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Submitted on 1 Jan 1913
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Sur une méthode simple de numération des rayons α et β
H. Geiger
To cite this version:
H. Geiger. Sur une méthode simple de numération des rayonsα etβ. Radium (Paris), 1913, 10 (10), pp.316-318. �10.1051/radium:019130010010031601�. �jpa-00242618�
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et la force F 2 du champ de diffusion. Les forces F1 et F2 ont les expressions :
où A et B sont des constantes, r== la distance de l’électron à l’atomion, c = vitesse de la lumière dans le vide, v = nombre de vibrations de la lumière inci- dente. La valeur de F2 est donnée en première ap-
proximation. Pour un point M dans une certaine dis-
tance r=R, on a F1=F2. Pour r=R+DR on a F1>F2, pour r = R - DR on a F1F2. Autour de
M pourront s’établir des vibrations de l’électron en
1. L. KORDYSCH, Ioc. cit., equat. 22.
nombre égal à vi, = V où D -
(dF2 dr)r=R.
Le tra-vaii L nécessaire pour libérer l’électron du point M à
l’infini et la force directrice D seront
ou f et p sont des forictions de R. C’est-à-dire que
A une certaine température F (R) est une constante la, et par suite nous pouvons écrire
[Manuscrit reçu le 1er octobre 1915.]
Sur une méthode simple de numération des rayons 03B1 et 03B2
Par H. GEIGER
[Physikalisch-Technischen Reichsanstalt].
Rutherford et Geiger’ ont décrit dans un précé-
dent travail un dispositif permettant de compter les
rayons « émis par une substance radioactive. Ce dis-
positif était conçu de façon qu’une faible fraction des
particules « émanées de la source pénétrait à travers
une fenêtre de mica, dans un gaz sous faible pres- sion. Chaque particule « entrant dans le gaz produit
le long de sa trajectoire un nombre d’ions déterminé et relativement petit. Ces ions sont alors accélérés
par un champ électrique asbez fort pour que chacun d’eux produise, par collision avec les molécules ga-
zeuses, quelques milliers de nouveaux ions. La mul-
tiplication de l’effet primaire, obtenue de la sorte, était suffisante pour permettre de déceler à l’électro- mètre l’arrivée dans le gaz d’une particule « unique.
L’instrument de mesure le plus convenable s’est trouvé être l’électromètre à fil, car grâce à l’enregis-
trement photographique et à la faible inertie du fil,
on pouvait encore reconnaître très nettement les par- ticules isolées, mème quand il arrivait dans la chambre
d’ionisation jusqu’à 2000 particules par minute.
A vec ce dispositif, la multiplication de l’effet pri-
maire était limitée par les étincelles disruptives aux potentiels trop élevés. C’est ce qui explique aussi
1. E. RUTHERFORD et H. GEIGER. Proc. Roy. Soc. 8i (1908)
141 et Phys. Zeitschr., 10 (1909) ’1; voir aussi Phil. Mag.,
24 (1912! 618.
l’insuccès de tous les essais destinés à mettre en évi- dence par le même procédé l’ionisation beaucoup plus
faible due aux rayons B. Dans ce qui suit, on trou-
vera la description d’un dispositif très simple et très
sensible, qui permet aussi la numération des rayons B.
La méthode est fondée sur l’amorçage de la décharge,
au voisinage d’une pointe, par le passage d’une par- ticule x ou B, près de la pointe. La figure 1 fait voir
le dispositif expérimental. Le tube de laiton A (2 cm
de diamètre environ) porte, par l’intermédiaire du bouchon d’ébonite E, un fil D se terminant en pointe
fine. La pointe est distante d’environ 0 cm,8 du
disque B qui ferme le tube. Une ouverture, ménagée
au centre de ce disque, permet de recevoir les parti-
cules x ou 5 qu’il s’agit de dénombrer. La cage A est
portée à un potentiel positif de i200 volts environ, tandis que le fil tendu dans l’axe est relié métallique-
ment à un électromètre à fil. On intercale une résis-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019130010010031601
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tance liquide, calculée de façon que la quantité
d’électricité transportée sur 1"électromètre lors du passage d’une particule, puisse de nouveau s’écouler
dans le sol en une fraction de seconde. Dans l’air, à
la pression atmosphérique, un potentiel de 1200 volts est généralement suffisant pour donner une aigrette à chaque passage d’une particule ce ou B.
La quantité d’électricité transportée
dans une semblable décharge est très
notable. Avec un électromètre à iil de 10 cm de capacité on réalise sans peine
des élongations qui correspondent à 10
ou 20 volts. Comme à l’intérieur du tube
une particule ne produit guère plus de
100 ions de charge 4,7.10-10 unités électrostatiques, tandis que l’électricité libérée dans la décharge est presquelune
unité électrostatique, on voit que grâce à ce dispositif
l’effet primaire d’une particule B subit une multipli-
cation de 107 environ.
La valeur d’un appareil comme celui de la figure 1 dépend essentiellement de la qualité de la pointe. La largeur du tube A et la distance de la point3 au disque peuvent varier dans de larges limites sans
influencer la sensibilité. Avec une mauvaise pointe on
observe déjà pour des tensions inférieures à 1000 volts des décharges spontanées, qui se manifestent tantôt par un trcmblement énergique du fil, tantôt aussi par des élongations isolées de grande amplitude. Ilne
bonne pointe se caractérise par le fait que le fil de l’électromètre réagit déjà fortement aux rayons pour
une tension de 1000 volts, mais reste absolument
immobile en l’absence de rayons. On peut encore
reconnaitre une bonne pointe à ce que la tension peut varier dans de larges limites sans que la sensi- bilité de l’appareil change notablement. La meilleure
pointe préparée jusqu’ici réagissait sous toute tension
entre 1020 et 1840 volts aux rayons a et B, et il
fallait dépasser ce dernier voltage pour arriver à la
décharge spontanée. A vrai dire, de telles pointes ne
s’obtiennent que rarement et leur domaine de sensi- bilité diminue généralement vite. Mais il suffit tout à fait pour travailler avec ,sécurité d’avoir un appareil qui réagisse aux rayons x et B dans un domaine de quelques centaines de volts, et ne montre aucune
décharge en l’absence de rayons. Bien entendu il faut tenir compte de ce que la radioactivité de l’air et des
parois du récipient donne toujours quelques élonga-
tions isolées. qu’on ne peut éviter. Dans les différents
appareils utilisés ici le nombre des écarts de ce genre
a varié entre 0,5 et 2 par minute.
On ne peut donner de règle pour préparer une
bonne pointe. On fera bien d’en1ployer des aiguilles
dont on rendra la pointe très fine par usure à la pierre
à huile et au cuir, le progrès du travail pouvait se
suivre au microscope. Puis on lave la pointe à l’alcool
et on la place dans l’appareil comme l’indique la figure 1. Tantôt la pointe réagira tout de suite aux
rayons, tantôt elle donnera lieu à des décharges spon- tanées. Dans ce dernier cas on réussit presque tou-
jours â rendre la pointe utilisable en la chauffant
avec précaution dans la flamme de Bunsen ou en fai-
FJg. 2.
sant passer quelque temps un courant de la pointe
dans le gaz. A l’occasion de mesures sur le potentiel explosif minimum, Gorton et Warburg1 ont déjà remarqué il y a plusieurs années que la manière d’être d’une pointe est souvent complètement modifiée
par un semblable traitement. Généralement son poten-
tiel minimum s’elève, pour redescendre temporaire-
ment à la valeur normale sous l’influence de la lumière ultraviolette ou des rayons de radium. Ces observations concordent de tous points avec celles que fournissent les appareils à numération oû la sensibi- lité a été poussée assez loin pour que même une par- ticule unique puisse produire un abaissement tempo-
raire observable du potentiel minimum accru artificiel- lement 2.
Le tableau précédent contient les résultats de quel-
1. F. R. GORTON et E. WARBURG, An1l. cE. Phys.. i8 (1905)
128.
2. Remarque faite à la correction. - On m’a signalé récem-
ment un autre travail de Pringsheim [Auu. d. Phys., 24 (1 gOï) 145] qui se rapporte aussi aux décharges par pointes.
Pringshcim a observé que le potentiel minimum n’était pas tout à fait nettement détini et qu’on a encore des décharges
saccadées pour des tensions inférieures à celles de la décharge
continue. Ces saccades étaient particulièrement nombreuses quand on approchait une préparation de radium. Le présent travail ne laisse aucun doute sur le fait qu’une partie au
moins de ces décharges saccadées était amorcée pae les rayons B de la préparation radioactive.
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ques numérations faites avec l’appareil dont les
dimensions correspondent à la fig. 1. Les sources de
rayons étaient le polonium pour les rayons x et le radium E pour les rayons B. On vomit qu’entre 4 100 et
1580 volts la pointe utilisée réagissait sur les rayons « et qu’à partir de 1180 volts le nombre des déviations observées était constant aux erreurs d’expériences près. Au-dessus de 1580 volts commençaient les décharges spontanées. Avec les rayons B le nombre
des particules observées ne commence à devenir con-
stant qu’à partir de 1420 volts. Pour un potentiel déterminé, la grandeur moyennes de la déviation était
un peu plus faible avec les rayons S qu’avec les
rayons u, mais pas du tout dans le rapport des pou-
voirs ionisants des deux sortes de rayons. Un écart d’un millimètre correspondait à peu près à un poten- tiel d’un volt. Pendant les mesures, le polonium
était distant de 2,4 cm, le radium E de 5 cm de la fenêtre de l’appareil (ouverture 4, 4 mm,.). Comme
les sources rayonnantes avaient un diamètre de plu-
sieurs millimètres, le faisceau de rayons entrant dans
l’appareil était fortement divergent. Avec les rayons
B cette divergence était encore accrue par la forte
dispersion des rayons dans l’air. Comme les rayons B qui pénètrent très obliquement ne peuvent plus pro- duire la décharge aux bas potentiels, on s’explique
que ce soit précisément pour les rayons 8 que les nombres observés aux bas potentiels soient trop fai- bles. Avec les rayons ce, on a vérifié que même sous incidence très oblique on obtenait encore des décharges.
Quoi qu’il en soit, il faudrait, par des mesures quanti- tatives, n’utiliser que des faisceaux de rayons autant que possible parallèles.
, Les numérations ont fait voir que le polonium employé émettait par seconde 4,0.103 particules u.
Ce nombre est en bon accord avec celui qu’on déduit d’expériences d’ionisation. On a également pu établir que le nombre des particules 8 correspondait à l’acti-
vité de la préparation du radium E. La fige 2 montre
les courbes d’enregistrement du mouvement du fil
avec les rayons 8 (courbe supérieure) et les rayons x
(courbe inférieure).
Signalons encore le fait que l’appareil répond
encore très bien même aux radioactivités faibles. On
prend à cet effet une grande ouverture d’entrée qu’on recouvre d’aluminium mince. Si l’on approche
alors un morceau de pechblende, les rayons x produi-
sent un mouvement énergique du fil, si l’on intercale
une feuille de papier on n’observe plus que les rayons B, dont le nombre est encore très grand, car
ils peuvent provenir des parties profondes du minéral.
On peut même déceler les rayions y en interposant
une lame de plomb de 2 mm. Les mouvements qu’on
observe encore proviennent alors des rayons B secon-
daires produits par les rayons y. Des expériences sim- ples de ce genre permettent aussi de rnettre en évidence la réflexion et la diffusion des rayons B. D’une manière
générale on peut espérer que l’appareil décrit ci-dessus fournit un moyen simple d’étudier dans diverses conditions les rayons « et B. Des expériences sont entreprises dans ce sens à la Physikalische Technische
Reichsanstalt.
Résume. - On décrit une méthode simple pour compter les particules oc et B, méthode fondée sur
l’amorçage de la décharge par pointe. Les déviations électrométriques fournies ainsi par une seule particule
u ou B correspondent à des potentiels de 10 à
20 volts.
[Manuscrit reçu le 15 Octobre 1913].
Contribution à l’étude de la condensation de la vapeur
d’eau par détente dans l’air et divers autres gaz
Par L. BESSON
[Collège de Saint-Dié. - Laboratoire de Physique].
On sait que la condensation de la vapeur d’eau peut être produite par détente. Les expériences de
M. C. T. R. Wilson’ ont mis en évidence l’existence d’une limite inférieure du degré de détente nécessaire pour la production du phénomène et d’une limite
supérieure au-dessus de laquelle la condensation est très forte et semble se produire sur les propres molé-
1. C. T. R. WILSO.X, Phil. Trans. 1897.
cules de la vapeur d’eau ou du gaz auquel elle est mélangée.
Quand le gaz est soumis à l’ionisation préalable
des rayons de Rôntgen, la condensation est plus importante, mais les limites restent les mên1es.
Enfin, au cours de ces expériences, M. ’Vilson1 a signalé une dissymétrie présentée par les ions négatifs
’1. C. T. R. WILSON, loc. cil.
