Spectrographie par diffraction des rayons γ de la famille de l'actinium

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Spectrographie par diffraction des rayons γ de la famille

de l’actinium

Marcel Frilley

To cite this version:

SPECTROGRAPHIE PAR DIFFRACTION DES

_{RAYONS 03B3}

DE LA FAMILLE DE L’ACTINIUM

Par M. MARCEL _FRILLEY,

Laboratoire Curie. Institut du Radium de Paris.

Sommaire. 2014 Le

spectre 03B3 des dérivés de l’Ac a été étudié entre 20 et ₇₅₀ U.X. au _{moyen d’un} spectro-graphe à cristal tournant. On a obtenu une _quarantaine de raies correspondant à des rayonnements 03B3

nucléaires, ou à des rayons X de fluorescence (spectres K) des radioéléments ou des terres rares actini-fères. Les résultats concernant les spectres K sont en accord avec les mesures effectuées sur les rayons X

caractéristiques des éléments lourds. Le spectre K le _plus intense n’est pas celui de l’élément 83 comme

dans les familles du Ra et du Th, c’est celui du 86, émis au cours de la _{désintégration} AcX ~ An. La

comparaison des _énergies y mesurées par diffraction avec _{les résultats obtenus par analyse} des spectres 03B1 et 03B2 est difficile en raison du grand nombre de radioéléments contenus dans les sources et de la complexité

du spectre de chacun. La concordance entre les diverses méthodes est satisfaisante pour les 03BB inférieures

à 175 U.X. Par contre, pour les 03BB plus élevées, les résultats sont très différents de ceux fournis par les

spectres 03B2. Certains _rayonnements doivent avoir un coefficient de conversion interne très élevé (comme

ceux de 1 415 ekV du Ra C et ₄₀ ekV du Th C). D’autre _part, certaines raies de diffraction intenses ne

correspondent à aucun _{rayonnement 03B3} identifié par la spectrographie 03B2. On _{n’a pas} observé d’anomalies de cet ordre dans la famille du Ra. A défaut d’autre _hypothèse, il semble que les coefficients de conversion interne de ces rayons 03B3 seraient exceptionnellement faibles.

1. Introduction. - La _mesure des

énergies

des rayons y fournit les données essentielles dans l’étude des structures nucléaires. Elle

_peut

être

faite par divers processus,

plus

ou moins

directs,

dont il est intéressant _{de comparer les résultats.} Cette

_comparaison

est

_{généralement}

difficile,

en

raison des différences de sensibilité et de

_précision

que

présentent

les différentes méthodes

spectro-graphiques

dans les domaines

_qui

leur sont communs.

On

_peut

classer en trois _groupes les

_procédés

_qui

permettent

d’étudier d’une manière détaillée la constitution des

_spectres

y

(en

écartant les mesures

d’absorption

et de

_{calorimétrie) :}

1 ~

_L’analyse

des

_spectres

de

_rayons

de

conver-sion

interne,

complétée

par celle des

spectres

de

photoélectrons

excités _par le

_rayonnement

y;

>0

_L’analyse

de la structure fine des _rayons oc;

30 La mesure directe des 1, par diffraction.

La

_première

méthode est celle

_qui

a donné les

résultats les

_{plus complets.}

Elle a été

_appliquée

à un très

_grand

nombre de

radioéléments,

avec une

précision

satisfaisante dans un domaine

_{d’énergies}

qui

s’étend de

_quelques

dizaines à

_plusieurs

millions

d’électrokilovolts.

Toutefois,

la

_{multiplicité}

des

raies

de faible

_énergie

entraîne des difficultés

d’interprétation

dans la

_région

de basse

_fréquence

des

_spectres

La structure fine des rayons ce donne des résultats

dont la

_qualité

est assez variable. Certaines

diffé-rences

_{énergétiques}

sont bien définies et

s’identi-fient avec des émissions _~~ connues.

_Mais,

toutes

les combinaisons

_possibles

des niveaux nucléaires observés ne _{donnent pas} lieu à _coup sûr à une

émis-sion _y. Par _contre, les erreurs

_{expérimentales}

sont telles

_qu’il

est souvent

_possible

de faire

corres-pondre

indifféremment un même

_{rayonnement -,,}

à

différents intervalles du

_spectre

de

structure fine.

La diffraction directe

donne,

à certains

_égards,

des résultats

_sûrs,

en ce sens

_qu’avec

une

_précision

plus

ou moins

_bonne,

elle

_permet

_d’indiquer

des

rayonnements

y dont l’existence ne

_peut

être mise

en doute. Les résultats sont

_cependant

_peu

étendus,

car le domaine des

_fréquences

dans

_lequel

on a _pu

l’appliquer jusqu’ici

est limité. La sensibilité réduite

ne

_permet

d’étudier que des radioéléments

_pouvant

constituer,

sous un

_petit

_volume,

une source intense

et à évolution lente. Les _{corps à}

_période

courte ne

peuvent

être

_séparés

de l’élément à vie

_{longue qui}

les

_précède

et la durée des poses est assez

_grande

pour

qu’on

ne

_puisse,

dans la

_plupart

des _cas, éviter

la formation en

_quantité

notable des dérivés. On

enregistre

donc

_{généralement}

l’ensemble des

_spectres

de toute une série de radioéléments. Enfin la sensi-bilité et la

_précision

diminuent

_{rapidement lorsque}

la

_fréquence

_augmente

et la mesure des intensités

qui

devrait,

par

comparaison

avec

_l’analyse

des

spectres

~3,

permettre

d’évaluer les coefficients de

conversion

_interne,

_présente

des difficultés sérieuses.

On ne

_peut,

_{pratiquement,}

estimer les

_rapports

d’intensités _{que pour des} raies assez voisines.

Après

des résultats sommaires obtenus en

₁₉₁₄

par Shaw

puis

Rutherford et

Andrade,

la diffraction

des _{rayons y} a été

_appliquée

_{par J.} Thibaud

_[1]

à la famille du

Th;

j’ai

ensuite étudié celle du Ra

_[2],

puis

Valadarès

_[3]

a

_repris

avec une

_précision

accrue

l’analyse

des

_régions

de basse

_fréquence

de ces deux

familles.

C’est aux dérivés de l’Ac _que

_j’ai,

en dernier _lieu,

appliqué

cette méthode. Dans cette

famille,

la

plus grande partie

du

_rayonnement

,- _est émise

par RdAc et AcX. L’An et les éléments du

_dépôt

actif

_{(AcA excepté)}

émettent

_également

_quelques

raies.

35

2.

_{Appareillage.}

Précision. - Le

spectrographe,

antérieurement décrit

_(2J,

a été utilisé avec un

cristal de sel _gemme, comme

_{précédemment.}

Lie sel _gemme

_présente

_l’avantage

d’une distance réticulaire faible avec un

_pouvoir

réflecteur élevé.

Il a

généralement

été abandonné dans la

spectro-graphie

des rayons

X,

où l’on

_dispose

d’intensités

de

rayonnement considérables,

en raison des défauts

de cristallisation

_qu’il

_comporte.

On

_peut

_cependant

trouver des échantillons de

_grande

_dimensions,

donnant une _{luminosité convenable pour de}

_petits

angles

de

réflexion,

et

_n’ayant

_{pas de} défauts

gênants.

Il serait

_impossible

avec de tels cristaux d’obtenir

des raies extrêmement fines comme celles

_qu’on

recherche dans la

_{spectrographie}

des _{rayons X.} Dans

le cas des _{rayons y,} d’autres causes

_{d’élargissement}

des raies affranchissent d’une telle

_{préoccupation}

(largeur

de la source, diffusion dans l’écran

renfor-çateur

et dans la

_plaque).

Les raies ont

_{généralement}

une

_largeur

de

quelques

dixièmes de

millimètre,

mais leur

_position

_peut

être

déterminée,

sauf _pour les

_plus

faibles,

à o,1 ou o, 2 mm

_près.

La

_précision

obtenue avec une

_dispersion

de 3

_U.X./mm

dans le

premier

ordre est environ o,5 _{U.X. pour les} raies K et les raies de

_{grande longueur}

d’onde,

visibles

quelquefois jusqu’au quatrième

ordre. Elle est

_plus

faible pour les raies de

_fréquence

élevée,

généra-lement moins nettes

_(o,5

à I

U.X.).

Parmi ces

_dernières,

l’existence de raies

_multiples

non résolues

_peut

introduire des erreurs

_{supplémentaires qui}

ne

_peuvent

être éliminées _{que dans} le cas où les

_composantes

appartiennent

à des éléments différents dont l’un

peut

être étudié isolément.

L’emploi

d’un écran

_{renforçateur}

d’un

_type

courant

pour

radiographie

est

indispensable

dans les

régions

spectrales

étudiées. Les

_plaques

utilisées étaient

généralement

des

_superfulgur

Guilleminot.

La durée _{des poses} a

_varié,

suivant les sources et

les

_{régions étudiées,}

entre 1 o et 10o h.

Les

_spectres

_{de rayons X}

sont

constitués de séries

(K,

L,

etc.) séparées

par des intervalles très

étendus,

il ne

_peut

donc y avoir confusion entre les

spectres

des différents ordres. Par contre, dans les

_spectres

_y, les ordres

_supérieurs

se trouvent mêlés au

_spectre

primaire.

La distinction

_peut

être faite en couvrant

une

_partie

de la

plaque

avec un écran absorbant

dont

_{l’épaisseur}

et la matière

_(position

des bandes

d’absorption)

sont convenablement choisies

_(1).

Une

vingtaine

de raies d’ordre

_multiple

ont été

enre-gistrées.

Il ne semble pas

_qu’il

existe de raies de

premier

ordre au delà de

₅₇₄

U.X.,

_jusqu’à

₇₅₀

U.X.

(16

à 9- 1

ekV).

3. Sources. - I. L’ensemble des dérivés de l’Ac

a été étudié avec une source renfermant envi-(1) Cf. Planche Un écran _d’argent de o, 2 mm absorbe les raies _I~-5,; et laisse passer de part et d’autre le deuxième

et le troisième ordres des raies K-S6.

ron _{o,56 mg}

_d’Ac,

_mélangé

à 5o _mg

_d’oxyde

de La,

contenus dans deux

_ampoules

_cylindriques

de verre

mince scellées. Les deux tubes,

ayant

environ 26 mm

de

_longueur

et 1,6 mm de diamètre extérieur,

étaient

_disposés

l’un derrière l’autre à l’entrée du canaliseur.

La

_quantité

d’Ac utilisée

_correspond

à

envi-ron

3,3 . ~ 09

atomes d’Ac

_{désintégrés}

_par

seconde,

soit go millicuries

(2).

II. L’étude

_{particulière}

du

_rayonnement

du RdAc

a été faite successivement avec deux

_{préparations}

de

RdAc,

contenues dans des tubes semblables à

ceux d’Ac. Chacune de ces sources

_renfermait,

à

_l’origine,

une

_quantité

de RdAc sensiblement

double de celle

_présente

dans la source d’Ac. La

séparation

de l’AcX était effectuée immédiatement

avant la mise en

_ampoules.

Ces

_{préparations}

étaient

utilisables

_{pendant quelques}

_jours,

tant _que la

quantité

d’AcX formée restait faible par

rapport

à sa concentration

_{d’équilibre}

avec le RdAc. Une

des sources a fait

_l’objet

de

_{plusieurs séparations}

d’AcX

successives,

à une semaine d’intervalle.

III. Une

_préparation

de forme

_analogue,

conte-nant de l’AcX en

_équilibre

avec ses

dérivés,

mais

dépourvue

de

RdAc,

a

_permis

de

_préciser

quel-ques-uns des résultats obtenus avec les autres sources.

Son intensité

était,

à

_{l’origine, supérieure}

d’envi-ron 5o _pour 100 à celle de la source d’Ac.

4. Résultats. - I. RÉPARTITION _DE L’ÉNERGIE

DANS LES SPECTRES DE RAYONS y. - Les courbes

d’absorption

et l’étude

_{calorimétrique}

du rayon-nement _y montrent _que

_l’énergie

émise sous cette forme est du même

ordre,

à nombre

_égal

d’atomes

transformés,

pour le Ra et l’Ac en

_équilibre

avec

leurs dérivés

_[4].

Mais la

_proportion

de

_rayonnement

pénétrant

est

_{beaucoup plus}

élevée _{pour le Ra que} pour l’Ac.

Après

filtration par 1 cm de

_Pb,

le

rayon-nement de la source d’Ac décrite ci-dessous est

équivalent

à celui de

_{3, I ~}

_mg d 3

Ra,

mesuré dans les mêmes

conditions,

tandis que le nombre de

désinté-grations

par seconde

correspond

à celui de _{go mg}

de Ra. Par contre, dans l’étud3 des

_spectres

de

fréquence

peu élevée, on obtient des

_{enregistrements}

plus

intenses avec cette source d’Ac

_qu’avec

go mg de Ra ou _go mc dé Rn.

II. RAYONNEMENTS DE FLUORESCENCE. - Comme

ceux des familles du Ra et du

Th,

le

_spectre

_y des

dérivés de l’Ac

_comprend

des raies K résultant de l’ionisation des atomes _par la conversion interne

des _{rayons y nucléaires.} On trouve, avec des intensités très différentes d’un élément à

l’autre,

les raies

_Kx,

(’) On a étendu à tous les radioéléments la définition du

millicurie, utilisée primitivement pour le Rn seul : Un milli-curie d’un radioélément _quelconque est la quantité de ce corps

qui donne le même nombre de _{désintégrations par seconde}

36

et des éléments

81, 82, 83, 84,

86 et 88

_(3).

Pour

l’élément 86 dont les raies «i et a2 sont très intenses

on

_{enregistre également}

les raies

_{Pi g}

et

L’identification de ces

rayonnements

a été faite par

comparaison

avec les

_spectres

de

_{rayons X}

des

éléments lourds obtenus par

Ingelstam

[5].

La

concordance avec les mesures directes ou les valeurs

interpolées

est excellente. La

_position

des bandes K

d’absorption

de divers éléments a été

_également

vérifiée

_(4).

Les

_rapports

d’intensités entre les raies d’un même

élément sont bien de l’ordre de ceux _{que l’on observe}

dans les

_spectres

_{de rayons X des éléments lourds.}

On sait que les raies de fluorescence

qu’accom-pagnent

une

_{désintégration}

sont celles de l’élément

qui

résulte de la transformation. On

_peut

vérifier

avec une source de

_RdAc

dont l’AcX a été

récem-ment

_séparé,

_{que le}

_spectre

ne contient que les raies

de l’élément 88

_(RdAc

2013~

AcX)

_et

celles,

très

atténuées,

de l’élément 86

_{(AcX --->- An)}

_provenant

de l’AcX formé

_pendant

la durée de _{la pose}

(envi-ron 1 o _pour ioo de la

quantité

d’équilibre).

Celles

des dérivés de

_l’AcX,

réduites dans les mêmes

proportions

que les raies K

86,

mais normalement

beaucoup

plus

faibles,

ont alors

_disparu.

Avec une source d’AcX au

_contraire,

on n’observe

_plus

les

raies de l’élément 88.

Le

_spectre

contient

_également

des raies K émises

par un _processus

différent,

celles de l’élément servant

de

_support

aux _corps

radioactifs,

excité _par le

rayonnement

global

de la source. Avec les tubes d’Ac

on observe les raies K du La

_(~).

Avec la

_première

source de RdAc constituée d’éléments

_légers,

aucune

raie de cette

_espèce

n’était visible dans le domaine étudié. La deuxième

montrait,

à côté des raies du

La,

celles du Ce.

Le Tableau ci-dessous

_indique

_{que, pour} ces

raies,

la concordance avec les

_spectres

de _rayons X

est encore _{satisfaisante.}

(1) Cf. Planche : clichés I et II.

(4) Cf. Planche : cliché I. Un écran d’or de o, 3 mm absorbe fortement et laisse passer presque intégralement

niveau K de l’or se plaçant entre ces deux raies.

~5) C f . Planche : cliché IV,

L’étude des

_spectres

K des radioéléments conduit

aux conclusions suivantes :

1° Les résultats concordent avec les mesures de 1, et d’intensités les

_plus

_récentes,

effectuées sur les

spectres

de rayons X des éléments lourds. Cette concordance s’étend aux éléments 57 et 58 et aux

bandes

_{d’absorption}

K de _{divers corps. On}

_peut

accessoirement

_observer

_{que les} l,

mesurées,

combi-nées avec la valeur

_{h = 6,6I}

actuellement admise pour la constante de

Planck,

conduisent à des

énergies

des niveaux

_{électroniques,}

dans les atomes

lourds,

un _peu

_plus

élevées que les valeurs

généra-lement

_adoptées

pour

l’interprétation

des

_{spectres ~3.}

L’écart est d’environ

o,5

ekV

_{pour les}

niveaux K et

o,1 ekV pour les niveaux L

[6].

2~ Les raies K de l’élément 81

_apparaissent

dans

le

_spectre

des dérivés de l’Ac

_(AcC

--~

AcC"),

tandis

qu’on

ne les voit _{pas dans la famille} du Ra. En

effet,

l’AcC se transforme presque

_{intégralement}

en

AcC",

tandis que le RaC

n’engendre qu’une

très faible

proportion

de RaC".

30 Les intensités

_respectives

des

_spectres

K des radioéléments d’une même famille sont très

diffé-rentes. En

_prenant

_égale

à 10 l’intensité du

_spectre

principal

dans

_chaque

famille,

on

_peut

établir le

classement ci-contre

_(6).

Dans

_chaque

famille,

une transformation donne lieu à une émission K

_{particulièrement}

_intense,

celle de l’élément 83 pour le Ra et le

Th,

celle du 86

pour l’Ac.

Or,

l’intensité du

spectre

K de

fluores-cence doit être

_{proportionnelle}

au nombre d’électrons

extraits _{du niveau K par} les

_rayonnements

_~~ convertis. Les nombres

d’électrons,

évalués _par

(d) La comparaison des conditions _{expérimentales}

d’enre-gistrement permet d’estimer que les intensités respectives des

spectres principaux de chaque famille (86 pour 83 pour le Ra et le _{Th), rapportées} à un même nombre d’atomes

transformés, sont du même ordre de _grandeur. Les intensités relatives des spectres 1’- ne sont données _qu’à titre indicatif,

37

Ellis

_17]

dans les

_{spectres !,3}

du RaB et du

RaC,

sont en effet dans un

_rapport

du même ordre _que

celui des intensités des raies de fluorescence

corres-pondantes.

De même le ThB

_possédant

une raie y

de 238 ekV très intense dont le coefficient de

conver-sion interne est

_{grand [8],}

se trouve favorisé _par

rapport

aux autres éléments de la famille du Th.

Pour la famille de

l’Ac,

les intensités mesurées

par

Surugue

[9]

ne montrent _{pas d’une}

_façon

évidente

pourquoi

la transformation AcX 2013 An est

accom-pagnée

d’un

_rayonnement

K

_{plus important}

_que celui

_{qui correspond}

à la

_{désintégration}

du RdAc. Il faut admettre

_qu’il

existe,

dans le rayonne-ment _~~ de

_l’AcX,

une raie se convertissant sur le

niveau

1~

sans _{que les électrons extraits} de ce niveau

soient visibles dans les

_spectres

_{~. Or,}

_Surugue

attribue à AcX un

_rayonnement

_{de gg,1}

_ekV,

_auquel

correspondraient

des électrons K de

o,5

ekV,

qui

se

_placent

hors du domaine normal de la

spectro-graphie

magnétique.

Ce

_rayonnement

doit être

fortement converti dans le niveau

K,

car les courbes

de

variation,

en fonction de

_l’énergie

des

_photons,

des coefficients de conversion interne dans le niveau K montrent

_qu’ils

_augmentent

_rapidement

au

voisi-nage de ce niveau

_{[ I 0] ~14).}

Par

contre,

les coefficients de conversion dans les niveaux L sont encore faibles

dans cette

_{région I Ij.}

D’autre

_part

un

_rayonnement

_y de 116 ekV

donne,

par conversion sur le niveau

K,

une

_raie

dont

l’intensité

_{photographique}

est assez

_importante.

La courbe d’activité

_{photographique}

des électrons

en fonction de leur

_énergie,

_{donnée par Arnoult}

_[8],

montre _que cette raie

_~3,

constituée d’électrons de

_17,75

ekV,

doit

_correspondre

à un nombre

d’élec-trons K assez

_grand.

Les deux

raies y

de _{gg et 116}

ek B7",

fortement converties

_(elles

ne sont _{pas visibles par}

(~) Cf. Planche : clichés I et II.

(1) Les raies K du Ra observées _par Valadarès _[.il sonl

excitées dans les atomes de Ra non _{désintégrés par le}

rayon-nement total du tube, comme celles du La dans la source d’-Xc. Une telle émission ne se _{produit qu’avec} un élément stable

ou radioactif à vie très longue. Les corps à vie courte ne

repré-sentent qu’une masse très faible et ne _peuvent donner

nais-sance à un _rayonnement K _appréciable que par excitation interne.

(1) Les sources dont on a _{pu disposer jusqu’ici} n’ont _permis d’obtenir que le spectre de l’élément les autres étant

beaucoup plus faibles.

(1°) Cette _{augmentation rapide} se manifeste quelle que soit

l’origine des photons : dipoles, quadripoles, etc.

diffraction),

sont vraisemblablement

_responsables

de l’intensité considérable des raies K-86 observées.

~o

Les

_rayonnements

de fluorescence

_provoquent

l’émission de

_{photoélectrons}

_{qu’on enregistre}

dans

les

_spectres

~,

à côté des électrons de conversion.

Lorsqu’on

calcule,

d’après

l’énergie

de ces

photo-électrons,

la différence

_d’énergie

entre les raies

_Kal

et

_Ka2

d’un même élément on trouve un intervalle

plus

grand

que celui

qu’on

observe dans les

_spectres

de rayons X

[8].

Les mesures de diffraction montrent,

par leur concordance avec les

_spectres

de _{rayons X} que les

photons

de fluorescence sont émis avec

l’énergie

normale et que l’anomalie

_provient

des

photoélectrons

ou de leur niveau de

_départ.

III. RAIES y NUCLÉAIRES. - I o

Région

des I,

inférieures

à i2o U.X. - Le

_spectre

_y de

_chaque

élément

contient,

dans la

_région

des

_fréquences

élevées, des raies

_séparées

_par une différence

d’éner-gies

suffisante pour que la

_{spectrographie}

_p

_permette

de les

_distinguer,

_{tandis que leurs ),} sont assez voisines

pour

qu’elles

se confondent dans les

_spectres

de diffraction. Avec une source d’Ac en

_équilibre

se

produisent

en outre des

_{superpositions}

de raies

appartenant

à des éléments différents

_(11).

L’utili-sation de

Rd£c,

exempt

à

_l’origine

_d’AcX,

_permet

de dédoubler certaines

raies,

ou de

_préciser

leur

ori-gine.

Mais la formation

_rapide

des dérivés ramène

en

_quelques

_jours

les

_spectres

à un

_aspect

_analogue

à celui de la source d’Ac. La

_préparation

d’AcX a

permis

d’éclaircir certains

_{points (12),}

mais il subsiste

des raies dont l’identification est incertaine. En

particulier

au-dessous de 3o U.X. les clichés de diffrac-tion montrent des raies très

_{rapprochées,}

dont la

position

ne

_pourrait

être

_{indiquée qu’avec}

une erreur

probable supérieure

aux intervalles

_qui

séparent

les

_rayonnements

y identifiés par la

spectro-graphie

des rayons

~3.

Cependant,

avec la source

d’AcX on

_distingue

assez bien une raie d’envi-ron 20 U.X.

_qui

_peut

_correspondre

au

_rayonnement

de

_58g

ekV attribué à l’An.

2~

_Région

des raies de

_{fluorescence.}

- Avec

une

source de RdAc

_apparaissent

deux raies de 123 et i56U.X.

_qui,

dans le

_spectre

de la source

d’Ac,

sont

_masquées

par les raies

K~-86

et

_K;(1-84.

Avec la

_préparation

d’AcX,

l’absence

du

rayon-nement

_Kxi-88

_permet

d’observer une raie faible

de

₁₃₇

U.X.

30

_Région

des

_{grandes longueurs}

d’onde. - Les

raies sont _peu nombreuses et

faibles;

l’étude du

spectre

est rendue difficile par la

superposition

des ordres

_supérieurs

des raies K. Seul un

_rayonnement

(11) CI. Planche : clichés II et VI.

t12) G f. Planche. Le cliché V en haut, obtenu avec une source fraîche de Rd Ac, indique deux raies de _!~b et j2 {J.X.

Après 6 jours d’accumulation d’AcX _(cliché V en _bas), la raie de 48 U.X, est masquée par celle de ~6 U.X, comme

38

de 5o ekV

_{(27,5 U.X.)}

₍₁₃₎

est d’une intensité excep-l ionneexcep-lexcep-le.

Quatre

raies obtenues avec la source d’Ac n’ont

pas été recherchées avec les autres sources. Leur

origine

ne

_peut

donc être

_précisée

et elles ne

_figurent

pas dans les tableaux ci-dessous. Leurs

longueurs

d’onde et les

_{énergies correspondantes}

sont les

suivantes :

420

U.X.

_{(29 ekV),}

₄₃₃

U.X.

_{(28,6 ekV),}

487

U.X.

_(25,4

_ekV),

₅₇₄

U.X.

_(21,6

_ekV).

Toutes les

raies observées entre

_571j

semblent être

d’ordre

_multiple.

Les tableaux ci-dessus ne

_comprennent

_pas tous les

_rayonnements

_{y donnés par} la

_{spectrographie}

_~3,

ou _par

_analyse

de la structure fine _{des rayons} oc,

mais seulement ceux

_qui

_{paraissent pouvoir}

être

identifiés avec les raies de diffraction. Les mesures

de

spectrographie [3

sont celles de

_{Surugue [g],}

sauf _{pour la raie de}

₁₄₃

ekv attribuée à l’AcX _par

Meitner

_[12]

et que

Surugue

n’a _pas observée. Les

mesures de structure fine oc sont celles de Mme P.

Curie,

Rosenblum et leurs collaborateurs

_{[ 13J.}

5.

_Comparaison

des résultats _{obtenus par} diffraction avec les données fournies _par

l’ana-lyse

des

_{spectres x}

et

_,3.

- Cette étude

com-(13) Cf. Planche : cliché 111.

prend

deux

_{parties :}

1 ~

_comparaison

des mesures

de

_longueurs

d’onde et

_{d’énergies}

_pour les raies obtenues à la _{fois par diffraction} et _{par d’autres}

méthodes;

2~ étude des

_rapports

d’intensités dans

les

_spectres

de diffraction et dans les

_spectres

_y résultant de

_l’analyse

des

_{spectres ~3.}

Cette compa-raison ainsi que l’examen des raies

qui

ne sont _pas obtenues simultanément par les deux méthodes

conduisent à diverses considérations à propos de la

conversion interne.

1. LONGUEURS D’ONDE ET ÉNERGIES. - La

concor-dance entre les résultats des différentes méthodes est satisfaisante dans la

_région

des

_énergies

élevées et celle des raies de fluorescence. Dans le domaine des faibles

_énergies,

les résultats sont inconciliables

avec les données de la

_{spectrographie}

_~3;

on

_peut

généralement

trouver dans les schémas résultant de

l’analyse

de la structure fine oc des intervalles

d’énergies correspondant

convenablement aux raies _;r

obtenues

_{(en particulier}

_pour

_l’AcX).

Il serait

toutefois

nécessaire de mieux

_préciser

la

_position

de certains niveaux _pour

_pouvoir

affirmer

_qu’il

_n’y

a _pas seulement

une coïncidence

_numérique

due à la

_possibilité

de

faire,

avec les

_niveaux,

de nombreuses combinaisons.

D’autre

_part

il est

_probable

_{que certaines raies de}

diffraction sont

_composées

de

_plusieurs

éléments

que le

pouvoir séparateur

du

spectrographe

ne

_permet

pas de résoudre

(14).

Dans le

_spectre

des dérivés du

Ra,

la

diffrac-tion,

appliquée

à un domaine s’étendant de

(~3

à 77o ekV

_{[2, 3],}

a donné des résultats concordants

avec ceux des autres méthodes. La

confrontation,

dans la

_région

des

_{grandes énergies,}

est

_plus

aisée que dans le cas de

_l’Ac,

les

_spectres

étant

_beaucoup

moins

_complexes.

Avec la famille du

Th,

les mesures

de diffraction sont _peu

nombreuses,

car on _{n’a pu}

disposer jusqu’ici

que de sources assez faibles. Les

quelques

raies identifiées sont en accord avec celles

qu’indiquent

les

_spectres

_Q.

II. INTENSITÉS. - Si l’on _ne constate

pas de

divergences

entre les mesures _{de ), effectuées par}

les différentes

_méthodes,

on _{observe par} contre

des anomalies au

_point

de vue des intensités relatives

des raies obtenues simultanément _{par diffraction} et _par

_{spectrographie magnétique.}

Certaines raies

intenses du

_spectre

de diffraction ne se trouvent _pas

dans les résultats de la

_{spectrographie}

et inver-sement

_(15).

Dans les

_spectres

de la famille du Ra on observe

une concordance satisfaisante entre les intensités (1-1) Certaines raies ont pu être séparées au moyen des sources

de RdAc ou d’AcX. _{[ Voir} note _(12), p. 8.]

(15) Étant donné le mode de variation, d’une extrémité à

l’autre

des _spectres, de la sensibilité de chacune des méthodes,

il est normal d’observer: 10 dans la _région des _fréquences

39

obtenues,

soit _par

diffraction,

soit _par

spectro-graphie

~3.

Les

_spectres

de

_{photoélectrons}

secon-daires ont un

_aspect

_analogue

aux

_{spectres [3}

naturels

(sauf

en ce

_qui

concerne la raie de 1

Q1 5

ekV du RaC

dont le coefficient de conversion interne est très

élevé).

Pour les dérivés du

_Th,

les résultats obtenus _par

diffraction sont sommaires. On

_peut

seulement retenir l’observation de la raie de 238 ekV du

ThB,

en accord avec les

_spectres

_~3,

et _{le fait que la raie}

de 40

ekV du ThC

doit,

comme celle de 1

415

ekV

du

RaC,

être fortement convertie

_(16).

Les

_spectres

obtenus _{par diffraction} avec les

dérivés de l’Ac

_présentent,

_par

_comparaison

avec

les

_spectres

_[3,

les

_{particularités}

suivantes :

10 Plusieurs raies

_indiquées

comme très intenses

par la

spectrographie

[3,

en

_particulier

celles de

i Qg , 2,

60,6

et

_53,o

ekV du

RdAc, II6,3 ekV

de l’AcX

n’ont pas été _{observées par diffraction.}

2~ Dans la

_région

de basse

_fréquence

du

_spectre,

aucune des raies _y identifiées par la

_{spectrographie p}

au-dessous de

_79,5

ekV _{n’est visible par diffraction.}

Cette

_région

est

_cependant

_{particulièrement}

favo-rable à la sensibilité de cette dernière méthode.

3° On trouve au contraire dans le

_spectre

de diffraction du RdAc une raie _y de

_2~0

ekV

₍₁₇₎

qui

est d’une intensité

notable,

tandis que les

raies f3

correspondantes

sont très faibles et _que leur

attribution à ce

_quantum

_y est douteuse. En outre,

une

_{raie y}

de 5o ekV

_{(18) apparaît}

comme très intense

dans le

_spectre

diffracté du

RdAc,

sans

_{qu’on puisse}

trouver la raie

_{correspondante}

dans

l’analyse

des

spectres

[3.

De même une raie de

_{144 ek V}

_{( ‘),}

n’appartenant

pas au RdAc ne

_peut

être

_rapprochée

que d’une mesure de L. Meitner

_[12],

attribuant

à l’AcX un

_rayonnement

_y de

_i~3

ekV

_qui

n’est pas confirmé dans

l’analyse

très détaillée du

spectre

par

Surugue [g].

A défaut d’autre

_hypothèse,

on

_peut

admettre

que les

particularités

observées sont liées à la

conver-sion interne des

_rayonnements

_y et en tirer les

conclusions suivantes :

10 Les cas de conversion interne très

forte,

analogues

à celui du

_{rayonnement y}

de 1

415

ekV du RaC

_(révélé

_par la confrontation des

_{spectres p}

naturels et des

_spectres

secondaires de

photoélec-trons)

seraient

_fréquents

dans les

_{spectres y}

des dérivés de l’Ac. Dans la famille du Ra on n’a observé que celui du RaC

indiqué

ci-dessus;

dans celle du Th

on rencontre de même le

_rayonnement

de

4o

ekV

du ThC.

_{L’explication théorique}

de l’existence de

(16) Valadarès _{[3] n’a pas pu obtenir par diffraction la} raie de 40 ekV indiquée comme très intense dans les _{spectres p} du ThC.

(17) Ct. Planche : clichés V et

C f . Planche : cliché III.

(19) Cf. Planche : clichés II et

coefficients de conversion très élevés _{suppose que} certaines transitions nucléaires sont

_optiquement

interdites

_{[ i o].}

20

_Lorsque

le mécanisme de la conversion interne

est _normal, le

_rayonnement

y, n’étant que

partiel-lement absorbé dans les

couches

_{électroniques,}

peut

être

_enregistré

à la fois _{par diffraction} et _par

spectrographie

y

(si

son intensité est

_suffisante).

La théorie

_prévoit

des coefficients de conversion

répartis

en fonction de

_l’énergie

sur différentes

courbes,

correspondant

chacune à un mode

parti-culier d’émission des

_{photons -.,}

_(dipoles,

quadri-poles, etc.).

Les résultats

_{expérimentaux}

_exposés

ci-dessus

semblent

_indiquer

_{que, pour} le

_{plus grand}

nombre

des

_rayonnements

_y de la famille du

_Ra,

situés dans

le domaine commun à la diffraction et à la

spectro-graphie

~,

les coefficients de conversion doivent se

trouver sur la même courbe ou sur des courbes

voisines,

puisque

les intensités relatives des raies

obtenues par les deux méthodes sont du même

ordre

_{[ 7, 10] .}

Par contre, dans les

_spectres

_y des dérivés de

l’Ac,

on ne trouve _pas une concordance

_analogue.

Les

coefficients de conversion seraient donc

_répartis

entre différentes

_courbes,

les

_photons

nucléaires

ayant

des

_origines

très diverses. °

30 L’étude de la famille de l’Ac

_indique

l’existence d’une anomalie

_qui

_{n’a pas été}

_jusqu’ici

observée

pour d’autres

rayonnements

y : : Les raies intenses

de

z4o

ekV et 5o ekV du

RdAc,

ainsi _{que celle}

de

₁₄₄

ekV

_appartenant

à AcX ou à l’un de ses

dérivés auraient un coefficient de conversion interne

exceptionnellement

faible,

par

rapport

à ceux des

autres

_rayonnements

observables dans les

_régions

correspondantes

du

_spectre.

_(Il

existe

_quelques

autres raies _{y visibles par} diffraction et _que la

spectro-graphie

n’a _pas

_indiquées,

mais ces raies étant très faibles on ne

_peut

affirmer _{que leur} coefficient de conversion interne est

_{anormal) (20).}

4 °

La

_région

de basse

_fréquence

des

_spectres

_y

a dans les trois familles radioactives des

_propriétés

particulières.

a. Famille du Ra. - Les raies

y internes sont

visibles à la fois _{par diffraction} et _par

spectro-grapie

p,

en

_particulier

celles de 5o ekV du

_RaC,

53 ekV du

RaB,

47

ekV du RaD. La théorie

_prévoit,

dans cette

_région,

des coefficients de conversion interne

_compris

entre _o,5 et _{o, 8}

_{[1 1 J.}

Il

_paraît

normal d’attribuer de tels coefficients aux raies

ci-dessus

_(21).

On n’observe aucun cas de conversion

exceptionnellement

forte ni

_{exceptionnellement}

faible.

l’oir note _(15).

(21) Il _s’agit du coefficient x, défini comme le _rapport du

nombre de photoélectrons émis, au nombre total de photon

correspondants issus des noyaux radioactifs. La conversion

40

b. Famille du Th. - Les

expériences

faites

permettent

seulement

_d’indiquer

un cas de

conver-sion très

_forte,

celui de la raie _y de ekV du ThC.

c. Famille de l’Ac. - Aucun

rayonnement y

n’est observable simultanément par diffraction et _par

spectrographie p

au-dessous de ekV. Tous les

rayonnements

d’intensité notable doivent donc

être affectés d’un coefficient de conversion très élevé ou très faible. Il existe en

_particulier

deux raies intenses du RdAc dont

l’une,

de 53

ekV,

est très

convertie,

l’autre de 5o ekV est _{très peu convertie.}

On

_peut

_comparer d’une

_façon

_simple

les

conver-sions de ces deux

_{rayonnements,}

en

_{considérant,}

au lieu des coefficients oc

_(21),

les coefficients à définis

par la relation à =

x (22). ô

représente

le

rapport

du nombre de

_{photoélectrons,}

au nombre de

_photons

correspondants

non convertis. Dans une

_région

étroite des

_spectres

où l’on

_peut

considérer comme

faible la variation de

sensibilité,

en fonction de

l’énergie,

tant dans les

_spectres

que dans ceux

de

diffraction,

on voit _{que pour}

_chaque

rayon-nement _y, l’intensité de la

_{raie [3}

obtenue

_(par

conver-sion sur un même

_niveau)

est

_{proportionnelle}

à oc,

celle de la raie de diffraction à 1 -

a. Il en résulte

que si deux

rayonnements

voisins Y1 et ,~2 donnent

des raies

_p

d’intensités

_{I ~;}

1 et et des raies de

dif-fraction d’intensités

_IT

et

I ;

on

_peut

écrire

d’où

Or,

on

_peut

estimer que les

_{raites 9}

_{correspondant}

aux

_photons

de 53 ekV sont 100 fois

_plus

intenses

que les

plus

faibles raies visibles dans cette

région.

Les

_{raies correspondant}

aux

_photons

de 5o ekV n’étant pas observables ont donc des intensités au

plus égales

à

_{III ooe}

de celles

_provenant

des

_photons

(11) Ce coefficient est utilisé par certains auteurs de calculs

théoriques [8], [i I].

de 53 ekV. De

même,

dans les

_spectres

de

diffraction,

une raie de 53 ekV serait visible si son intensité

était au moins

_égale

à de celle de la raie de 5o ekV. On en _{déduit que}

Comme l’étude de la famille du Ra

révèle,

dans

la même

_région,

des raies dont les coefficients sont

normaux, on

_peut

en outre _{amrmer que} ces deux

raies du RdAc ont des coefficients l’un très

_grand,

l’autre très faible.

Note. ---- Le schéma des niveaux du

RdAc,

établi

_d’après

la structure fine oc, montre l’existence

d’un niveau de _2go ekV environ

_auquel

ne

corres-pond

pas de

rayonnement

~~ observable par diffrac-tion ni _par

_{spectrographie}

_~3.

Sans

_qu’une

_hypothèse

précise

puisse

être

_formulée,

Rosenblum a observé que la transition

correspondant

à ce niveau

_pourrait

ne _pas se faire

_directement

_jusqu’au

niveau de base

(puisqu’il n’y

a _{pas émission de}

_photons

de 2go

ekV),

mais par deux chutes successives de

_24o

et 5o ekV. Ces transitions

_{correspondant}

aux deux

rayonne-ments non convertis du

RdAc,

on trouverait ainsi

entre eux une relation

_qui,

sans

_expliquer

leur

comportement

anormal,

indiquerait pourquoi

ils ont un caractère commun.

Je dois à la bienveillance de le Professeur Debierne d’avoir pu

poursuivre

au Laboratoire Curie

ce

travail,

au cours

_duquel

lBtlme Joliot-Curie m’a

dirigé

et conseillé avec une sollicitude dont

_je

la remercie très vivement.

C’est

_grâce

à

_l’emploi

d’une source d’Ac

particu-lièrement forte que

j’ai

pu obtenir des résultats et

j’exprime

ma

_gratitude

à l’Union minière du

Haut-Katanga qui

a eu l’amabilité de mettre à la

dispo-sition de Mme Joliot-Curie cette excellente

prépa-ration.

Je remercie enfin M.

Bachelet,

_qui

a

_préparé

les sources de RdAc et _{d’AcX que}

_j’ai

utilisées et

àllle

_{Perey qui}

a effectué sur ces

_produits

divers

traitements,

me

_permettant

ainsi de travailler dans

les conditions les

_plus

favorables.

BIBLIOGRAPHIE.

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[10] HULME, MOTT, OPPENHEIMER et TAYLOR, Proc. _Roy. Soc.,

A, 155, p. 315.

[10] HULME, MOTT, OPPENHEIMER et TAYLOR, Proc. _{Roy. Soc.,}

A, 155, p. 315.

[11] FISK, Proc. Roy. Soc., A, 143, p. 674. [12] L. _MEITNER, Zeit. _{für Phys., 1925,} 34, p. 807.

[13] Mme P. CURIE et ROSENBLUM, C. R. Acad. Sc., 1933, 196, p. 1598. 2014 ROSENBLUM, GUILLOT et Mlle PEREY, C. R. Acad. _{Sc., 1937, 204,} p. 175.