Discussion expérimentale de l'emploi de la méthode d'absorption pour la détermination de la limite du spectre continu β du RaE

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Discussion expérimentale de l’emploi de la méthode

d’absorption pour la détermination de la limite du

spectre continu β du RaE

A. Baschwitz

To cite this version:

DISCUSSION

EXPÉRIMENTALE

DE L’EMPLOI DE LA

MÉTHODE

D’ABSORPTION

POUR LA

DÉTERMINATION

DE LA

LIMITE

DU SPECTRE

_{CONTINU 03B2}

du RaE

Par Mlle A. BASCHWITZ.

Sommaire. 2014 On détermine le « _{parcours » des rayons 03B2} du Ra E; on fait varier les conditions

expé-rimentales : distance de la _préparation à _{l’appareil de mesure, canalisation} ou intensité initiale du rayon-nement Seule la distance de la préparation influe notablement sur le nombre obtenu.

1. Introduction. - La limite

_{supérieure d’énergie}

du

_spectre

_continu

des radio-éléments a été étudiée

par diverses

méthodes,

et en

_particulier

_{par la méthode}

dite «

d’absorption

»

(1) :

on fait passer le

_rayonnement

à travers des écrans

_{d’épaisseurs}

croissantes et on

étudie la variation du courant d’ionisation en fonction

de

_{l’épaisseur}

traversée. En

_extrapolant

la courbe

comme il sera

_{indiqué plus}

_loin,

on trouve le «

par-cours » du faisceau incident et on

_{l’interprète}

comme

étant le parcours des électrons les

plus

rapides

contenus dans le

faisceau;

on en tire

_l’énergie

de ces électrons

en se

_reportant

aux courbes

_{d’absorption}

des rayonne-ments

_{primitivement homogènes}

_{établies par} Varder

_(2),

Madgwick (3)

et

_Eddy

_(4).

Il a été

montré

que

l’absorption massique

des

_rayons

varie peu avec le numéro

_atomique

des atomes

absor-bants,

pour les éléments

légers (7».

D’autre

_part,

la forme de la courbe

_{d’absorption}

ne

_permet

une bonne définition du « _{parcours » que} dans le cas de ces

éléments. Un parcours de

0,40

correspond

par

exemple

à une

_énergie

de 1 06 eV

(Hp

=

Ii 700).

Notons _que,

_d’après

les travaux des auteurs

_cités,

le

parcours est sensiblement

_{proportionnel}

à

_l’énergie

dans ce domaine

_{d’énergies.}

Le but de ce travail est d’établir si le résultat de la

mesure du _parcours

_dépend

_beaucoup

des conditions

expérimentales :

distances

_respectives

des écrans à la

préparation

et à

_l’appareil

de mesure, intensité du

rayonnement,

angle

de canalisation.

2.

_{Dispositif expérimental. -}

Les mesures sont

faites à l’aide d’un

_{électroscope}

à feuille d’or surmontant

une chambre

d’ionisation;

les

_parois

de la chambre d’ionisation et de

_{l’électroscope}

sont en laiton nickelé et leur diamètre intérieur est de 8 cm; la feuille d’entrée de la chambre

d’ionisation,

d’un diamètre de 5 cm, est

une feuille de

_cellophane

de masse

_{superficielle}

0,00215

g /cm.

Un

_{dispositif redresseurréglablepermet}

d’obtenir une tension bien déterminée _pour

_charger

la feuille

_(6).

(l)

SARGENT. Proc. _Roy. SOC., I933, 139 A, p. 659.

(2) VARDER. Phil. Ma,g., 1915, 29, p. 72’.

(3) LVIADGWICK. Proc. Canib. Phil. Soc., 1927, 23, p. 982.

1’) EDDY. Proc. Camb. Phil. 1930, 2~, p. 50.

(5) FouRmER. Thesp, Paris. Ann. de _Phys., VIII. _{1921, p. 207.}

- FOURNIER

et GUILLOT Sur l’absorption exponentielle des _rayons

dn _{Ra E,} Actualites Scwnfl{tques et Industrielles, Hermann, 1933.

(6) Je remercie ici M. R. _{Grégoire qui a} monté _pour moi cet

appareil.

Le

_rayonnement

_{est émis par} un

_dépôt

-

sur une

lame de mica - de RaD

_(en

_équilibre

avec le RaE et

le

_Po)

couvert d’une lame de mica de masse

superfi-cielle

_0,0041

_{g/cm2 :}

ce

_dépôt

se

_présente

sous la forme

d’une tache à peu

près

circulaire de diamètre 12 à 15 mm. L’activité de la

_{préparation (qui}

n’a

pratique-ment pas diminué

depuis

le début des mesures, la

période

du RaD étant de 22

_ans)

est de

1,~

millicurie.

Nous

_employons

deux sortes d’écrans : des écrans

d’aluminium et des écrans de carton

_{bakélisé ;}

comme

la

bakélite

ne contient que des éléments

légers (C,

II et

_0),

ceci

_permet

de voir si les

_phénomènes

observés

dépendent

du numéro

_atomique

de

l’écran,

et en

parti-culer de la diffusion des rayons,

qui

en est fonction.

Les écrans sont

_placés

sur un «

_{porte-écrans »}

situé

à

_1,5

_cm,au dessous de la chambre d’ionisation.

3.

Mesures et résultats.

Les courbes obtenues en

_portant

le

_logarithme

de

l’intensité

_(en

unités

_arbitraires)

en fonction de la masse

superficielle

ou de

l’épaisseur

des écrans ont

l’allure

générale

donnée par la courbe ci-dessous

_(fig,

_{1) :}

la

Fig. 1.

première

partie

est une droite de forte

pente

qu’on

attribue

_{principalement}

au

_{rayonnement ~ (pour}

les

très faibles

_épaisseurs,

on observe un relèvement

initial

38

dont nous ne nous

_préoccupons

_{pas dans} ce travail

_(1»),

la droite de faible

_pente

est attribuée au _rayon nelnent

_{t -,,}

seul,

le

_{rayonnement §}

étant

_{complètement}

absorbé

_(le

rayonnement

y observé dans ces conditions est attri-buable au

_{RaD, d’après}

MM. Fournier et

_Guillot);

entre ces deux

_droites,

une

_partie

_courbe;

le « _parcou rs»

est

_{généralement}

défini comme le

_point

où cette courbe

est

_tangente

à la seconde droite

_(l).

D’après

les résultats trouvés au cours de ce

_travail,

il nous a _paru

_préférable

de définir le « _parcours »

comme l’intersection des deux droites ainsi tracées.

Courbes

d’absorption

dans l’aluminium du

rayonnement

de

_{Ra(D-~- E)}

en fonction de la masse

_{superficielle}

des écrans

_interposés.

- 11 Variation du

« _parcours » avec la distance de

la

_préparation

à l’entrée ~e la chambre d’ionisation.

- L’intensité du

rayonnement

est

_trop

_{forte pour être} mesurable sans

_écran;

les mesures ne

_peuvent

être

faites

_{qu’après interposition}

d’au moins

0,20

g/cm2

d’absorbant. Nous

_appelons

_{par convention dans} ces

expériences

avec l’aluminium « intensité initiale

_»

(ex-primée

en unités

_arbitraires)

l’intensité du

_rayonnement

t

après

la traversée de 1 mm d’aluminium

_{(0,265 g/cm2).}

Corrections : au _{parcours ainsi}

_déterminé,

il faut

ajouter :

-.

a) L’épaisseur

de la feuille de

_cellophane

fermant la chambre

d’ionisation,

de masse

_{superficielle}

0,0021 gjcm2.

~)

L’épaisseur

de la feuille de mica surmontant le

dépôt de

de masse

_{superficielle 0,!04i}

_g/CM2.

y)

L’épaisseur

d’air

_comprise

entre les écrans et la

chambre d’ionisation :

_{cetteépaisseurvarie}

entrel,4cm

et

_0,7

cm suivant

_{l’épaisseur}

des écrans

_interposés.

La correction de masse

_{superficielle}

de cet air est

_comprise

entre

0,0017

et

_0,0009

_g/cm2.

Ces trois corrections affectent

_également

tous les résultats obtenus et sont de

_{plus négligeables}

devant l’erreur commise sur _{l’évaluation du parcours.}

~)

L’épaisseur

d’air

_comprise

entre la

_préparation

et les écrans : comme on le voit

_d’après

le tableau

_ci-après

(tableau I),

cette correction est du même ordre de

grandeur

que l’erreur commise sur l’évaluation du

parcours et nettement inférieure aux différences trou-vées entre _{les parcours dans les diverses conditions.}

~" Variation du _parcours avec les conditions de

canalisation du

_{rayonnement. -}

La

_préparation

étant à

8,3

cm de l’entrée de la chambre

_{d’ionisation,}

on

canalise le

_rayonnement

à l’aide d’un tube de

_plomb

de hauteur

4,1

cm surmonté d’un

_{diaphragme de}

diamètre

1,8

cm, de _{telle sorte que l’} « intensité initiale o définie

plus

haut soit sensiblement la même que

lorsque

la

préparation

est

_placée

à

_12,8

cm de la chambre. 3" Variation du _parcours avec l’intensité de la

préparation. -

Nous

_employons

la même

_{préparation,}

mais nous n’utilisons

_{qu’une portion}

de sa

_surface,

de

(l) FOURNIER. Loc cit.

’

(2) SARGEXT. Lac. cil.

diamètre

1,2

cm; l’intensité initiale est la même que dans

_{l’expérience précédente.Les}

résultats sontrésumés dans le tableau II.

ÏABLEBU T.

TABLEAU II.

Courbes

_{d’absorption}

dans le carton bakélisé

du

_rayonnement

total

_(p

-f- Y)

de Ra

_(D-f-

_E)

en

fonction de la masse

_{superficielle}

des écrans

interposés.

-- Dans cette série

d’expériences,

_nous

appelons

par convention « intensité initiale ~) l’inten-sité du

_rayonnement

_après

la traversée de 2 mm de

bakélite - soit _{une masse}

superficielle

de O. i6

_g/cm~

ce

_{qui correspond}

sensiblement à la masse

superfi-cielle de 1 mm d’aluminium

_(qui

définit l’ « intensilé initiale » dans les

_expériences

précédentes).

On fait les mêmes _{corrections que dans le} cas de l’aluminium.

Variation du parcours avec la distance de la

pré-paration

à la chambre d’ionisation. -

Les résultats

figurent

dans le tableau III.

2° Variation du parcours avec les conditions de canalisation du

_{rayonnement. -}

_a)

Canalisation très

foi-te

-. la

_préparation

étant

_placée

à

12,8

cm de la

chambre,

on canalise le

_{rayonnement -}

à l’aide d’un

tube

de

_plomb

de hauteur

9,1

cm surmonté d’un

dia-phragme

de diamètre

1,U

cm - de telle sorte

_qu’il

soit

39

Dans cette

_expérience,

l’intensité du

_rayonnement

après

la traversée mm de bakélite est de l’ordre de

_grandeur

du « mouvement _{propre » de}

_{l’appareil ;}

la courbe ne

_peut

être tracée avec

_précision,

mais on

peut

voir que

l’épaisseur

correspondant

au

change-ment d’allure de la courbe

_(épaisseur

définissant le

parcours)

est du même ordre de

_grandeur

_{que dans les}

expériences

précédentes.

~3)

Canalisations moins -

a)

La

_préparation

étant

_placée

à

8,a

cm de la chambre

d’ionisation,

on

canalise le

_rayonnement

à l’aide d’un tube de

_plomb

de hauteur

4,1

cin surmonté d’un

_diaphragme

de dia-mètre

_1,0

cm.

b)

Les conditions

_{expérimentales}

_{sontles mêmes que} dans

_{l’expérience}

_{précédente,}

mais le diamètre du

dia-phragme

est

_1,4

cm

L’ensemble de ces résultats est donné dans le tableau IV.

TABLEAU III.

TABLEAU IV.

ReJJlarque.

- Si _nous

prenons la définition habi-tuelle du « _parcours »

_(3).

nous constatons _{que les} variations de « _{parcours » observées sont}

_plus

_grandes

qu’avec

la _{définition que} nous àvons

_{adoptée (de}

_0,46

à

_{U,~9 g/cm2}

_pour

_{l’aluminium,}

et de

O,42à

0,49 g/cln2

pour la

bakélite).

4. Conclusion. - Le parcours des

rayons fi

dépend

de

façon

sensible de la distance de la

_préparation

à la chambre

_{d’ionisation,}

mais ne

_dépend

_{pas des}

condi-tions de canalisation du

_rayonnement

ni de l’intensité de la

_{préparation.}

Les variations notées sont moins

grandes

pour un élément

_léger

_{tel que la bakélite que} pour

l’aluminium,

dont le numéro

_atomique

est

_plus

élevé.

Les différences observées doivent être dues à la

com-plexité

du

_{phénomène d’absorption ;}

on _{sait que}

lors-qu’un rayon ~

traverse la

matière,

il

_peut

être dévié de

sa direction

_{primitive (c~}

_scattering

_o)

et cela un

_grand

nombre de fois

_lorsque

_{l’épaisseur qu’il}

traverse est

assez

_{grande ;}

ce

_phénomène

est d’autant

_plus

impor-tant _{que le numéro}

_atomique

de l’absorbant est

_plus

élevé. C’est donc

_{probablementàlui qu’il}

faut attribuer pour la

plus

grande part

les variations du parcours.

Notons de

_plus

_{que, par cette}

_méthode,

on définit le

parcours d’un

faisceau et nond’un

_{rayon isolé -}

comme

on le _{ferait par la méthode de Wilson par}

_{exemple ;}

-les parcours des différentes

particules

sont

_légèrement

différents,

et chacun d’eux est

_susceptible

de

fluctua-tions ;

ceci

_pourrait

aussi

_expliquer

en

_partie

les variations observées.

La limite

_{supérieure d’énergie}

d’un

_spectre

_{continu fi}

ne

_peut

donc être déterminée de

_façon

_rigoureuse

_par la « méthode

_{d’absorption}

o, mais on

_peut

obtenir ainsi l’ordre de

_grandeur

de cette

limite,

puisque

le parcours trouvé est

_interprété

comme étant celui des électrons les

_{plus rapides}

du faisceau. Comme le parcours d’un faisceau de

_{rayons ~ isocinétiques}

est _sensiblement

pro-portionnel

à

_l’énergie

_quand

celle-ci est assez

_grande,

il suffit de

_connaître,

_pour un certain corps, la limite

supérieure d’énergie

des

_{rayons ~}

émis et _{le parcours de}

ces _{rayons pour} avoir, _par une

_simple

courbe

d’absorp-tion, une valeur

_approchée

de la limite

_supérieure

d’énergie

de

_{n’importe quel}

_spectre

continu : la valeur exacte pourra être déterminée ensuite par une méthode

plus précise.

Cette méthode est donc très commode pour la

comparaison

des

spectres

continus ~

des diffé-rents _{corps et}

_pourrait

en

_particulier

être

_appliquée

à l’étude des

_rayonnements

_{émis par les corps radioactifs} artificiels. Nos

_expériences

_{montrent que, pour}

l’appli-cation de cette

_méthode,

il

_{est important}

de

_placer

tou-jours

les

_{préparations}

radioactives à une même

dis-tance de

_l’appareil

de mesure. Le

_changement

des autres conditions

_{expérimentales (intensité,}

canalisa-tion)

ne

_paraît

_{pas donner lieu à des variations notables.}

Je voudrais

_exprimer

ici un

_hommage

ému à la

mémoire de Madame P. Curie et adresser à Madame Irène Curie-Joliot et à M. Frédéric Joliot tous mes

remerciements pour leur intérèt bienveillant et les

précieux

conseils

_qu’ils

m’ont donnés au cours de ce

travail.