Sur la diffusion et la nature du recul radioactif

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Sur la diffusion et la nature du recul radioactif

C. Chamié, Tsien Szn-Tsiang

To cite this version:

SUR LA DIFFUSION ET LA NATURE DU RECUL RADIOACTIF

Par Mlle C. CHAMIÉ et M. TSIEN SAN-TSIANG. Institut du Radium.

Sommaire. 2014 Les _{mesures au}

compteur ont permis de prolonger la courbe de diffusion du recul

radio-actif dans l’air à des distances dix fois plus grandes que celles explorées dans les travaux antérieurs. Cette courbe confirme le caractère _spécial de la diffusion du recul. Les atomes de recul qui diffusent dans l’air à partir du _dépôt actif du thorium Th sont des atomes de thorium C" Th C". Le Th (B + C) est extrait par des champs élevés dans une proportion très faible : Th (B + C) : Th C" = 1 : 105.

Les _{plaques exposées} au-dessus d’une source de RdTh ne montrent, après la décroissance du _dépôt

actif du Th, qu’une activité très faible _qui ne _{dépasse pas 10-6 de l’activité de Th(B} + C).

Des travaux antérieurs

_{[ i}

_]

ont montré _que la

diffusion des atomes de recul dans l’air se

_distingue

de la diffusion des _gaz.

_D’après

ces travaux,

8 _pour 100 seulement d’atomes de Th

C’,

_rejetés

par recul ce du Th

C,

_peuvent

être recueillis sur un

récepteur

non

_chargé

se trouvant à une distance

de la source inférieure au _{parcours du}

_recul;

la

quantité

d’atomes recueillie décroît extrêmement vite avec

_{l’augmentation}

de la

distance;

d’autre

part,

pour des distances de l’ordre de i cm, un

champ électrique

très élevé

_{(800 V/cm)}

est

néces-saire pour en extraire au maximum 3o pour ioo.

Pour

_expliquer

ces

_{expériences,}

M. P.

_{Langevin [2]}

a

_proposé

une théorie

_{d’après laquelle}

les atomes

projetés

par recul sont réadsorbés par la source, et la faible fraction d’atomes

qui échappent

à cette

réadsorption

est adsorbée _par la

_{plaque réceptrice}

de telle _{manière que la densité} en atomes de recul

entre les deux

_plaques

-

source et

_récepteur

-est

_pratiquement

nulle. M. P.

_Langevin

a choisi

pour

l’équation

différentielle de la diffusion du recul des conditions nouvelles conduisant à une loi

hyper-bolique

de la diffusion

_qui

a été vérifiée

expérimen-talement pour des distances

_{jusqu’à 2,5}

mm

_[3].

Le but du

_présent

travail était de

_{compléter les}

expériences

précédentes

par des mesures au

_compteur.

La sensibilité extrême du

_{compteur permet}

de

prolonger

les courbes de diffusion à des distances dix fois

_plus

_grandes,

et

_permet

de suivre

_plus

longtemps

les courbes de la décroissance du recul pour identifier sa nature.

Les

_expériences

ont été faites avec du

_dépôt

actif du Th recueilli sur une

_plaque

en or

_{(z 5}

_cm2),

exposée

à l’activation du _{Thoron pour} 16 h à 5 cm

au-dessus d’une

_préparation

de Rd Th. Pendant la

durée de cette

activation,

la

_plaque

en or a été

portée

à un

_potentiel

de -

Q50

V. La

_préparation

de Rd Th était

_équivalente

en _{rayons y à}

_2,5

_mg

de Ra et avait comme

_support

matériel de

l’hydrate

ferrique

préparé

plusieurs

années

_auparavant

_d’après

la méthode de 0. Hahn

_[4].

L’activité du Th

_(B

₊

_C)

recueilli dans ces conditions était

_équivalente

en

rayons y à o, ~ mg de Ra.

Les mesures de l’activité recueillie par recul ont été faites en

_{rayons P}

avec un

_compteur

dont les

parois

étaient en aluminium de 0,1 mm

_{d’épaisseur.}

1. Diffusion du recul. -- En faisant varier la

distance entre un

_{disque récepteur}

de 5 cm de

diamètre et la source -

plaque

en or

_portant

Fig. 1.

le Th

_{(B + C)}

-

nous avons obtenu la courbe de la

_figure

i,

qui représente

la variation du

loga-rithme de _{l’activité que}

_reçoit

le

_récepteur

en

fonc-tion de la

distance,

dans la

_région

de

o,5

cm à

_2,5

cm

qui

n’a pas été

_explorée

_{précédemment.}

Cette

courbe est une

droite,

on

_peut

donc

_appliquer

à la

diffusion du recul dans cette

_région

la formule

qui

exprime,

par une fonction

_{exponentielle,}

la décroissance du nombre d’atomes N en

fonc-tion de la distance x.

_D’après

cette courbe, on trouve l~ = 3 cm-1.

Supposons qu’on puisse appliquer

au Th G’" la loi de la diffusion de l’émanation avec les

condi-tions

_{qu’elle implique :}

où A serait la constante radioactive du Th C" et D le coefficients de diffusion. On

_peut

_poser

on trouve

_alors,

_pour le coefficients de diffusion

47

de Th C"

_rejeté

dans l’air _par recul x, à

partir

du Th C à 2o", ,

Ce nombre est environ mille fois

_plus

faible _{que le} coefflcient de diffusion des _gaz.

Ainsi,

par

exemple,

M. A. Debierne

[5]

avait trouvé, pour

l’actinon,

D = _{0, I I 2}

cm 2jsec-1.

On voit que,

malgré l’analogie

que

présente

le

_phénomène

de la diffusion du recul avec la diffusion des _gaz, les coefficients de diffusion n’ont _pas le même ordre de

_grandeur.

Si les

coeffi-cients de diffusion sont inversement

_{proportionnels}

aux racines carrées des

_poids

_{moléculaires,}

alors la valeur de

D,

obtenue _pour le Th

_{C ",}

_indiquerait

un

poids

moléculaire très élevé de l’ordre de

10~,

on est donc en

_présence

d’une diffusion de

_groupements

polyatomiques.

En

_comparant

ces résultats à ceux

signalés

précédemment,

la diffusion du recul nous

_apparaît

sous

_l’aspect

suivant : _pour des distances très faibles

entre le

_récepteur

et la source, ne

_dépassant

pas

2,5

mm, la diffusion suit la loi

_hyperbolique

de M. P.

_Langevin.

Mais

_quand

cette distance

augmente,

un nouveau facteur intervient : l’atome

de recul

_projeté

et non réadsorbé _par la source a alors

_plus

de

_probabilité

de rencontrer sur son

trajet

des ions ou des molécules

_quelconques

_pour

s’y

associer avant d’arriver au

_{disque récepteur.}

Les atomes de recul non _{adsorbés par la} source sont donc _{adsorbés par des gros}

_assemblages

d’atomes

qui

se forment dans

_{l’atmosphère}

fortement

ionisée,

et arrivent sur le

_récepteur

alourdi par

ces véhicules

_{polyatomiques.}

La diffusion suit

_{alors ,}

la loi

_{exponentielle}

avec un coefficient de diffusion

très faible.

_Quand

le

_récepteur

est très

_rapproché

de la source, les atomes de recul y sont adsorbés avant

d’être

_captés

par ces

_véhicules,

et la. diffusion vérifie alors la théorie de M. P.

_Langevin.

2. Nature des atomes de recul. - A. CAS

DE LA DIFFUSION. - Les courbes de la décroissance de

l’activité recueillie par le

_disque,

à

_partir

des

dis-tances de I _cm, montrent _que les atomes

qui

_y

arrivent par diffusion

appartiennent

exclusivement

au Th

C",

ce

_qui

_{prouve que,}

_seul,

le Th C" diffuse

dans l’air sans entraîner de

_groupements

de Th B que contient la

plaque

source.

B. CAS DE L’EXTRACTION DU RECUL PAR UN CHAMP.

- Pour des

champs

faibles où le

_récepteur

est

_porté

au

_{potentiel négatif}

et la source est au

_sol,

ainsi

que pour des activations au recul de durée courte, les courbes de la décroissance de l’activité sont

dues

_également

au Th C" pur. La courbe de la

figure

2, obtenue avec une distance de

_2,5

cm,

potentiel

-

go

V,

montre

qu’aucune

trace

d’acti-vité résiduelle n’est observable

_jusqu’à

la limite

des mesures

_possibles.

Cette courbe met en évidence

la

_précision

avec

_laquelle

les mesures des activités

extrêmement faibles ont _{pu être faites} au

_compteur.

Fig. ~.

’

Pour des

_{champs plus}

forts

(entre

25o et 5oo

_Vjcm)

on

_peut

_observer,

vers la fin de la décroissance du Th

_C",

la

_présence

de Th

_{(B 4}

_C).

Les deux courbes de la

_figure

3 le mettent en évidence. En

Fig. 3.

extrapolant

l’activité résiduelle du Th

_(B

₊

_C)

à

l’origine,

on

_trouve,

avec

_{plusieurs expériences,}

que sa

_proportion

est très faible :

48

sur son

_support

à l’état de

_groupements

d’atomes.

Jedrzejowsky [8]

avait montré _que ces

_groupements

peuvent

se

_transporter

sur un

_récepteur

se trouvant à une très

_petite

distance de la source. Il nous a

semblé intéressant de savoir si ces

_groupements

peuvent

diffuser dans l’air

_quand

le

_récepteur

est

éloigné

de la source. Pour cela nous avons

_purgé

l’air au-dessus de la source _par un

_champ

intense

immédiatement avant l’activation au recul et nous avons

obtenu,

pour la décroissance du

recul,

une

courbe

_superposable

à celle de la

_figure

_{3 sans que} la

_quantité

de Th

_{(B + C)}

ait diminuée. Il semble

qu’en

l’absence du

_champ,

les

_groupements

ne s’élèvent _{pas suffisamment au-dessus de la} source

pour

pouvoir

diffuser dans l’air et sont réadsorbés par la source, tandis que le

_champ

extrait les

grou-pements

qui

ont été

_projetés

_{uniquement pendant}

la

durée de l’activation au recul.

Remarque.

--

Si l’on compare la

quantité

de Th C" obtenue par diffusion sur un

récepteur

non

_chargé

à i cm de la source avec la

_quantité

recueillie dans

les mêmes conditions avec un

_champ

de 50o

_V/cm,

on trouve _{que le}

_rapport

des activités est

_égal

à 1 : 300. Par

_conséquent,

dans le cas de la diffusion sans

_champ

on

_peut

_{affirmer que, dans} les conditions de nos

_{expériences,}

le

_récepteur

_reçoit

_{du Th C" pur,} car s’il recevait du Th

(B

~-

C),

sa

_quantité

en

serait

_pratiquement

_négligeable

avec la source _que nous avons

_employée.

3. Vérification de l’existence de l’activité

résiduelle

sur les

_plaques

en or activées au

thoron. - V.

Majer [g]

avait

_{signalé qu’en}

_exposant

à des distances de 1 à 2 mm une

_plaque

au

_potentiel

de - ₁₂₀ V au-dessus d’une

préparation

de

Rh Th,

on

_pouvait

observer par des mesures au

_compteur

que le

récepteur

s’activait non seulement du

_dépôt

actif,

mais contenait

_également

du Th X dont la

teneur faisait o _pour 10o de l’activité totale recueillie.

Or,

ce mode d’activation n’est _pas une activation

normale

_{qui comprend}

_{l’extraction par} le

_champ

des atomes de recul

_expulsés

dans l’air. En

_effet,

_pour

des distances aussi

faibles,

la

_possibilité

de

conta-mination du

_récepteur

_par tout ce _que contient la

source devient très

_{probable :}

des

_poussières

quel-conques ou même des

_fragments

de matière active

porteurs

de

_charge

_positive

sont entraînés _{par le}

champ

intense et viennent se coller sur le

_récepteur

chargé

négativement.

On

_peut

_prévoir

que, pour

des

_champs

encore

_plus

forts avec des distances

faibles,

la matière active serait

_transportée

partiel-lement de la source sur le

_récepteur.

Reste à savoir si le Th X

_expulsé

dans _{l’air par} recul ce à

_partir

de la source de Rd Th diffuse dans

l’air et

_peut

être _{extrait par} un

_champ

dans les conditions d’activation normales de nos

_{expériences.}

Pour éclaircir cette

_question,

nous avons mesuré au

_compteur,

vers la fin de la décroissance du Th

_B,

des

_plaques

en or activées au thoron et contenant le

dépôt

actif du Th. Une activité résiduelle

_qui

semblait

rester constante était

observable,

mais son

_rapport

à l’activité totale _que le

_récepteur

avait recueillie

ne

dépassait pas io-1.

En

_rapprochant

le

_récepteur

à 1 cm de la source, ce

_rapport

_augmentait

jus-Si cette activité résiduelle

_peut

être attribuée au Th X elle est

_pratiquement

négli-geable.

En ce

qui

concerne les

_disques

_{activés par recul} «

à

_partir

du

_dépôt

actif du

Th,

ils étaient

complè-tement

_dépourvus

de l’activité

résiduelle,

qui

pour-rait être attribuée au Th X.

Manuscrit reçu le 28 avril 1941’

BIBLIOGRAPHIE.

[1]

Mlle C. CHAMIÉ, C. R. Acad. _{Sc., 1933, 196,} p. 1107 et 1933, 197, p. 1937; Journ. de _Phys. et Rad., 1934, 5,

p. 54-56 et 436-438.

[2] M. P. LANGEVIN, Journ. de Phys. et Rad., 1934, 5,

p. 57-60.

[3]

Mlle C. CHAMIÉ, loc. cit.

[4]

O. HAHN, Applied radiochemistry, 1936.

[5]

A. DEBIERNE, Le _{Radium, 1907, 4, p. 213.}

[6] R. W. LAWSON, Wien. Ber., 1919, 128, p. 795; Nature 1919, 102, p. 465.

[7] Mlle C. CHAMIÉ, C. R. Acad. Sc., 1927, 184, p. 1243; 1927, 185, p. 770 et 1277; 1928, 186, p. 1838; Journ. de _Phys. et Rad., 1929, 10, p. 44.

[8] H. JEDRZEJOWSKY, C. R. Acad. Sc., 1929, 188, p. 1043. [9] Vladimir MAJER, Collection des Travaux _chimiques de