Sur la diffusion des rayons gamma sans changement de longueur d'onde

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Submitted on 1 Jan 1936

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Sur la diffusion des rayons gamma sans changement de

longueur d’onde

E. Stahel, H. Ketelaar

To cite this version:

SUR LA DIFFUSION DES RAYONS GAMMA SANS CHANGEMENT DE LONGUEUR D’ONDE

Par E. STAHEL et H. KETELAAR

_(*).

Sommaire. 2014 Nous avons étudié le rayonnement diffusé à 120° par du plomb soumis au rayonne-ment gamma du radium et considéré la fraction de ce _rayonn ement _{qui pourrait provenir} d’une diffusion sans

variation de longueur d’onde. Cette _composante extra dure ne se manifeste que pour des filtres d’absorption d’épaisseur supérieure à 4 cm de plomb. Son intensité est environ 4,5 pour 100 de celle de la composante

intense de 0,9 MVe, dans les radiateurs infiniment minces. Nous avons _comparé ce résultat aux considéra-tions théoriques de Franz. Le calcul inspiré de la théorie de cet auteur permet d’imputer 1/5 environ de cette valeur à une diffusion sans changement de _longueur d’onde. Nous pensons que le reste doit être considéré comme le _{prolongement,} du côté des _{grandes énergies,} du _spectre des rayons gamma d’impulsion produits dans le _{radiateur par les rayons bêta secondaires} les plus rapides.

1

D’après

le travail

_qui

_{précède (’)}

il nous semble éta-bli que la

plus grande partie

du

_rayonnement

de diffu-sion « dur »

_(énergie

voisine de

0,9

MVe)

est due au

rayonnement

de

_freinage

des électrons secondaires

produits

dans le radiateur en

_plomb.

S’il en est ainsi il faut

_également

trouver _{des rayons gamma diffusés}

d’une

_{énergie supérieure}

à

_{0,9 MVe,}

_puisque

le

_spectre

du

_rayonnement

de

_freinage

_{s’étend, quoique}

avec des intensités de

_plus

en

_plus

_faibles,

_{jusqu’à l’énergie}

maximale des rayons bêta

producteurs.

Or il existe réellement un

_rayonnement

« extra-dur » _{que l’on}

_peut

mettre en évidence en

_poussant

_{l’absorption jusqu’à}

des

_épaisseurs

suffisantes. L’un cle nous

(2)

a

_publié

récemment les résultats de telles mesures, que nous

reproduisons

à la

_figure

I . Gràce à

_l’emploi

_{de 7 g de} radium

_{l’absorption}

a _{pu être observée}

_jusqu’à

des

épaisseurs

de filtres de

_6,8

cm de

_plomb.

Au delà de 44 mm de

_plomb

les

_points

de la courbe

_{d’absorption}

s’écartent

_{systématiquement}

de la droite

_{correspondant}

à la

_composante

_principale

de

_0,9

MVe. Et ceci

_indique

la

_présence

d’un

_rayonnement

de

_{plus grande énergie}

quantique.

II

Il reste à voir si tout ce

_rayonnement

extra-dur

_peut

être

_interprété

comme

_rayonnement

_{d’impulsion,}

ou s’il faut encore faire

_appel

à un autre mécanisme. En

effet,

dans une étude

_théorique,

Franz

₍₃₎

a montré que la _{diffusion des rayons gamma} sans

_changement

de

longueur

d’onde n’était pas

négligeable,

bien

_qu’elle

n _{intervînt que pour 1 pour 100 environ dans}

l’absorp-tion. Il faut donc examiner si l’intensité de ce

rayon-nement est _{suffisante pour}

_expliquer

le

_rayonnement

extra-dur

présent

dans le

_rayonnement

diffusé. Dans ce _cas, celui-ci

_comprendrait

les mêmes

_longueurs

d’ondes que le

rayonnement

primaire.

(*) Asp’ranLdu F. N. R. S.

On a

_déjà

fait _remarquer

₍₁₎

_qu’il

n’est pas

_possible

de

_{distinguer expérimentalement}

si le

_rayonnement

extra-dur de diffusion était

_{moncchromatique}

ou non. Pour discuter la

_{question plus}

en détail il faut recourir à des considérations

_{quantitatives.}

Fig. 1. - Courbe

d’absdrption du _rayonnement gamma de diffusion.

On

_peut

facilement fixer une lijîlite

_szcpérieure

de l’intensité du

_rayonnement

diffusé sans

_changement

de

longueur

d’onde en

_traçant

à

_partir

des derniers

_points

de la courbe

_{d’absorption,}

une droite dont la

_pente

corresponde

à

_{l’absorption}

_{des rayons de même dureté} que le

rayonnement

primaire

mesurée dans des condi-tions

_identiques.

En

_extrapolant

alors au filtre

d’épais-seur nulle on trouve de cette

façon

que l’intensité maximale de ce

_rayonnement

_gamma

_représente

7,8

pour 100 de la

composante

de

_0,9

MVe. Il faut

390

tefois tenir

_compte

de ce _que ces mesures ont été effec-tuées avec des radiateurs

_épais,

et _{que dans} ces condi-tions les

_composantes

de

_{grande énergie}

sont suresti mées en raison de leur

_{absorption plus}

faible dans

l’épaisseur

même du radiateur. Nous avons considéré ce

_phénomène

en détail dans un travail antérieur

_(~).

En

_appliquant

une formule établie au cours due cette

étude

_(formule

13 1.

_c.)

on _{trouve que la linîite}

supé-rieu»e du

_rapJJor’t

des deux

_{coyohosccj2tes}

considérées est de

_4,5

_pour

_100,

_{lorsqu’elle}

est

_rapportée

à des

diffu-sants infiniment Ininces.

III

D’après

la théorie de Franz

_(3)la

_{diffusion des rayons} gamma sans

_changement

de

_longueur

d’onde

(rayon-nement

_cohérent),

ne se fait pas

_{isotropiquement;}

elle

est

_plus

intense au

_voisinage

de la direction incidente. Il trouve

_{l’expression}

suivante :

_(formule

6 de son tra

vail),

où notamment :

= intensité du

rayonnement

diffusé sans

chan-gement

de

_longueur

_{d’onde ;}

Tprim

= intensité du

_rayonnement

_{primaire ;}

R clistance du radiateur au

_point

d’observa-tion ;

~

= angle

de la direction de diffusion avec la

¡

direction des rayons

incidents ;

’/, == nombre

_atomique.

Quand

on considère une

_{direction ?}

donnée

(120°

dans notre

_cas),

on

_peut

définir de la

_façon

suivante un coefficient de

_diffusion,

_{caractéristique}

de

_l’angle

ce serait la valeur du

_rapport

entre le

_rayonnement

diffusé et le

_{rayonnement incident,}

si le

_rayonnement

diffusé avait dans toutes les directions la même inten-sité que dans la direction considérée. En le

rapportant

en outre à un écran diffusant de 1

électron/cm2,

on a alors :

T

A l’aide de cette formule nous _{pourrons déterminer} l’intensité du

_rayonnement

diffusé dans la direction _o

(d’après Franz),

et _{comparer le résultat de} ce calcul aux observations.

On

_peut

encore se demander

_quelles

sont _les compo-santes du

_spectre

du

_rayonnement

_{gamma du Ra C}

qu’il

faut utiliser. La

_pente

finale de la

_figure

1

corres-pondant

à une

_longueur

d’onde _{moyenne voisine de}

8,4

U. X. Il nous semble donc

_indiqué

de

_garder

les

composantes

dont les

_longueurs

d’onde sont

_comprises

entre

5,6

et

_10,9

U. X. et dont la

_longueur

d’onde moyenne a

_{approximativement}

cette valeur.

TABLEAU 1.

En tenant

_compte

de

_{l’absorption}

du

_rayonnement

incident dans la

_paroi

d.e la chambre

d’ionisation,

et do la différence entre les ionisations

_spécifiques

respee-tives du

_rayonnement

incident et du

_rayonnement

diffusé, cette somme est réduite à

0,0019

environ.

Or,

l’expérience

a _{montré que le}

_rayonnement

dur de

_0,9

1B1’’’"e avait une intensité de

_0,20

_(dans

les mêmes

_unités;

tableau VI de l’article

_qui

_précède)

_(’).

D’autre

_part

nous venons de voir au

_{paragraphe 2}

_que la

_composante

extra-dure avait une intensité

_égale

à

4,5

pour 1uO de celle

là,

soit donc

0,009.

Comparant

ce chiffre

_{0,009 qui}

donne l’intensité du

rayonnement

extra-dur telle

_qu’elle

résulte de

l’obser-vation,

au chiffre

_0,0019

_{que la théorie de Franz}

per-met de

_prévoir

_{pour l’intensité du}

_rayonnement

diffusé sans

_changement

de

_longueur

d’onde,

on _{voit que} ce dernier

_phénomène

ne

_représente

_que

_1/4

environ du total.

Les

4/5

de la

_composante

extra-dure observée

doi-vent donc être

_imputés

aux

_composantes

les

_plus

dures du

_rayonnement

_{d’impulsion.}

Nous remercions le Fonds National de la Recherche

Scientifique

de

_Belgique,

_{principalement}

_pour l’aide

qu’il

a accordée à l’un d’entre nous

_pendant

l’exécu-tion de ce travail.

Manuscrit reçu le 10 juillet 1936. BIBLIOGRAPHIE

(1) E. _STAHEL, H. KETELAAR et P. KIPFER. Journal de Physique, 1936, 7.

(2) H. KETELAAR. Journal de _{Physique, 1936, 7,} 243.

(3) W. FRANZ. _{Zeitschrift für Physik,} 1935, 98, 314.