HAL Id: jpa-00242202
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Submitted on 1 Jan 1906
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l’actinium
M. Levin, Léon Bloch
To cite this version:
M. Levin, Léon Bloch. Sur l’origine des rayonsβ émis par le thorium et l’actinium. Radium (Paris), 1906, 3 (10), pp.308-313. �10.1051/radium:01906003010030801�. �jpa-00242202�
électrodes ne donnaient pas d’émanation, laisse pour- tant supposer que l’électrolyse avait déposé sur les
électrodes l’une des radioactivités induites. Mais c’est
un l’ait que des mesures exactes pourraient seules
établir.
(A suivre.) Traduit par Léon BLOCH.
Bibliographie.
1. A. DEBIERNE. Sur une nouvelle matière radioactive. G. R., 129, 595-595, 1899.
2. A. DEBIERNE. Sur un nouvel élément radioactif : l’acti- nium, C. R., 130, 906-908, 1900.
5. A. DEBIERNE. Sur du baryum radioactif artificiel, C. R., 131, 533-335, 1900.
4. F. GIESEL. Ueber Radium und radioaktive Stoffe, Chem.
Ber., 35, 5608-5612, 1902.
5. F. GIESEL. Ueber den Emanationskürper aus Pechblende,
Chem. Ber., 36, 542-547, 1903.
6. A. DEBIERNE. Sur la radioactivité induite provoquée par les sels d’actinium, C. R., 136, 446-449, 1903.
7. A. DEBIERNE. Sur la production de la radioactivité induite par l’actinium. C. R., 136, 671-675, 1903.
8. E. GOLDSTEIN. Ueber einige Versuchcmit dem Gieselschen
Emanationskörper, Deut. phys. Ges., 5, 592-430. 1903.
9. A. DERIERNE. Sur l’émanation de l’actinium, C. R., 138, 411-413, 1904.
10. F. GIESEL. Ueber das Emanationskörper (Emanium), Chem.
Ber., 37, 1690-1699.
11. E. RUTHERFORD. The Succession of Changes in Radioac tive Rodies, Phil. Trans. Soc. A. 204, 169-219, 1904.
12. J. HARTMAMN. Ueber der Spektrum des Emaniumlichtes, Phys. Zeitschr., 5, 570-571, 1904.
13. MISS BROOKS. The Decay of the excited Radioactivity from Thorium, Radium and Actinium, Phil. Mag., septembre 1904.
14. F. GIESEL. Ueber Emanium, Chem. Ber., 37, 3963-3966,
1904. [Les travaux de Giesel 5, 10 et 14 ont été rassemblés et
complétés dans un mémoire intitulé « Untersuchungen über das
Emanium (Aktinium) » qui a paru dans le Jahrb. d. Radioakt.
u. Elecktionik., I, 345-358, 1904.]
15. A. DEBIERNE. Sur l’actinium C. R., 139, 538-540, 1904.
Traduit dans la Phys. Zeitschr., 5, 732-734, 1904.
16. F. GIESEL. Ueber Aktinium-Emanium. Phys. Zeitschr.,
5, 822-823, 1904.
17. J. ELSTER et II. GEITEL. Sur la radioactivité des sédi- ments des sources thermales, Arch. de Sc. Phys., IV, 19, 1- 50, 1905.
18. T. GODLEWSKI. A new radioactive produet from Actinium.
Nature 294-295. Janvier 1905.
19. H.-L. BRONSON. Radioactive measurements by a constant deflexion method., Am. J. of. Sc., 19, février 1905.
20. F. GIESEL. Ueber Emanium, Chem. Ber., 38, 775-778, 1905.
21. T. GODLEWSKI. Actinium and its Successive Products. Ac.
Sc. Gracovie, avril 1905. Phil. Mag., juillet 1905.
22. 0. HAHN et 0. SACKUR. Die Zerfallskonstante der Emana- tion des Emaniums und Aktinium, Chem. Ber., 38, 1905.
25. W. MARCKWALD. Ueber Aktinium-Emanium. Chem. Ber., 38, 2264-2268,1905.
24. S. MEYER et E. v. SCWEIDLER. Zur Kenntniss des Akti-
niums, Wiener Ber., 114, II a, juillet 1005, 1147-1158
Sur
l’origine
desrayons 03B2
émispar le thorium et l’actinium
Par M. LEVIN,
Laboratoire de physique. Univensité de Montréal.
LES recherches suivantes ont été entreprises
pour déterminer quels sont les produits du
thorium et de l’aclinium qui émettent des
rayons B. Le rayonnement des produits du radium a
été complètement examiné, et on a montré que le seul de ces produits qui émette des rayons 8 péné-
trants est le dcrnier des produits de transformation
rapide, savoir le radium C. H. W. Schmidt a
pourtant obtenu récemment la preuve que le ra-
dium B, qu’on supposait sans rayons, émet des
rayons p beaucoup moins pénétrants que ceux du radium C. Nous négligons ici l’émission cathodique
lente des produits à rayonnement u, qui a été décou-
verte par J. J. Thomson et étudiée par :Miss Slater.
Ces rayons cathodiques sont beaucoup moins rapides
et beaucoup moins pénétrants que les rayons 6 ordi-
naires. ENyers a trouvé récemment que la vitesse des rayons cathodiques lents émis par une couche de radio-
tellure est d’environ 3.108 centimètres par seconde,
c’est-à-dire près du 1/50e de la vitesse moyenne des
rayons B du radium C. Dans lc présent mémoire,
nous n’envisageons que les rayons 8 pénétrants, par
exemple ceux qui peuvent traverser 0mm,1 d’alumi-
nium sans éprouver une absorption de plus de quel-
ques pour cent.
Thorium X.
Dans ses transformations radioactives, le thorium produit successivement le radiothorium, le thorium X et l’émanation. Cette dernière forme la radioactivité induite qui contient trois produits distincts, les tho-
rium A, B et C. Rutherford a fait voir que l’émana- tion du thorium n’émet que des rayons oc et que la radioactivité induite émet des rayons x, [i et y. Puisque
le thorium A est un produit sans rayons, les rayons B
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01906003010030801
de la radioactivité induite ne peuvent provenir que des thorium B et C. On ne savait pas jusqu’ici avec certi-
tude si le thorium, le radiothorium et le thorium X émettent des rayons B aussi bien que des rayons x.
Pour élucider ces questions, il fallait obtenir lc tho- rium et le thorium X aussi exempts que possible de
tous les autres produite ct examiner s’ils émettent
ou non un rayonnement B.
On a sépare le thorium X du thorium à la manière
ordinaire, c’est-à-dire par précipitation du thorium au
moyen de l’ammoniaque. Pour débarrasser le tho- rium X de radioactivité induite, plusieurs méthodes pcuvent être cmployées. Comme la radioactivité induite
se forme aux dépens de l’émanation, une solution de
thorium X peut être partiellement débarrassée de radioactivité induite si l’on chasse l’émanation soit par ébullition, soit au moyen d’un courant d’air pro-
longé jusqu’au moment oû les thorium A, B et C, présents initialement dans la solution, ont été com- plètement transformés. Un autre moyen est la sépara-
tion chimique ou éleetro-chimique des thorium A, B
et C par l’une des méthodes employées par exemple
par Schmidt et Moore, ou par V. Lerch. On a
trouvé pourtant que le procédé le plus simple était
la volatilisation de la radioactivité induite quand on
chauffe le thorium X à haute température. C’est le procédé qu’on a adopté. La liqueur filtrée après pré- cipitation par l’ammoniaque a été complètement
débarrassée de thorium par précipitation répétée au
moyen de l’ammoniaque en solution concentrée. Puis la solution de thorium X a été séchée sur une lame de
platine et chauffée au chalumeau. Aussitôt le platine
refroidi, on mesurait l’activité B. Le thorium X était
placé sous un électroscope Wilson dont le fond était formé d’une lame d’aluminium de 0,06 millimètres
d’épaisseur, suffisante pour absorber tous les rayons x.
L’activité x était mesurée au moyen d’un électromètre Dolozalek.
Les résultats sont représentés par la figure 1. Les
Fig. 1.
abcisses y désignent les temps comptés a parlir de la
fin du chauffage, les ordonnées sont les activités rap-
portées à un maximum égal à 100. La forme des deux courbes a et B est presque identique. L’activité 6
initiale n’est que 5,5 pour 100 du maximum atteint
un jour plus tard. Par contre, l’activité x a une valeur initiale de 60 pour 100. L’accroissement rapide des activités B et x provient, comme on doit s’y attendre,
de la formation progressive d’émanation et de radioac- tivité induite. Le maximum est atteint quand la
radioactivité induite est en équilibre approché avec le
thorium X. Ensuite les activités x et B décroissent
avec le temps suivant là loi exponentielle caractéris-
tique du thorium X, c’est-à-dire de moitié en 4 jours.
Le caractère des courbes est en étroit accord avec les indications de la théorie des transformations.
L’expérience qui précède a été faite avec du tho-
rium X préparé à l’aide d’un spécimcn de radiothorium, bracieusement fourni par Hahn. D’autres expé-
riences faites avec du thorium X séparé du thorium du commerce ont donné les mêmes résultats, mais
avec une netteté moindre, car le thoriuln du com-
merce contient toujours des impuretés qu il est difli-
cile de chasser et qui rendent difficile la volatilisation
complète des radioactivités induites. Le thorium A
disparaissait presque entièrement en chauffant le pla-
tine 10 minutes au chalumeau, mais il restait encore
du thoriunl B, même après chauffage au four jusqu’au point de fusion du fer. En conséquence l’activité
initiale était un peu supérieure à celle de la figure 1,
tant pour les rayons 8 que pour les rayons x. A mesure que le thorium B disparaissait, les activités a et B commençaient par décroitre, atteignaient un maximum, puis croissaient exactement suivant la courbe de la
figure 1.
Dans des recherches récentes Hahn a montré que la radioactivité induite du thorium contient deux produits
distincts à rayonnement a, le thorium B et le lhoriuni C.
Si chacun des quatre produits à rayon x présents avec
le thorium X élnet la même proportion de l’activité totale à l’état d’équilibre, l’activité duc au thorium X et à l’émanation réunis doit être 50 pour 100 du total.
Or, quand on vient de chasser complètement les
radioactivités induites, l’activité 7,. initiale est due au
thorium X et à l’émanation réunis, car, à cause de sa
rapide transformation, cette dernières atteint sa valeur
d’équilibre quelques minutes après qu’on a retiré la
lame de platine du fourneau. L’activité maximum est atteinte un jour plus tard, une fois que la radioactivité induite est en équilibre avec le thorium X. Pendant
ce temps l’activité du thorium X a diminué, et par
suite l’activité maximum observée est moindre que la valseur théorique, qui aurait été obtenue si la radioac- tivité induite avait dès le début été en équilibre avec le
thorium X. Cette valeur théorique peut se déterminer simplement par extrapolation au moyen de la courbe de disparition du thorium X. On trouve ainsi quc la valeur initiale lhéorique était 126, ce qui montre que l’activité initiale du thorium X et de l’émanation réunis était environ £8 pour 100 du maximum, en hon accord avec l’hypothèse faite plus haut.
De la même manière, l’activité p est réduite initia- lement à 2,61 pour 100. Dans d’autres expériences on
a trouvé 3,06, 2,75 et 2,92 pour 100. Si le thorium X émettait des rayons B, on devrait s’attendre a un
pourcentage voisin de 50 pour 100, c’est-à-dire d’un ordre de grandeur tout diff’érent. Nous concluons donc que la transformation du thori11 X en émanation n’est
accompagnée que d’un rayonnement ’:1..
La figure 1 fait voir que l’activité a atteint son ma- xin1unl avant l’activité B. Ceci s’expliqlle simplement
si nous tenons compte du fait que le thorium X n’émet pas de rayons B. Si l’on fait passer la courbe de disparition exponentielle du thorium X par le point
initial de la courbe a, cette courbe représentera la perte d’activité du thorium X et de l’élnanation réunis.
Si les ordonnées de la courbe B sont réduites dans le
rapport 1/2, la nouvelle courbe représentera la varia-
tion de l’activité a due à la radioactivité induite seule.
Si l’on additionne ces deux courbes, on obtient la courbe observée de variation de l’activité x. Il est aisé de voir, sans calcul, que le maximum de cette courbe est atteint avant celui de la courbe B.
On peut ajouter quelques remarques sur la cons-
tante de tenlps du thorium X. Dans les expériences originales de Ruthcrford et Soddy, on a trouvé pour
le temps nécessaire pour que l’activité tombe de moi- tié environ quatre jours; v. Lerch trouve 5,657 jours.
Les expériences qui précèdent donnent 5,67 jours pour l’activité a et 5,66 jours pour l’activité p. Dans ces expériences avec le radiothorium, on a trouvé une ac-
tivité résiduelle après que le thorium X était devenu
complètement inactif. I)éduction faite de cette activité résiduelle les logarithmes de l’activité du thorium X
se placent sur une ligne droite. Cette activité rési- duelle est due au radiothorium et à une trace de ra-
diuln, et en tenant conlpte de cela, les valeurs ci-des-
sus doivent être légèrement diminuées; la moyenne de plusieurs autres expériences, y compris une courbe
de reprise d’activité du thorium, a donné la période 5,65 jours. Les résultats sont donc en bon accord avec
le nombre donné par v. Lerch.
Thorium.
Pour obtenir le thorium exempt de thorium X et des produits ultérieurs, on a procédé colnme suit. Le
thorium a été précipité 8 ou 10 fois par l’ammo-
niaque pour éliminer le thorium X. hc thorium
précipité a alors été chauffé pour volatiliser la radioactivité induite, qui n’cst pas soluble dans
l’ammoniache. Le chalumeau n’étant pas suffisant,
on eut recours au four. Puis on examina les activités,
x et B du thoriuln.
L’une et l’au1rc diminuaient au début de quelques centième, preuve que la radioactivité induite n’avait pns été complètement volatilisée. Après un minimum,
les activités se rcprenaicnt li croître, atteignant un
maximum au bout d un mois. La plus petite valeur
de l’activité d obtenue de cotte façon fut environ 25 pour 100 du maximum. Elle se trouve entre les valeurs les plus faibles obtenus par Ihuherford et
Soddy. Pour le minimum de l’activité B, dcux expé-
riences séparées ont donne 4 et 2,8 pour 100. Il est
donc clair que ni le thorillm ni le radiothorium n’é- mettent de rayons B. La faible valeur obtenue est sans
doute due à la présence de traces de radioactivité in- duite non-volatilisées à la haute température qu’on
avait employée.
On pourrait espérer débarrasser le thorium de la radioactivité induite par chauffage, sans élimination
préalablc du thorium X. Un essai dans ce sens fut in-
fructueux ; il est impossible de volatiliser toute la radioactivité induite quand elle est distribuée dans la
masse même du thorium.
Actinium X.
L’étude des produits de l’actinium a fait connaître cluc son émanation émct des rayons a., et on va voir
qu’elle n’émet pas de rayons B. La radioactivité induite consiste ici en deux produits, aciinium A et actinium
B; le premier est sans rayons, le second émet des rayons a, B et y. Godlewski, dans son travail sur l’ac- tiniuln, a indiqué que l’actinium X doit probable-
ment émetire des rayons B aussi bien que des rayons u.
L’étroite analogie des composés du thorium et de l’ac- tinium en ce qui concerne leur ordre de succession et leur rayonnement suggérait une étude sur ce point.
On s’est servi ici de la « substance él11anante » de Giesel. L’actinium X a été séparé par l’ammoniaque.
L’activité induite de l’actinium étant plus volatile que celle du thorium 1, on s’est servi d’une méthode de
chauffage pour la séparer de l’actinium X. Mais les résultats furent moins bons que dans le cas du tho-
rium, car les résidus restant dans la liqueur filtrée
avec l’ammoniaque empêchaient le départ complet
des produits volatils. Il fut nécessaire d’éliminer au- tant que possible ces résidus par précipitations suc-
cessives avant de pouvoir volatiliser par la chaleur la
majeure partie de l’activité induite.
Dans la figurc 2 les ordonnées donnent les activités,
les abscisses lcs temps en heures à partir de la fin du
chauf1’age.
. La diminution initiale des activités p et oc trouvée
dans quelques expériences avec le thorium X ne s’est pas reiicontrée avec l’actinium X. Dans quelques cas
la portion initiale des courbes était presque horizon- tale pcndant quelques minutes, indiquant que la radio- activité induite n’avait pas été chassée complètement.
1. 1)’après des mesures de l’auteur, qui seront publiées pro- chainement, l’Ac A et l’Ac B se volatilisent à 1000 et 700° res-
pectivement.
Les activités s’élevaient rapidement jusdu’u un maxi-
mum dans le cours de trois heures environ par suite de la formation de la radioactivité induite aux dépens
de l’élanation. En extrapolant de façon à obtenir
l’activité au moment de la fin du chauffage on trouva
pour valeur de l’activité B, initiale dans différentes rxpé-
Fig. 2.
riences, 2,5, 5,5 et 5 pour 100 de l’activité B maxi-
mum. Par contre l’activité a initiale était 76 pour 100 du maximum. Ces valeurs ne seraient diminuées que faiblement si l’on tenait compte, comme dans le cas du thorium X, du fait que l’activité d’équilibre au
début doit être plus grande que le maximuln atteint finalement. Dans le cas présent, le temps nécessaire
pour atteindre le maximum n’est que de 5 ou 4 heures,
et dans ce court espace de telnps l’ actinium X ne perd
pas le centième de son activité initiale. Quand l’acti-
nium X est en équilibre avec ses produits, on se trouve
en présence de trois produits à rayons a, l’actinium X,
l’émanation et l’actinium B. Il n’existe pas ici de pro- duit correspondant au thorium C. C’cst un point qui a
été établi par Hahn dans le même laboratoire où travaille l’auteur. Adnlettant que chacun de ces pro- duits fournisse la même fraction de l’activité totale, la valeur initiale de l’activité serait environ les deux tiers du maximum, alors qu’on n’a pas observé expé-
rilnentalement de valeur inférieure à 72 pour 100.
La lesure de l’activité B nous amène donc à con-
clure que l’actinium X n’émet pas de rayons p, mais seulement des rayons o:, tout colnme le thorium X.
Godiewsld concluait que l’actinum X devait émette des rayons B du fait qu’il avait été incapable de réduire l’activité B par chauffage au-dessous de 50 pour 100 de sa valeur. Il semble que les résidus présents dans
l’actinium X aient empêché ici la volatilisation de la radioactivité induite. Dans des conditions plus favo- rables, nous avons vu qu’on pouvait ramener l’activité
a un faible pourcentage de sa valeur.
Puisque la radioactivité induite de l’actinium con-
siste en un produit inactif (actinium A, période
56 minutes) et en un produit actif (actiniun1 B, période g,15 minutes), on doit s’attendre a ce que la courbe de reprise d’activité B soit complémentaire de lacourbe
de désactivation de l’activité induite après une longue exposition u l’émanation. C’est en effet le cas. L’exa-
lllcn d’un grand nombre de courbes de reprise d’activité
a donné pour la période de l’actinium A le nombre
56,0 111inutcs, en très bon accord arec les nombres de Bronson, Meyer et Sein, cidlcr, et Hahn et Sachun.
Actinium.
Après élimination de l’actiniunl X par des précipi-
tations successives par l’ammoniaque, Godicvsski a
obtenu un actinium presque dépourvu de rayonne-
ment oc et B, et il en concluait que l’actinium est une substance sans rayons. On a répété ici les expériences
de Godlcveski, telles qu’il les a décrites. La figure 5
montre les courbes de reprise de l’ acti rité tJ. et fi de 1 actinium après séparation de l’actinium X. La période qui s’en déduit pour l’actiniulll X est dix jours envi-
Fig. 3.
ron, et était accord avec les nombres de Godiewski, Meyer et Schweidlel’.
La petite ordonnée à l’origine de la courbe b montre
que l’actinium n’émet pas de rayons B. Dans d’autres
expériences, l’activité B initiale était 5 à 5 pour 100 du maximum.
Il y a pourtant une différence marquée entre les
résultats obtenus ici et ceux de Godlewslsi. Nous avons vu que ce dernier trouvait pour l’actinium exempt d’actinium X une activité c,. très faible, tandis que dans les expériences présentes l’activité x n’a jamais pu être réduite à moins de 28 pour 100 de sa valeur maximum. Ce point embarassant a fini par s’expliquer
de la manière suivante. D’abord on peut montrer clai- rement, par différentcs méthodes, que l’ acti YÏté ’:1. rési- duelle de l’actinium n’est pas due li la présence d’acti-
nium X. La très faible valseur initiale de l’activité B
montre qu’il n’y avait que des traces de radioactivité induite. Si l’actiniun1 X avait été présent en quantité
