dans le

_rapport

approxi-matif de 100 à 71

(calcul

basé sur la formule de Klein et

_{Nistrina, exposé plus}

_loin)

est si

_petite

_par

_rapport

au

_{total, qu’elle}

n’affecte pas sensiblement le

_{parallélisme}

des courbes

d’absorption.

Nous verrons d’ailleurs au

_chapitre

qu’une

estimation

reposant

sur des bases différentes donnent des résultats coïncidant avec ce

_pourcentage

d’intensités.

5.

_Longueurs

_{d’ondes des rayons diffusés.} - A

partir

des coefficients

_{d’absorption}

observés,

nous _{pouvons essayer de déduire les}

_longueurs

d’onde de ces deux

_composantes.

La variation du coefficient

_{d’absorption}

dans le

_plomb

en fonction de la

_longueur

d’onde n’a pas encore _{pu être déterminée}

_{expérimentalement}

dans ce domaine. Nous avons eu recours

à la formule

_{d’interpolation proposée}

_par

_{Gray (1. c.) :}

Par

_comparaison

avec la courbe

_{expérimentale d’absorption}

du

_rayonnement

_gamma

du

_radium,

on _{reconnait que cette formule}

_donne,

au moins pour les

_composantes

_dures,

des coefficients

_{systématiquement plus petits}

que

l’expérience.

Nous l’utilisons

_cependant

parce

qu’elle présente l’avantage

de

fixer un ordre de

_grandeur,

et

_permet

une

compa-raison facile avec les résultats d’autres chercheurs

_qui

s’en sont servis antérieurement.

Quant

au coefficient

_{d’absorption,}

nous avions

_déjà

_exposé

_pourquoi

nous admettions que le coefficient vrai était

égal

au coefficient observée

_majoré

_{de 15 pour 100. Qn voit} sur le

dessin _{que la}

_pente

de la droite montrant

_{l’absorption}

de la

composante

dure est de

Fig. 4. -

Analyse du _rayonnement diffusé _{par le plomb.}

et

_comparaison

avec le rayonnement direct du radium mesuré dans des conditions _identiques,

à

_log

1 =

0,80

pour 2

cm

_{d’épaisseur (ou}

_55,2.1023

électrons/cm 2).

Le coefficient

d’absorption apparent

est donc :

et le coefficient vrai :

L’interprétation

de ce coefficient _{par la formule de}

_Gray

donne une

_longueur

d’onde

de :

Nous avons cherché

_également

à déterminer cette

_longueur

_{d’onde par des} mesures

d’absorption

dans le

_fer,

mais la

_quantité

de métal

_qu’il

aurait fallu

_employer

_pour absor-ber toutes les

_composantes

molles eut été si

_{grande qu’elle}

_{n’aurait pu trouver}

_place

dans le

_montage.

Nous avons donc

_placé

contre la chambre d’ionisation 2 cm de

_plomb,

et

était de 15 pour i00 et celle où elle était de 23 pour 900. Nous n’avons pas fait de mesures

comparatives

avec la source de radium dans ces

_conditions,

mais nous avons fixé la

correc-tion à la valeur moyenne de 19 pour 100. Le coefficient

apparent

est :

=

2,i3.i0-~ cm2jélectron.

et le coefficient vrai

2,53.10- 2;).

La formule de Klein et Nishina fait

_correspondre

à cette valeur une

_longueur

d’onde de

18,8 U. X. ;

mais si nous tenons

compte

en outre du coeffi-cient

_{d’absorption photoélectrique}

_{calculé pour le fer par la formule de} Sauter

_(1),

nous

trouvons

valeur un _peu

_{plus grande}

_{que celle}

_qui

a _{été déterminée par}

_{l’absorption}

dans le

_plomb.

Quant

à la deuxième

_composante,

_{1"interprétation}

de son coefficient d’absortion dans le

_plomb

donne :

6. Influence des filtres

_primaires.

- L’intensité du

rayonnement

diffusé est

évidem-ment fonction de l’intensité du

_rayonnement

incident. Mais celui-ci est

_complexe

et il se

peut

que ses diverses

composantes

ne

_participent

_pas

_également

à la diffusion. On

peut

se

rendre

_compte

de l’influence relative des diverses

_composantes

en

_plaçant

un filtre

_{(fp fig.}

₁₎

sur le parcours du

_rayonnement

incident. Si le

_rayonnement

diffusé diminue d’intensité

dans les mêmes

_proportions

_{que le}

_rayonnement

incident

_total,

_{c’est que toutes les} compo-santes de celui-ci

_{participent également}

à la

_diffusion;

si la dimution est

_{proportionnelle}

à la variation d’intensité de la

_composante

la

_{plus dure,}

_{c’est que celle-ci est seule à susciter} la diffusion. Nous avons donc mesuré :

a)

la variation d’intensité du

_{rayonnement direct;}

b)

la variation d’intensité du

_rayonnement

diffusé

_total;

c)

la variation d’intensité de ce

_qui

reste du

_rayonnement

diffusé

_après

un filtre fs de

2,4

cm de

_plomb.

’

en fonction

_{de l’épaisseur}

du filtre

_primaire,

dans des conditions

expérimentales

semblables.

Les résultats sont donnés _{par le tableau 2 et par la}

_figure

5. TABLEAU II. - Variation d’intensité du

rayonnement

diffusé

par le

plonib,

en

_fonction

du

_{filtre primaire}

ou secondaire.

.. ,

On voit _que l’intensité du

_rayonnement

direct varie

_plus

_rapidement

au début

_qu’à

lw

fin à cause de la

_présence

des

_composantes

molles

(courbe

1).

Au

_contraire,

l’intensité du

rayonnement

diffusé varie dès le début dans les mêmes

_proportions

_{que les}

_{composantes’}

dures du

_rayonnement

incident

_{(courbe 2)}

ce

_qui

montre que celles-ci sont seules à exciter

le

_rayonnement

de diffusion nucléaire

_qui

_compose la

_{majeure partie}

du

_rayonnnement

diffusé total. Nous verrons

_plus

loin

_{(fig. 8)}

_{que dans} le cas du fer, où le

rayonnement

Fig. 5. - Intensité du

rayonnement diffusé _par le _plomb en fonction du filtre _primaire. 1. Courbe d’absorption du rayonnement gamma direct. - _{2. Variation de 1 intensité du}

rayonnement

diffusé total en _Pb). - 2’. Variation de l’intensité du

rayonnement diffusé restant après un filtre secondaire de 2 mm. de Pb en _Pb). - 3 et 3’. Id.

avec filtre primaire en Fe.

diffusé

_comprend

_{90 pour 100 d’effet}

_Compton

le

_rayonnement

diffusé varie constamment dans les mêmes

_proportions

_{que le}

_rayonnement

direct.

On est donc amené à conclure _{que le}

_rayonnement

_{diffusé par le}

_plomb

a _trois

composan-tes

_{réparties approximativement}

de la

façon

suivante dans le

_rayonnement

de saturation ~

1. _{20 pour} 100 de

_composante

nucléaire

_dure;

2. 45 pour 100 de

composante

nucléaire

_molle;

3. 35 pour 100 d’effet

Compton.

Le filtre

_primaire

amortit la

_composante

_Compton

dans la même

_proportion

que

le-rayonnement

incident

total ;

et comme cette

_composante

est

_faible,

son influence _{est peu}

marquée.

Il affaiblit les

_{deux’composantes}

nucléaires dans la même

_proportion,

_qui

est la même pour les

composantes

les

_plus

dures du

_rayonnement

direct.

B. Ecrans diffusants en

_{aluminium, fer,}

étain et urane. - En vue d’étudier le

rayonnement

de diffusion nucléaire émis par d’autres métaux que le

plomb,

nous avons

d’alu-470

minium et de fer étaient constitués de feuilles de métal. L’écran d’étain était constitué de gros blocs

parallélipipédiques

et celui d’urane de 50

kgr

d’oxyde

noir (Furane contenus dans un tonnelet.

Nous avons eu recours à la même

_technique

de mesure _{que pour les écrans de}

_plomb.

Les résultats des observations faites pour un

_angle

de 1300 sont _{donnés par le tableau}

IH

et les

_figures

6 et 7 ~

TABLEAU III. - des

rayonnements

différents

à /30°

d’aluIJlinizl1n est

_{plus petit}

_{que L’ouverture}

_utile).

Fig. 6. - Courbes d’absorption des rayonnements diffusés par différents métaux à

Fig. 7. -

Rayonnement diffusé par l’urane à 95°.

De l’ensemble de ces résultats on

_peut

tirer les conclusions suivantes :

~~

Qualité

du

_rayonnement

de diffusion. - Tous les

métaux,

sauf

_peut-être

l’alumi-nium,

diffusent un

_rayonnement

_plus

dur que celui

_qui

_correspond

à la

_composante

la

_plus

dure de l’effet

_Compton

_pour cette direction. Ce

_{rayonnement supplémentaire}

est

plus

dur _{que le}

_{poids atoinique}

de l’élément

_{di f fusant}

est

_pliis

élevé. En

_effet,

les

_figures

montrent clairement que la

pente

des droites finales varie

_{progressivement.}

Pour

l’alu-minium,

l’inclinaison de la

_composante

finale ne _{diffère pas suffisamment de la valeur}

cal-culée pour la

composante

Compton

pour

pouvoir

affirmer que ce métal émette

_également

un

_rayonnement

de diffusion nucléaire. Le

_comportement

de l’urane est discuté

_plus

loin.

Les

_longueurs

_{d’onde que l’on}

_peut

déduire de ces coefficients

_{d’absorption apparents}

_par

application

de la formule de

_Gray

sont réunis au tableau IV. TABLEAU IV. --

b)

Intensité du

_rayonnement

diffusé. - Bien que l’intensité du

rayonnement

de dif-fusion nucléaire soit

_{plus grande}

dans le

_plomb

_{que dans les corps de}

_{plus petits poids}

atomiques,

il n’en est pas de même du

rayonnement

diffusé total. Celui-ci décroît

_lorsque

le

_poids

_{atomique augmente.}

Ce fait

_s’explique

_par

_{l’absorption}

du

_rayonnement

diffusé dans la substance même de

_l’écran,

cette

_absorption

étant d’autant

_{plus grande}

_{que le}

_poids

atomique

de l’élément diffusant et absorbant est

_plus

élévé.

Il _{faut remarquer que, d’une}

façon

générale, l’interprétation

des résultats devient

_plus

difficile _{par le fait que les}

_longueurs

d’onde des

_rayonnements

de diffusion nucléaire se

rapprochent

de celles de l’effet

_Compton.

Aussi nous est-il

_impossible,

à

_partir

de ces

mesures, d’établir si le

rayonnement

de diffusion du fer ou de l’étain contient d’autres

composantes

nucléaires que celles

_{qui correspondent}

aux

_pentes

finales. Nous

_reprendrons

plus

loin cette

_{question, lorsque}

nous discuterons les observations faites sur les écrans minces.

c)

Longueur

d’onde du

_{rayonnement qui}

suscite la diffusion. - Nous _avons

pro-cédé pour le fer de la même

façon

que pour le

plomb,

en

_plaçant

des filtres sur le

_trajet

du

_rayonnement

direct. Les résultats sont donnés au tableau V et à la

_figure

8.

TABLEAU V. - tai-iation du

rayonnenzent

diffusé

par le

fer,

à

901),

en

_fonction

dit

_{filtre priniaire}

ou secondaire.

On _{voit que, pour le}

fer,

la variation du

_rayonnement

diffusé total a la même allure que celle du

rayonnement

direct. Ceci est dû au _{fait que la}

_{plus grande partie}

_du

rayon-nement diffusé

_provient

de l’effet

Compton.

Le

_rayonnement

diffusé subsistant

_après

_{passage à travers} un filtre secondaire de

24 mm de

_plomb

varie au contraire dès le début comme les

_composantes

dures du

rayon-nement direct. Ici

donc,

comme _{pour le}

_plomb,

ce ne sont que les

_composantes

dures

qui

suscitent la diffusion nucléaire.

il)

Ecran d’urane. - Il faut tenir

compte

du

_{rayonnement y}

_{propre de l’urane}

_qui

s’ajoute

au

_rayonnement

de diffusion. On

_procède

_{donc par différence} en mesurant

d’abord le

_rayonnement

_propre et ensuite la somme du

_rayonnement

_propre et _du

résultats sont _{donnés par la}

_figure

7. La

_composante

_{dure est à peu}

_près

la même que celle du

_plomb.

Fig. 8. - Courbes

d’absorption du rayonnement diffusé par le fer à 90o, et comparaison avec _le

rayonne-ment direct. - 1. Courbe

d’absorption du _{rayonnement gamma direct.} - 2. Courbe

d’absorption du

rayonnement gamma diffusé. - 3. Variation de l’intensité du

rayonnement diffusé total en fonction du filtre primaire. - 4. Variation de l’intensité du

rayonnement diffusé restant _après un filtre

secon-daire de 24 mm. de _plomb.

4. Les écrans minces.

Lorsqu’on

étudie le

_rayonnement

diffusé dans des conditions

_identiques

_{par des écrans}

d’épaisseurs

croissantes,

on

_peut

faire les observations suivantes :

1. Pour des écrans très

_minces,

l’intensité diffusée croît

_{proportionnellement à}

l’épais-seur de l’écran.

2. Pour des écrans

_{d’épaisseurs}

croissantes,

l’intensité diffusée _{croit moins vite que}

l’épaisseur ;

elle tend

_{asymptotiquement}

vers une valeur limite. ’

3.

_L’analyse

_{par la méthode}

_{d’absorption}

_{montre que le}

_rayonnement

diffusé contient une

_proportion

de

_composantes

dures d’autant

_{plus grande}

_que l’écran est

_plus

épais.

Les conclusions

_auxquelles

nous sommes arrivés à la fin du

_{paragraphe précédent,}

reposent

sur l’observation du

_rayonnement

de

_{saturation, rayonnement}

dans

_lequel

les

composantes

les

_plus

dures sont

_{proportionnellement}

les

_plus

intenses. Mais cette abondance relative n’est obtenue

_qu’en

_{filtrant par la substance même de l’écran le}

_rayonnement

qu’il

émet.

Or,

l’effet sélectif de ce

_filtrage

_{fait que la}

_composition

du

_rayonnement

de saturation est assez

_éloignée

de la

_composition

du

_rayonnement

_originel.

L’étude de la

variation

_quantitative

du

_rayonnement

diffusé en fonction de

_{l’épaisseur}

de l’écran diffu-sant

_permet,

_gràce

à une théorie

sommaire,

de trouver des relations entre la

_composition

de ce

_rayonnement

_originel

et celle du

_rayonnement

de _{saturation. Nous exposons}

a I ‘

A. Résultats. - En ce

qui

concerne les nous avons étendu nos

observations à

l’aluminium,

au fer et au

_plomb,

mais nous _{n’avons pu arriver à}

l’épais-seur de _{saturation que pour} ces deux derniers. En

_effet,

les nombres

_{d’électrons/cm’}

de ces trois métaux sont

_{respectivement égaux}

à

7,85.10~, 21,9.1023

et

_~~,6.t~23.

Les densités

_{électroniques}

de ces deux derniers sont

_comparables,

alors

_qu’un

écran d’alumi-nium

_ayant

le même nombre d’électrons

_qu’un

écran de

_plomb

donné doit avoir une

épaisseur

trois fois

_plus

_grande.

Dès

lors,

les

conditions

expérimenlales

ne sont

_plus

comparables quand

on _passe d’un métal à

l’autre ;

elles le sont d’autant moins que, vu

son faible

_pouvoir

_absorbant,

l’aluminium ne donnerait la _{saturation que pour} une

épais-seur _{considérable par}

_rapport

aux dimensions totales du

_montage.

Les valeurs observées sont données au tableau VI et

_{représentées}

_{par la}

_figure

9. Nous avons choisi pour

_{l’interprétation numérique}

la série de mesures _que nous avons

faites avec un

_angle

de diffusion de 1200.

TABLEAU VI. - Intensité

par les écrans minces.

Fig. 9. - Intensité des rayonnements diffusés par : l’aluminium, le fer et le plomb,

B. Théorie. - Considérons une source émettant une

_énergie

_E,

sous forme d’un

rayonnement

monochromatique.

I3n écran de dimensions finies

reçoit

une fraction (VI de cette

_énergie.

Si /Ce?t le coefficient d’ionisation de ce

_rayonnement,

l’intensité du courant

d’ionisa-tion observé sera :

Après

avoir traversé une

_{épaisseur x}

de

_l’écran,

la valeur de

_l’énergie

se trouve réduite à :

où « a

_{o clésibne}

le coefficient

_{d’absorption}

du

_rayonnement

incident dans la matière

cons-tituant l’écran. ’

Considérons à

_{l’épaisseur x}

une tranclle

d’épaisseur

_L’énergie

absorbée dans cette tranche est :

Une

_fraction

de

_l’énergie

absorbée est

diffusée,

soit :

Si cette

_énergie

est diffusée d’une

_façon

_homogène

dans toutes les

_directions,

on en

recevra dans un

_angle

solide W2 une

_{quantité égale}

Si la

_répartition

des

inten-sités est

_régie

par une loi connue. comme c’est le cas _{pour l’effet}

_Compton,

on _pourra

déterminer un coefficient de

_répartition

_{f ;}

alors l’intensité diffusée dE" sera donnée

par : 1

Supposons

enfin que nous recueillions cette

_énergie

diffusée dans des conditions telles que le

rayonnement

ait à traverser une même

_épaisseur

de l’écran x avant d’atteindre la chambre d’ionisation. Son intensité subira une diminution suivant la loi :

où b est le coefficient

_{d’absorption}

_apparent

_{correspondant}

aux conditions

expérimen-tales.

est le coefficient d’ionisation du

_rayonnement

diffusé avec une nouvelle

longueur d’onde,

l’intensité du courant _{d’ionisation suscité par} ce nouveau

_rayonnement

sera :

Combinant toutes les formules

_{précédentes,}

on trouve:

I1ltégrant

entre x =0 ou trouve l’intensité du courant d’ionisation dû à

l’énergie

diffusée _par un écran

_{d’épaisseur}

Soit : -.

(*) Pratiquement, nous admettons _après différents auteurs que ces coefficients d’ionisation sont

476

C’est

_{l’équation}

d’une courbe

_{exponentielle.}

Si on

_développe

la

_parenthèse

en série et ~i on s’arrête au

_premier

_terme,

on obtient

_{l’équation}

de la

_tangente

à

_{l’origine :}

Pratiquement,

la courbe se confondra avec sa

_tangente

à

_l’origine

aussi

_longtemps

que le carré de

(a

+

b)

x, sera

_{négligeable.}

Cette dernière

_{équation représente}

donc la variations d’intensité du

_rayonnement

_{diffusé par des écrans} suffisamment minces.

Pour de

_{grandes valeurs}

de x,,

l’équation

(10)

donne la valeur de saturation du -courant :

Pratiquement,

cette limite sera _{atteinte pour} une

_{épaisseur x,}

d’autant

_{plus petite}

que

(a

-~-

b)

sera

_plus

_grand.

Elle aura une valeur d’autant

_{plus petite}

_{que le} coeffi-cient

_{d’absorption b}

du

_rayonnement

diffusé dans la matière même de l’écran sera

_plus

erand.

Entre le coefficient

_angulaire

x de la

_tangente

initiale et la valeur de la

_limite,

on a

la relation :

C.

_{Applications. -}

i. _{Diffusion par} un écran d’aluminium. Effet

_Compton.

Formule de Klein et Nishina. -

L’énergie

diffusée _{par effet}

_Compton

dans un

_angle

solide mnité est donnée par la formule de Klein et Nishina

_(1).

avec

La

_figure

10 donne la

_{représentation graphique}

de cette _{formule pour}

_quelques

raies du radium C. Dans deux directions

_{différentes,}

les

_énergies

diffusées à l’intérieur d’un même

_angle

solide sont entre elles comme les ordonnées

_{correspondantes.}

Si on admet

pour le

rayonnement ;

du radium la

_{composition spectrale}

_{trouvée par Ellis} et Wooster

_(2),

on

_peut

_{calculer que de 95° à}

_1301,

_l’énergie

diffusée dans un même

_angle

solide varie dans le _rapport de 100 à 71. Il en est de

même,

ou _{à peu}

_près,

_{pour l’intensité du} courant

d’ionisation,

car 1C _{coefficient d’ionisation varie peu pour les}

_longueurs

d’onde à consi-1It1 érer.

La formule

₍₁₄₎

_permet

encore _{de passer à} une autre _{formule commode pour la} déter-mination des coefficients de

_répartition

_{f que} nous avons considérés au

_paragraphe

précé-dent.

_L’énergie

diffusée dans

_{l’énergie d’angle}

solide

_compris

entre deux cônes dont les

angles

au sommet sont 9 et 6

₊

d 6 est donnée par :

(1) KLEIN et _Physik, 52 (1928), 8J3,

L’énergie

totale diffusées est

_égale

à

_{l’intégrale}

de dE’

_prise

entre 0 - 0 et 6 - r.

Soit :

Fig. 10. - Formule de Klein et Nishina donnant l’intensité du rayonnement diffusé par effet Compton dans un angle solide unité, en fonction de la direction.

La

_figure

1i donne la variation de

_{f (~~}

sin 0 en fonction de 0 pour les mêmes valeurs

de A

_qu’à

la

_figure

10.

_{1/intégration peut}

se faire

graphiquement.

L’énergie

totale diffusée

est

_{proportionnelle}

à la surface

_S,

_comprise

entre la courbe et l’axe des abscisses. On

_peut

calculer de même

_{l’intégrale}

entre deux limites données. La fraction de

l’énergie qui

est dif-fusée entre ces deux limites

_apparait

ainsi comme le

_rapport

entre deux

_{surfaces :}

.

fJ

Nous avons calculé de cette

façon

la fraction de

_l’énergie

diffusée _{pour chacune des}

compo-santes du radium

_(B

-~-

_C).

entre 120° ± 8°. Mais

_l’énergie

recueillie sur la fenêtre de la chambre d’ionisation ne constitue

_qu’une

fraction de celle

_qui

est

_comprise

entre les deux

. 1

cônes,

, soit -.

n

Pour

_appliquer

cette formule à l’effet

_Compton,

il _{faut poser} et

Et on a :

Fig. i l . - Intensité relative du

rayonnement diffusé par effet Compton

.

’

dans un élément de cône, en fonction dè la direction.

1609 mgr de radium. Nous avons trouvé 1--134

_{unités l’I).D’autre}

_part

une source de 1 mgr de radium

placée

à 2 mètres de la chambre d’ionisation suscite un courant d’ionisation de 1 - 1453 unités. Le

_rapport

de ces deux

_grandeurs

est :

Dans

le

_premier

cas on utilise une sources dont l’intensité

Et

est 1 60~ fois

_plus

_grande

que dans le second. Si on

_décompose

Et conformément à la

_{répartition spectrale proposée}

par Ellis et Wooster

en 1 Ei ,

on

_peut

calculer d’une

_part

au _{moyen de la formule}

₍₂₀₎

le

somme des _{intensités dues à la diffusion par} un écran mince

_{d’épaisseur}

donnée :

D’autre

_part

la somme des intensités dues au

_rayonnement

direct :

On trouve

Ii :

/2 ==

0,528.

Cette concordance satisfaisante entre les calculs et

_{l’expérience}

montre que notre

façon

de calculer l’intensité du

_rayonnement

diffusé est

_plausible,

_{et que} nous _{pouvons étendre} nos calculs aux autres cas.

On

peut

même aller

_plus

loin et

considérer,

au moins en ce

_qui

concerne l’ordre de

grandeur,

que cette coïncidence constitue dans le domaine des rayons - durs une

vérifica-tion de la formule de Klein et Nishina

₍₁₅₎

ou

_(~16),

donnant l’intensité de

_l’énergie

diffusée

en fonction de

_l’angle.

Cette vérification est intéressante en

_outre,

en ce

_qu’elle

fixe l’ordre de

_grandeur

du

rayonnement

de diffusion

_{électronique}

pur; et donne ainsi une base

_{d’appréciation}

_pour

l’importance

relative des

_{composantes d’origine}

nucléaire et des

_composantes

_d’origine

électronique

dans le

_rayonnement

de diffusion.

2.

_Rapport

entre le coefficient

angulaire

de la

_tangente

initiale et la valeur limite du courant d’ionisation. -

a)

Limite de l’effet

_Compton

dans l’aluminium.

-L’énergie

diffusée par un écran mince

_peut

se calculer pour chacune des

_composantes

du

rayonnement

incident comme nous l’avons fait au

_paragraphe

_précédent.

La formule

₍₁₃₎

permet

alors de calculer chacune des limites

_{correspondantes}

si on choisit des coefficients

d’absorption

appropriés.

La détermination de « a » soulève une

_petite

difficulté

d’interpré-tation dont la solution nous a été

_suggérée

_{par les résultats}

_{expérimentaux.}

En

effet,

_lorsque

l’écran est constitué d’une seule tranche infiniment

mince,

on

_peut

_{considérer que}

l’affai-blissement du faisceau incident se fait

_{proportionnellement}

à cra

+

crs. Mais dès que l’on

considére un écran

_{d’épaisseur plus}

considérable,

l’énergie

diffusée

par la

première

tranche

pénètre

dans les

_suivantes,

_{quoiqu’avec}

un

_changement

de

_qualité

_{et y} est diffusé à

nou-veau. En sorte _que

_l’énergie

incidente varie à l’intérieur de l’écran suivante un

_coefficieill

voisin de a = Ta

Quant

à

b,

il

_correspond

au

_rayonnement

diffusé dont on

_peut

calculer la

_longueur

d’onde en fonction de

_l’angle

de diffusion. Sa

valeur,

dans le cas où la chambre d’ionisation

~1) Ce chiffre tient _compte du fait que l’énergie diffusée par un écran est loin d’être émise par une source ponctuelle. Les rayons émis var un _point de l’écran _qui n’est pas situé sur l’axe de la chambre d’ioni-sation produisent une ionisation proportionnellement beaucoup trop petite. lous avons donc établi, au

moyen d’une source radioactive _ponctuelle, la distribution des intensités en fonction de la _position de la

source. On constate ainsi que pour rapporter toute l’énergie rayonnée à la valeur quelle aurait eue si elle avait été émise du centre, il faut _multiplier le résultat _global par 1,31. La valeur expérimentale du tableau VI

est

_placée

assez

_près

de l’écran diffusant et

_absorbant,

doit être

_comprise

entremet ca

+

cp.

Comme nous ne nous _{proposons que de fixer} un ordre de

_grandeur,

nous _prenons

arbitrai-rement

On trouve ainsi que la somme des limites

_(limite

de

_saturation)

est

_égale

à

_33,4

fois la valeur de

_l’énergie

diffusée _{par i} mm

d’aluminium,

soit :

Nous n’avons _{pu étendre} nos mesures de diffusion à des

_épaisseurs

d’aluminium suffisantes pour trouver une vérification

_{expérimentale;}

_{mais la valeur trouvée pour} l’aluminiuxn

_permettra

de déterminer les limites du

_rayonnement

de diffusion _par effet

Compton

dans le fer et dans le

_plomb,

et _{celles-ci seront intéressantes à comparer} aux

résultats

_{expérimentaux.}

b)

Limite de l’effet

_Compton

dans le fer. - Etant donné que les coefficients

d’absorp-tion par électron des divers

rayonnements

gamma dans le fer sont

légèrement supérieurs

à ceux de

_{l’aluminium,}

la limite calculée doit être

_légérement

inférieure à 18 700 dans le fer

_{(formule t 3).}

Or,

la courbe

_{d’absorption}

du

_rayonnement

_{diffusé par le fer}

_(figures

6 et

₈₎

montre que la

composante

dure,

que nous considérons comme un

_rayonnement

_d’origine

_nucléaire,

représente

environ 10 pour 100 du

rayonnement

de saturation.

_{L’expérience}

_ayant

donné pour ce dernier une valeur de

_{2 000,}

si on en soustrait la valeur initiale de la

_composante

dure,

il reste pour le

rayonnement

d’origine électronique

environ 90

_pour

_100,

soit :

Ce nombre est assez voisin de la limite calculée

_{(18 700)}

_pour

_{qu’on puisse}

exclui-e dans le cas du

_fer

la

_possibilité

de texistence seconde

_composante

nucléaire en _quali

-tité

_{appréciable.}

c)

Limite de l’effet

_Compton

dans le

_plomb.

-

L’énergie

diffusée _par effet

_Compton

ne

_dépend

_{que du nombre d’électrons par} cm2 de l’écran diffusant : un écran de

_plomb

assez mince diffuse par

effet Compton

autant

_{d’énergie qu’un}

écran d’aluminium

compre-nant _{le même nombre d’électrons. C’est-à-dire que si le}

_plomb

ne diffusait que par effet

Compton,

la

_tangente

initiale à la courbe des intensités serait la même _{pour les deux} métaux.

_Or,

cette

_tangente

initiale à la courbe de

_{l’aluminium,}

nous la connaissons

_{(fig. 9).}

D’autre

_part,

la formule

₍₁₃₎

nous

_permet

de calculer la limite de saturation de l’effet

Compton

dans le

_plomb

_{pour chacune des}

_composantes

du

_rayonnement

direct à

_partir

des éléments du calcul de la formule Comme coefficients

_{d’absorption}

nous avons

_adopté

les valeurs tirées de la formule de

_{Gray, légèrement}

_{modifées par la soustraction}

de Vs.

Le calcul nous a donné pour la limite de saturation :

Cette valeur est _{très voisine de celle que} nous avons trouvée en conclusion de

_l’analyse

du

rayonnement

diffusé _{par la méthode}

_{d’absorption :}

2520. Il se _{confirme ainsi que}

35 pour 100 environ du

rayonnement

de diffusion du

_plomb

sont

_imputables

à l’effet

Compton,

et _{que les dezcx} autoes

_cornposantes

doivent être

_{d’oriqiîie}

nucléaire.

a)

Différence entre les coefficients

_angulaires

des

_tangentes

initiales. - Alors

que les

premiers points

des courbes de l’aluminium et du fer se

_placent

en

_ligne

droite

et ainsi

_permettent

de déterminer sans

_ambiguïté

leurs

_{tangentes initiales,}

les

_premiers