HAL Id: jpa-00242650
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Submitted on 1 Jan 1919
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B. Bianu
To cite this version:
B. Bianu. Sur le rayonnement secondaire produit par les rayons α. Radium (Paris), 1919, 11 (8), pp.230-234. �10.1051/radium:01919001108023001�. �jpa-00242650�
A a calculé est très voisin
de 1 6 = 0, 1 66.
La normale en B (fig. 4) à la face p passe par le
point 1 d’abscisse 6.c, de même que la normale en A à la face h, passe par J de hauteur 3 h 1.
La théorie semble donc bien justifiée et les résultats sont tout à fait comparables à ceux obtenus en optique.
La méthode présente en particulier les deux avantages
suivantes :
1° Il n’est pis nécessaire d’avoir un corps présen-
tant des faces planes et bien formées.
1. Il ezt vraisemblable que ce dernier point doit être vérifié pour les autres cristaux, soit parce que les longueurs des para- mètres sont commensurables, soit parce qne les particules ou
les groupes de particules, ont des dimensions non négligeables
par rapport aux distances des noeuds.
La structure réticulaire seule intervient.
9° Le rapport des paramètres est connu exacte-
ment et non pas multiplie par une fraction simple.
Cela vient de ce que les plans de grande densité sont
tout à fait discernables. En particulier, le plan dia- gonal o 1 (fig. 1 et 5) se reconnait sans ambiguïté
par la grande intensité de la tache qu’il donne,
et l’angle x qui lui correspond donne tout de suite
une bonne valeur du rapport exact des deux para- mètres.
Ce travail a été fait au Laboratoire de Mme P.
Curie, qui a bien voulu nous en faciliter l’exécution,
et à qui nous sommes heureux d’adresser l’assurance de notre respectueuse reconnaissance.
[Manuscrit reçu le 1er Juillet 1914.]
Sur le rayonnement secondaire produit par les rayons 03B1
Par B. BIANU
[Faculté des Sciences de Paris, laboratoire de Mme CURIE].
L’étude du rayonnement secondaire produit par les rayons ce (rayons Õ) a été entreprise par divers
phy- iciens et par des méthodes très dinérentes.
A la suite de ses expériences, M. Moulin, 1 avait
conclu que la vitesse des électrons constituant ce
rayonnement était de 2.1 08 cm/sec, donc inférieure à la vitesse nécessaire pour ioniser l’air.
M. Lattès 2, employant une chambre d’ionisation constituée par une toile métallique chargée et un plateau relié à l’électromètre et en construisant la courbe d’ionisation des rayons ce émis par le polonium
pour des plateaux en aluminium, zinc, cuivre, etc.,
ne trouve aucun effet métal et conclut à la non-
existence d’un rayonnement secondaire doué de pou- voir ionisant.
Les expériences de M. Bumstead et de M. Haurer 4 conduisent à des résultats analogues à ceux obtenus
par M. Moulin.
A la même époque, M. Campbell (N.) 5 étudia la production des rayons 8 par une méthode analogue à
celle qu’on emploie pour 1 étude des électrons de l’effet photoélectrique. Il trouva que la vitesse des électrons ne dépend pas de celle des rayons a, ni de 11 nature du métal.
1. Le Radium, 4 (1907) 352.
2. Mme CURIE. Traité de Radioactivité. 2. p. 112.
3. Amer. Journ. 32 1911 4t)5.
4. Amer. Journ.. 12 (11911) 466.
è. l’tril. -llag.. 22 (1911) 276-302.
M. Wertensteiii 1, étudiant lps projections radioac-
tives du radium C, remarqua l’existence d’un rayon- nement très absorbable et facilement déviable par
un champ magnétique. Il considéra ce rayon- nement comme un rayonnement secondaire pro- duit par les rayons ce sur les parois des tubes du canalisateur, et dont la vitesse serait de l’ordre de 2,3.109.
Peu de temps après, en étudiant en collaboration
avec M. Wertenstein 2 l’ionisation produite par les projections radioactives du polonium, nous avions
retrouvé un rayonnement très absorbable et facile- ment déviable par un champ magnétique et que nous
avons considéré comme étant un rayonnement secon- daire excité par les rayons oc, dans la couche poloni-
fère elle-même et dans la lame d’argent qui suppor- tait cette couche.
Les travaux de MM. Kleemann3, Campbell’,
Hauser 1) et Pound 6, publiés en 1912, n’ont pas mis
en évidence le rayonnement secondaire doué de pou- voir ionisant.
MM. Bumstead et Me Gougan 7, dans un travail pos- térieur aux recherches de M. Wertenstein, confirment
1. Le Radiu1n, 9 (1912) 17.
2. B. BIANU et L. Le Radium, 9 1912) 3i7.
3. P/iil. JlagoJ 24 (1912) 198-201.
4. Phil. Mag., 23 (1912) 46-64; 24 (1912 527-540.
5. Phy.s. Zeitschr.. 13 (1912) 936-940.
6. Phil. Mag., 23 (1912) 813-837: 24 1912) 401-414.
7. Phil. Mag., 24 (1912, 462-483.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01919001108023001
l’existence d’un rayonnement dont la vitesse serait
supérieure à 2,4X 101 crn/sec.
Étant donné les résultats obtenus par M. Wer- tenstein et moi, je me suis proposé 1 étude directe du rasonnernent secondaire produit par les rayons x, par
une méthode appropriée et qui m’a permis de mettre
nettement en évidence l’existence d’un rayonnement capable d’ioniser1.
Le présent travail est la continuation de l’étude commencée en 1913, et la méthode que j’emploie est
la même que celle déjà indiquée.
L’ionisation due au rayonnement secondaire doué de pouvoir ionisant étant faible par rapport à l’ioni-
sation due aux rayons x, j’ai préféré séparer les deux
rayonnements. La figure 1 montre le dispositif expé-
rimental qui permet cette séparation.
La chambre d ionisation est formée par une toile
métallique C, tllaliltellue par l’anneau en ébonite S à
une distance de 6 niiii du plateau D et qui est relié a
l’électromètre à l’aide de la tige E.
La tige E traverse un bouchon d ambre M, fixé dans une pièce en la:ton h, cet le-ci étant mastiquée
à son tour dans la plaque en verre L. 1 ne toile 11 qui porte au centre une petite curette là est iiiise en
communication permanente anec le sol 1,,Il- l’intermé- diaire du cylindre métallique F.
Le disque A, qui peut ètre constitué par divers métaux, est fixé a l’aide de l’anneau en ébonite N sur
le cylindre F; on peut faire varier la distance de A a C en interposant entre A et N des cylindres de dîne-
rentes longueurs f sur la figure
1. B. BIANE. Comptes rendus. 136 1913 783.
Les bornes a et b permettent de charger la toile C
et le disque A, ou- si l’on veut, de les mettre au sol.
La lame polonifère P est contenue dans la cuvette Q
qui sert en même temps de canalisateur de sorte que les particules x ne frappent que le disque A. Les ions produits par les rayons x entre A et B peuvent par diffusion entrer entre les toiles B et C et a cause du
champ sont empêchés d’entrer dans la chambre d’ioni- sation. De cette manière on ne mesure que le cou- rant dû aux ions formés entre C et D. L’appareil étant
couvert par une cloche en verre K, on y fait le vide voulu, par le tube T et à l’aide d’une trompe à mer-
cure.
Par cette méthode je n’étudie que le rayonnement secondaire d’incidence. Comme on ne sait rien de
précis sur les propriétés radioactives des atomes de recul du polonium, la lame active est constituée d’un
disque d’argent de 11 millimètres de diamètre et le
polonium y est déposé en couche épaisse pour réduire autant que possible le nombre des projections radio-
actives par rapport aux rayons a qui frappent le disque A.
Les résultats obtenus avec un disque A en cuivre (au sol) sont indiqués sur la fleure 2. La courbe -t- 1
représente le courant positif en fonction de la près’
sion, et la courbe + 2 le même courant. lorsqu’on
fait agir un champ magnétique d’environ 830 unités.
Les courtes -1 et 2 représentent le courant né- natit dans des conditions analogues. Pour des pres-
Mons supérieures à 19 mm de mesure il n’existe pas
de différence entre le courant sans champ magné- ti’mc et anec champ magnétique. Ainsi à
23 mm de mercure et sans champ Je on a
un courant due champs
magnétiques de 430, 50 unités le courant
est de -4,03 dont le même. A partir
de 19 plus la pression diminue, plus
la sans champ magnétique
et avec champ magnétique est grande.
Crla ne peut s’expliquer qu’en admettant l’exis-
tence d’un rayonnement très absorbable et facilement déviable par un champ magnétique provenant du disque en cuivre A et doué de pouvoir ionisant.
La pression nécessaire pour que ce rayonnement
arrive dans la (hambre d’ionisation CD est en raison inverse de la distance entre A et C. Il est difficile de
précis r exactement la pression pour laquelle t’in-
tlrtence du champ magnétique se met en éB ideo’ e;
d’apri s les résultats obtenus le produit pX a entre la
pression et le parcours du rayonnement secondaire en mm, est approximativement de 110. Le potentiel de la
toile C était variable suivant la pression de l’air et sa
valeur était d’environ 5 volts par mm de mercure.
On remarque sur la figure :2 que le courant positif (+ 1) passe par un maximum vers 2 mm de pression
et diminue rapidement; devient zéro à une pression
d’environ 0,2 mm et négatif poiir des pressions plus
faibles. On explique cela par la diminution de l’ioni- sation en fonction de la pression et surtout par l’arrivée en grande quantité des charges négatives
constituées par des électrons lents.
Le courant négatif (- 1), au contraire, augmente d’abord lentement puis rapidement et atteint une valeur constante pour un vide de moins de 0,00i mm.
Le couraut obtenu en faisant agir le champ magné- tique doit être attribué à un autre rayonnement doué de pouvoir ionisant et envoyé aussi par le disque A,
moins absorbable que le précédent et non pas dé- viable par rlll champ magnétique de 850 unités.
Ce rayonnement peut être considéré comme formé
par les rayons x réfléchis par la sllr’fdce du métal conformément à ce qu’ont observé par la méthode des
scintillations, MM. (ieiper et Marsden1.
En constituant successivement le plateau A par divers nlétaux tels que : aluminium, zinc, argent et
plomb, c’est ce dernier rayonnement qui varie d’une manière appréciable suivant le poids atomique du
métal employé.
On constate aussi, lorsque le vide atteint le maxi-
mum donné par une trompe à mercure, que le cou-
rant en pt’ésenf e du champ magnétique tend vers une
très faible valeur positive et qui est due probable-
ment à la charge positive de ce rayonnement.
Le rayonnement o rapide varie très peu suivant le
poids atomique du métal qui constilue le plateau A
et, pour déterminer la vitesse des électrons, on peut employer deux méthodes différentes. Une basée sur la valeur du champ magnétique nécessaire pour sup-
pl irl1ee rentrée des électrons dans la chambre d’ioni- sation, et l’aulre lm·ue sur le potentiel positif néces-
saire pour arrêter le départ de es électrons.
Ces deux méthode" présentent certain, inconvé- nients qui uc permettent pas de déterminer d une manière exacte la vitesse de ce rayonnement t t cela tï 1. Mme fi. CERIF. Traité de Radioactivité. t. II. JI. 176.
cause du fait que le nombre d’électrons consti- tuant le rayonnement genre B (ou o rapide) est de
beaucoup plus petit que le nonibre d’électrons lents.
La figure 5 indique le courant ( + ) d’jonisation à la
pression de 1,8 iiini fig. 2) en fonction des ampères
circulant dans les lobines de l’électro-aimant.
A partir de 9,5 ampères, ce qui correspond à une
valeur de 50U gausses pâleur minima du champ), le ou-
rant res e constant. La distance du plateau A à la toile C
étant de 0,63cm., on trouve, en appliquant la formule
V = e m HR : V = 1,7.107.500. 0,65 2 = 2,6 10 3 cm sec
La formée qu’on vient d’appliquer est vraie pour
un vide parfait, de sorte qii; la valeur trouiéc n’est
qu’approximative. On a tout intérêt à ce que le dis’me A soit le plus près possible de la lame active P : en effet si cette condition n’est pas remplie, le rlianip magné- tique peut faire entrer dans la hanhre d’ionisation le rayonnement secondaire d’émergence produit par les rayons ’J., dans la couche radioactive elle-même.
D’autres expériences, faites au vide donné par une trompe à mercure et qui consistaient dans la détt r- mination du champ magnétique nécessaire pour sup-
primer l’arrivée des charges négatives au plateau D,
ont donné des valeurs un peu plus grandes que la précédente. La moyenne de toutes ces mesuras donnent V = 2,9 . 109,
On a vu précédemment sur la figure 2 l’allure de la
courbe du courant en fonction de la pression qui
montre l’arrivée des charges négatives.
Malgré les divers poids atomiques des disques exposés au bombardement des rayons ’1" les courbes
ne sont pas très différentes, ce qu’on peut voir sur la figure 4, qui indique ces courbes pour des disques en plonlb, aluminium et verre.
Le tableau 1 contient les valeurs de la charge néga-
tive recueillie par le plateau D, dans le vide d’une
trompe à mercure pour différents plateaux A au sol
et dans des conditions identiques.
On voit tpl il n’existe aucune loi simple Il’ entre la quantité des charges négatives et le poids atomique du
métal. Certains physiciens attribuent la production
des électrons lents à Lt présence du :;m oc lus tjam le
iiiéial, mais d’après (t’ que je viens de trouver, il est dtfuijite d’admettre que la couche adhérente
au verre poli soit indentique adhérente au zine dressé au tour, Il iiiu semble, au contraire, que LI
Couche d’air en (question diminuerait plutôt la qu
tite d’ech
absorbant et même j’ai re par
ment du courant t négatif qui pourrait bien s’expliquer
par 1 a diminution cÎe (’ d t e couche dans un vide avance.
Ainsi dès le début le zine donne S.O.
valeur stationnaire. Le fer donne successivement les valeurs 8, 4, 9, 9,5, 1,05 et finalement disque
eit verre poli :1 donné au commencement 8,3 et 24 heures après S.4 t’tanfi. bien entendu, maintenu dans le B ide pendant tout ce LI temps-là
Pour arrêter les charges négatives on charge lu Ida-
teaii A à divers potentiels positif. la toile C (le 1;1 chambre d’ionisation étant an sol. La figure 3 indique
l’allure du courant négatif en fonction de la tension
t’n volts à laquelle on porte le plateau A qui t’lait en
cuivre.
On a pris comme axe de courant négatif nul, le
courant obtenu in l’aidant agir iiii champ magnétique
de 830 gausses + 2 volts ·ufli·t’ut pour arrèter la moitié du courant total : -4 volts réduisent les
charges à 1 4 de la valeur initiale ; + 8 volts
à 1 8
;+ 14 volts à
1 16
et + 20 volts ne laissent échapperque 1 30
environ du courant initial. A partir de 20 volts.la différence entre le courant Fans champ magné- tique et avec champ magnétique diminue très peu et si cette faible charge négative peut être attribuée au
rayonnement genre B, elle ne représente qu’environ
1 40
de la charge totale négative émise par le plateau Bsous l’influence des ravons z.
En augmentant progressivement le potentiel positif
pour arrêter complètement le rayonnement ·tn ondaire
rapide, il partir de 100 volts 011 remarque l’arrivée d’ult courant positif qui augmente lentement avec la tension. Si au contraire ou change négativement le
plateau a, te courant négatif augmente rapidement
passe pdl’ titi maximum pour une tension de - 10 volts,
et diminue progressivement avec la tension.
Ce phénomène 1, qui pourrait être (lit à l’existence d"une très faible nisation et aussi le phénomène de
1 1 augmenter du négatif, lorsqu’on charge né-
gativement ’ A
provenant de
le plateau plateau
quitter la
de Seulement on
une
Considérons en conducteur
fatigue constaté par drivers expérimentateurs, ne sont
pas encore étudiés dans le présent travail.
D’après la courbe du courant négatif en fonction
de la tension et représentée sur la figure 5, il convient
de considérer le rayonnement secondaire d incidence rayons a comme formé de deux rayonnements électro- niques distincts : un dont la vitesse est de l’ordre
de 3 - 109 et l’autre constitué d’électrons lents et dont la charge est environ 40 fois plus grande. On a émis plusieurs hypothèses sur l’origine de ces deux rayonne- ments ; étant donné les connaissances actuelles, il
serait prématuré de les affirmer ou de les infirmer.
Une feuille d’aluminium battue, d’environ 0u ,5 d’épais-
seur suffit pour arrêter complètement tout rayonne-
ment secondaire et en même temps unc partie des
rayons x réfléchis.
De ces expériences qui n’ont qu’un caractère quali- tatif, j’ai pu tirer quelques renseignements quanti-
tatifs. La lame polonitère dont je me suis servi donnait
un courant d’ionisation totale d environ 176 U.E.S.
On peut, d’après cela, calculer approximativement le
nombre total des particules x lancées par seconde et
le nombre d’électrons composant le rayonnement secondaire d’après la charge négative recueillie. Fina- lement, on trouve que chaque particule x produit
environ 10 électrons lents.
La quantité des charges négatives est proportion-
nelle au nombre des particules x ; ainsi deux lames polonifères dont le rapport des ionisations totales est
2,5 ont donné pour le rapport entre les charges néga-
tives produites respectivement, la valseur 2,4.
Il résulte donc de ce travail que, lorsque les rayons x
frappent une surface, une très faible partie est réflé- chie, étant accompagnée d’un rayonnement secon- daire d’incidence, genre B et dont la vitesse serait
5.109 cm/sec. En introduisant cette valeur dans la formule mv2mv2 2 = eV, on trouve comme voltage corres-
pondant V = 2400 volts.
Il existe aussi un rayonnement électronique de
faible vitesse, et sans vouloir examiner les diverses
hypothèses émises snr l’origine de ce rayonnement, je tiens à remarquer que ce rayonnement est com-
posé d’électrons de différentes vitesses, tel que l’in-
dique le courant négatif en fonction de la ten-
sion positive du plateau frappé par les rayons et
(fig. 5).
On pourrait admettre que ces électrons sont tous lancés avec une même vitesse, correspondant, par
exemple, à 20 volts, mais qu’ils proviennent des
diverses parties d’une couche d’épaisseur très petite,
et alors la courbe indiquée serait une courbe d’ab-
sorption.
Une feuille d’aluminium de 0¡.t.,5 arrètant complè-
tement ce rayonnement, l’épaisseur de la couche d’où il prend naissance sera donc évidemment inférieure à 0¡.t.,5.
Au point de vue quantitatif, le nombre d’électrons lents serait d’environ 40 fois plus grand que le nombre d’électrons composant le rayonnement genre J5, et
d’environ 10 fois plus grand que le nombre des par- ticules a qui frappent la surface.
Il faut remarquer que le rayonnement secondaire étudié par cette méthode contient probablement en
très faible quantité un rayonnement secondaire dû
au rayonnement secondaire produit par les rayons x à
travers la couche active elle-même.
En terminant, je remercie bien sincèrement Mme Curie et M. Debierne pour le bienveillant intérêt
qu’ils ont porté à ce travail.
[Manuscrit recu le 13 juillet 1914.]
