Sur les courbes de Bragg

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Submitted on 1 Jan 1913

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P. Bianu

To cite this version:

P. Bianu. Sur les courbes de Bragg. Radium (Paris), 1913, 10 (4), pp.122-125. �10.1051/ra-

dium:01913001004012201�. �jpa-00242597�

fuites électriques, d’ailleurs, prennent ^{alors une in1-} portance qui ^{va en} augmentant.

Mais si dans le mode d’ionisation _que j’ai employé

2013 rayons du radium traversant plusieurs millimètres d’aluminium

il s’était trouvé des ions à charge double, les valeurs de k D tirées des mesures auraient

été sensiblement plus élevées. Je ferai remarquer que ni Millikan d’une part, ^{ni Franck et} Westphal ^de

l’autre, ^{n’ont trouvé d’ions à} charge ^{double avec les}

rayons y, ^ce qui ^est pour le moins curieux, ^{étant donné}

la ressemblance frappante des rayons y ^et des rayons de R0153ntgen.

[Manuscrit reçu le 30 avril 1913.]

Sur les courbes de Bragg

Par P. BIANU

[Faculté ^{des Sciences de Paris.}

Laboratoire de Mme CURIE.]

Bragg ^{et Kleemann 1 les} premiers ^{ont étudié les}

ravons x par l’ionisation produite dans l’air et dans

une chambre d’ionisation de faible épaisseur. ^En

faisant varier la distance entre la matière active et la

Fig. ^{i .}

chambre d’ionisation, ^{ils ont} obtenu la courbe bien

connue du courant en fonction de la distance. Nous 1. Phil. Mag.. 1904 et 1905.

nous sommes proposé l’étude de cette courbe en

fonction de la pression ^et l’appareil ^{dont nous nous}

sommes servi a été construit d’après ^{les mêmes} prin- cipes que celui de Bragg, ^mais de dimensions ^assez

grandes pour pouvoir obtenir les courbes d’ionisation

sans interposition d’écrans. La figure ¹ indique ^les

diverses parties ^de l’appareil : ^{C est le} plateau ^{relié à}

l’électromètre à cadrans E; ^{B une toile} métallique

reliée à une batterie d’accumulateurs P ; ^{A une toile} de protection reliée à la _{cage D} et au sol S. Cet ensemble est supporté par ^trois colonnes métalliques

fixées sur la plaque ^{en verre V. Le} polonium déposé

sur un disque d’argent ^{de 2 cm} de diamètre (F) ^est

fixé sur le plateau ^{L; celui-ci, étant} supporté par le tube à crémaillère K, peut ^se déplacer ^{en tournant le}

bouton M. Une règle graduée ^{R fixée sur une des}

Fig. 2.

colonnes nous indique ^le déplacement ^de la couche - active. Un manomètre à mercure et un thermomètre fixés sur les autres colonnes montrent la pression ^et

la température.

Les rayions ^{« étaient} canalisés _par un diaphragme ^T composé ^{d’une série de tubes} juxtaposés ^{et le tout}

couvert par ^une grande ^{cloche en verre où} l’on faisait

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01913001004012201

le vide à l’aide d’une trompe ^{à eau. La} difficulté qui

se présente ^{c’est de} pouvoir faire des déplacements

sans que la pression du gaz varie. D’après ^{les con-}

seils de M. Debierne nous avons obtenu de très bons résultats ^en employant ^le dispositif indiqué ^{par la} figure ^{2. Le} pignon ^P, qui agit ^{sur la} crémaillère Ii,

et le bouton M sont fixés sur un même ^axe AA qui,

par la partie ^{B et} l’intermédiaire d’une rondelle en

cuir graissé ^D, repose ^sur la pièce E. En vissant convenablement C, ^la pression ^{exercée sur la} bague métallique ^{G se transmet} à B par l’intermédiaire de la rondelle en cuir graissé ^{F. La manoeuvre du bou-}

ton M est un peu difficile ^mais nous avons pu ^tracer les courbes de Bragg ^sans que la pression varie d’une

quantité appréciable.

Chacun des groupes des rayons « émis par les substances radioactives a un certain parcours ^à la

pression atmosphérique. ^{Avant de nous} occuper des courbes de Bragg nous avons cherché ^ce que devient,

en faisant varier la pression, ^le produit p X a oü p désigne ^la pression ^{et a} le parcours des rayons ^sous

cette pression. ^{Pour mieux} préciser ^{la fin} du par-

cours les expériences ^{ont été faites sans} canaliser les rayons. Le tableau suivant ^est relatif à l’air sec et nous montre les pressions, les parcours correspon- dants et les valeurs du produit p ^{X a.}

Ces résultats nous permettent donc de considérer le produit ^{p X a comme constant au} 1 /1 ^00e près, ^du

moins pour les pressions indiquées. Les dimensions de l’appareil ^ne permettant pas des déplacements plus grands que 40 cm, on ne pouvait pas poursuivre

l’étude à des pressions plus ^{basses sans} employer ^des

écrans.

Ainsi en interposant 4 ^feuilles d’a1u111117111n1 de

2p.,94 ^{chacune, à la} pression ^de 12C"’,06, _{le par-}

cours est égal ^à 12cm ,53 ; ^en faisant le vide jusqu’à ^la pression ^de 4,c,",07 le parcours ^a été trouvé égal ^à

37cm. Si le produit p X a =Cte ^{il faut avoir}

Jo. 55 12, 06 = 37cm, 14 = parcours ^{u la} pression

de 4cm, 07; ^{or c’est} précisément ^ce que nous avons

trouve, ^{l’écart ne} dépassant pas le centième.

Avec 6 écrans d’aluminium de même épaisseur ^à

la pression ^{de 12cm, 02 le parcours est de 6cm, 65, il}

devient 59cm, 7 à ^la pression ^{de 1cm, 99. Or on a :}

Pour des pressions plus ^faibles l’angle ^{de la courbe}

d’ionisation avec l’axe des abscisses devisent trop petit pour (luoii puisse ^{fixer avec} précision ^{la fin du}

parcours.

La particule Y. ^lancée par l’atome radioactif possède

une certaine énergie qu’elle dépense pendant ^son trajet. D’après Bragg ^le phénomène d’ionisation ne

demanderait aucune dépense d’énergie appréciable, ^et

la perte d’énergie ^{serait due à la} pénétration ^{de la} particule à ^{travers les atomes.}

Admettant qu’à température ^{constante l’atome}

reste identique ^{à diverses} pressions, ^{la même} dépense d’énergie permettrait ^la pénétration ^{d’un même}

nombre d’atomes, ^ce qui expliquerait pourquoi

p ^{Xa =} Cte. Le résultat serait le même si l’ionisation demandait elle aussi une certaine énergie, pourvu que le phénomène ^soit indépendant ^{de la} pression.

En d’autres termes les considérations précédentes

nous laissent prévoir que dans ^un gaz l’ionisation totale serait indépendante ^{de la} pression 1.

Des expériences confirmatives ont été faites dans l’air sec et à la température moyenne de 161.

Pour l’étude de la question ^{on commence} par tracer les courbes de Bragg à différentes pressions;

mais parce que les courbes ^sont modifiées suivant les dimensions de la chambre d’ionisation’, ^{il faut con-} struire pour chaque pression la courbe correspon- dante à une chambre d’épaisseur nulle. On _{y arrive}

en suivant la méthode de M. Moulin5 et on compare les surfaces comprises ^{entre les axes} de coordonnées et les courbes d’ionisation, qui ^sont proportionnelles

au nombre d’ions produits.

En ce qui ^{concerne les courants de} saturation nous avons suivi les indications données par ^M. Moulin 4.

Pour simplifier les calculs nous avons employé ^une

méthode un peu différente. Considérons par exemple

une des courbes de Bragg ^{tracée à la} pression p1, ^et

avec une chambre d’ionisation d’épaisseur e1, Cette courbe sera comparable ^{à la} courbe tracée à la pression p1 2, ^{mais avec une} chambre d’ionisation

d’épaisseur 2e1. ^Donc après avoir tracé la courbe d’io- nisation à la pression p1 2 ^{avec une} chambre d’ionisa- tion _ei, on construit la courbe qu’on obtiendrait avec

une épaisseur 2e 1 - ^si la construction de l’appareil le permet ^on peut ^tracer directement cette dernière courbe.

Les ordonnées doivent être égaicsen ^valeur

1. 11-’ CURIE. Trailé de radioactivité. 2. 203.

2. )1-’ CURIE. Traité de 1’adioactiL’ité. 2, ^114.

3. M. Mocux. Thèse de doctorat. Paris (1910) ^20.

4. -)[. MOULIN. Thèse de doctoral. Paris (1910) ^48.

avec les ordonnées correspondantes de la courbe à la

pression Pi’ mais les abscisses doubles : en divisant par deux les abscisses on doit obtenir une courbe de Bragg superposée ^{à la courbe} p,. Si la superposition ^est par- faite, ^{cela veut dire} que les rayons ^oc pendant ^leur trajet dans l’air ont produit ^{le même} nombre d’ions

(identiquement répartis) ^{à la} pression pi ^et à la _pres- sion p1 2.

La figure 5 indique quelques résultats obtenus à diverses pressions. ^{La courbe 1 a} été tracée à la pres-

Les expériences ^ont été faites ^à la pression ^de 26cm,25 ^{et les} écrans’employés ^{étaient en aluminium,}

argent ^{et or.} Les drivers écrans étaient placés ^{entre la}

matière active et le diaphragme, ^celui-ci permettant

aux rayons l’incidence ^maxima de 1 JO. Les résultats obtenus sont indiqués ^{sur la} figure ^{4, où 1} repré-

sente la courbe dans l’air ^sans écrans; II la courbe

qu’on ^obtient après le passage des rayons à ^{travers un} écran métallique ; ^{Itl la même} courbe mais après ^le

passage à ^travers deux écrans identiques. ^{Pour mieux}

comparer les diverses courbes nous avons superposé

Fig. 3.

sion 24 cm, 3 ; ^{I I à la} pression de 16cm, 17; ^{III à la} pression ^de 12cm,14 ^{et IV à la} pression ^{de 8cm, 1 et}

avec la même chambre d’ionisation.

La courbe III’ est la courbe qu’on obtiendrait à la

pression 12cm, 14 ^{mais avec une} chambre d’ionisation

double ; la courbe IV’ est à la pression ^{de 81-,l et}

aussi avec une chambre d’ionisation d’épaisseur double, ^{et la courbe} IV’, ^{est à la mêlne} pression ^mais

avec une chambre d’ionisation triple.

En divisant par 2 les ^abscisses des courbes III’ et IV’ et par 3 celles de la courbe IV’ 1 on obtient les courbes III", IV1" ^{et IV"} qui ^se superposent ^{sur les} courbes 1 et II.

On remarque ^sur la figure 5 que les courbes III", IV," ^et IV" diffèrent légèrement des courbes 1 et Il

(peut-être ^{à cause des erreurs} expérimentales), ^mais

l’écart entre les surfaces ne dépassant pas le 1/100e

on peut admettre que ^le nombre d’ions produits par les rayons x ^est indépendant ^{de la} pression ^{du moins} jus- qu’à ^la pression ^{de 8 cm et avec la} précision indiquée.

Pour des pressions plus faibles les parcours ^de- viennent considérables et on est obligé d’employer ^des

4crans, ^{mais les} courbes de Bragg ^{obtenues ne sont}

pas comparables ^{à celles obtenues sans écran. Étant}

donné l’importance ^{que ce fait} pourrait ^{avoir nous}

nous sommes proposé ^{d’étudier le} changement pro- duit sur la courbe de Bragg, après le passage des rayons i à ^travers les écrans métalliques.

la fin du parcours, ^{et on} remarque que la valeur du courant dans la région du maximum reste constante, mais que ^{ce maximum se} déplace ^vers la matière

Fig. 4.

active. Nous avons remarque que le déplacement

du maximum ^verts la matière active est propor-

tionnel à l’épaisseur de l’écran traversé. Ainsi sans

écran et dans l’air à la pression ^de 26’’"B25 ^{le maxi-}

mum se trouvait à 2UII,4 de la fin du parcours ^{et un} écran d’aluminium de 5:1.,94 d’épaisseur place ^le

maximum à 2’’"’, 6 de la fin du parcours ; ^le déplace-

ment est donc de 0cm, 2. Deux. écrans d’aluminium, ^en

tout 11u, 79 d’épaisseur, placent le maximum à 2’’"B8

de la fin du parcours ^et dans ce cas le déplacement (à)

est de Ocm,4. L’épaisseur a augmenté de 5u, 94 ^à 11;.u 79,

c’est-à-dire dans le rapport ^{de 1 à} 1,98 ^{et le} déplace-

ment du maximum de 1 à 2. Il résulte donc _que 1a d’aluminium déplace ^{le maximum de la courbe}

de Bragg ^{d’environ Ocm,03 tandis} que le parcours ^est raccourci de OC111 ,45.

Un écran d’argent ^{de 2u,73} raccourcit le parcours de 1 1cm, 4 ^à 8cm, 9 ^{donc A--} 2cm,5 et le raccourcisse- ment par p ^est de Ocm,9’1. ^{Le maximum} de la courbe

est déplacé ^de 0cm, 4 par ^{un écran} de 2:1.,73 ^{et de} 0cm, 8 _par ^{un écran} d’épaisseur ^{double; donc} par u

d’argent ^le déplacement ^{est de} 0cm, 14.

Des expériences analogues ^{ont été faites avec des}

écrans en or, et les résultats moyens ^sont de même

sens que précédemment. ^{Dans le cas de l’or on remar-}

que ^une petite diminution du maximum et cela pro- bablement à cause de la dispersion des rayons. Un écran d’or de 2:1.,27 raccourcit le parcours de 2cm,85 ^{donc 1»À} équivaut ^{à 1cm, 25 d’air à} la pres- sion de 26cm, 25; le maximum a été déplacé, par le même écran, ^de Ocm,7. ^et par conséquent 1»À d’or dé-

place le maximum de 0,,-,5 . ^Le tableau suivant contient les valeurs du déplacement du maximum et le rac-

courcissement du parcours par u de matière traversée à la pression ^{de 26cm, 25.}

En examinant les conditions expérimentales ^on pen- serait tout d’abord que ^le déplacement ^{du maximum} pourrait s’expliquer parle fait que, parmi ^les rayons ^x

qui traversent l’écran, il y ^{en a} qui ^{tombent norma-} lement, ^d’autres qui ^{tombent sous une incidence} variable ; la valeur maxima de cette incidence est d’en-

viron Ijo. Ceci étant le parcours des rayons obliques

est diminué d’une quantité plus grande que le par-

cours des rayons ^normaux, il résulterait donc un

déplacement ^ne dépassant pas 3,5 100 du raccourcisse-

ment du parcours des rayons ^7. Cette correction faite,

on trouve que le maximum de la courbe de Bragg ^se déplace réellement suivant la nature de l’écran tra- versé et par pL ^ce déplacement ^est qualitativement proportionnel ^au poids atomique ^{du métal.}

La figure 5 indique ^ce déplacement pour des épais-

Fig. 5.

seurs d’aluminium, d’argent ^{et d’or} telles que le ^rac- courcissement du parcours soit ^le même.

Il serait intéressant de mieux préciser ^{la loi du} déplacement du maximum en employant ^du polonium

très concentré et en couche très mince, ^ce qui ^est

absolument indispensable pour fixer exactement la

position du maximum de la courbe.

D’après les résultais _que nous avoiis obtenus on

pourrait ^affirmer que les rayons ^ri. traversant la matière subissent un changement ^{dans ce sens} que la

répartition ^des ions formés le long ^{de leur} trajet ^n’est

pas la même mais dépend ^{de la nature} de l’écran tra- versé.

[)Ianuscrit reçu le 19 mars 1915.1