Absorption de rayons Röntgen homogènes par les gaz et les vapeurs

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Submitted on 1 Jan 1913

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Absorption de rayons Röntgen homogènes par les gaz et les vapeurs

.R.-C. Gowdy

To cite this version:

.R.-C. Gowdy. Absorption de rayons Röntgen homogènes par les gaz et les vapeurs. J. Phys. Theor.

Appl., 1913, 3 (1), pp.622-629. �10.1051/jphystap:019130030062201�. �jpa-00242065�

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lumière, ^{de sorte} que, si l’appareil dispersif ^{est le} même, ^les temps

de pose ^sont augmentés ; mais, ^{si l’on se sert des} interférences, l’ap- pareil dispersif ^{ne sert} plus qu’à séparer ^les phénomènes produits

par ^les diverses lignes ; ^son pouvoir de définition et sa dispersion

n’interviennent pas dans l’exactitude des résultats. On peut, par

suite, employer ^un spectroscope peu dispersif ^{et très} lumineux. C’est ainsi que, dans ses mesures interférentielles sur la région 5 ^{400-8 800}

Burns a employé ^un spectroscope ^à prismes, ^{et les} temps ^de pose ont été plus ^courts que dans ses mesures de la même région ^faites

au moyen d’un réseau. L’influence des variations de température, qui ^{est une des} grandes difficultés dans les mesures faites au moyen du réseau, ^{est très facile à éliminer dans le cas des mesures interfé-} rentielles. Un comparateur très peu précis ^suffit pour les ^mesures par interférence, ^tandis qu’il ^{faut un} instrument de haute précision

pour ^{mesurer les} spectres ^{de réseau.}

On peut ^{conclure en disant} qu’il serait désirable de mesurer par interférence au moins 5 à 600 lignes ^{dans le} spectre ^{du fer.} C’est, malgré tout, ^un long travail, pour lequel plusieurs laboratoires sont outillés, ^mais pour lequel ^des ressources seraient nécessaires.

ABSORPTION DE RAYONS RÖNTGEN HOMOGÈNES PAR LES GAZ ET LES VAPEURS;

Par M. R.-C. GOWDY.

L’absorption ^des rayons X par ^les gaz ^{a été} étudiée _par Ruther-

ford ( 1 ), ^{il mesurait la} diminution du pouvoir ionisant d’un faisceau de _rayons primaires, produite par le passage de ^ce faisceau à travers

une épaisseur ^{donnée de} gaz. Le coefficient d’absorption À ^{se dé-}

duisait de l’équation :

1 étant l’ionisation produite après ^le trajet du* faisceau à travers

une épaisseur ^de gaz, I, l’ionisation qui correspondrait ^{à une} absorption ^nulle.

(1) RUTHERFORD, ^vol. XCIII, p. 241; ^1897.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019130030062201

Le coefficient À est une constante pour ^un rayonnement ^homo- gène, l’équation ^ne s’applique plus ^{si ce dernier est} hétérogène.

Les _rayons primaires employés ^par Rutherford étaient hétéro-

gènes, ^{et ses} déterminations n’indiquent guère plus que l’ordre ^de

grandeur ^du coefficient d’absorption ; ^{ce travail a} pour but de déter- miner les coefficients d’absorption dans des gaz variés, ^en employant

un rayonnement homogène.

a montré que les éléments plus lourds que le fer ^donnent des rayonnements ^à peu près homogènes. ^Les rayonnements ^secon- daires produits par différents métaux, permettent ^{d’avoir toute une} gamme de pouvoirs pénétrants, ^{et ils sont de} plus indépendants ^du

caractère de la radiation primaire qui ^{les excite. Les} rayons ^secon- daires homogènes ^du fer, ^du nickel, ^du cuivre, ^du zinc, ^{de l’ar-} senic, du cadmium et de l’étain ont été employés ^{au cours de mes} expériences. ^{Des essais} préliminaires ^{m’ont montré} qu’avec ^un réglage convenable du tube _{à rayons} X, ^les rayonnements ^secon- daires produits étaient d’une pureté suffisante pour ^donner des résultats définis et exacts.

MÉTHODE ET APPAREILS.

Pour mesurer l’ionisation, j’ai employé ^une méthode de compen- sation.

La 1 représente,,un ^{schéma de} l’appareil : les deux chambres d’ionisation A et B reçoivent ^le rayonnement secondaire S produit

par ^un radiateur R ; ^le rayonnement, ^{avant de} pénétrer ^dans A, ^tra-

verse le cylindre C dont les deux bases sont en papier ^{fixé sur de}

la toile métallique, ^C peut ^{être soit} vide, ^soit rempli du gaz ^ou de la vapeur ^à étudier. Au-dessous de B se trouve un diaphragme ^de

plomb ^D d’épaisseur ^variable.

Les deux chambres sont à des potentiels égaux ^{et de} signe ^con- traire, les deux électrodes sont reliées ensemble et en communica- tion avec un électroscope Beatty (~).

Quand des ionisations égales ^sont produites dans les deux chambres A et B, l’électroscope ^{reste au zéro ; en ouvrant ou en fer-}

t mant le diaphragme ^de plomb, ^{on ramènera donc la} feuille d’or à (1) BARKLA, août 1910, p. ~ i0-379.

(2) BEATTY, ^Phil. Mag., ^vol. XIV, p. b~ ~ ~ ^1907.

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cette position. ^Le diaphragme ^{a été} étalonné ; ^{il était} facile de détermi- ner, ^au moyen de la courbe d’étalonnage, la fraction du rayonnement total qu’un déplacement ^{donné du} diaphragme ^faisait pénétrer ^dans

la chambre d’ionisation.

FIG. ~..

Les essais préliminaires ^{ont montré} que ^la compensation ^n’était

pas détruite par les faibles variations d’intensité ^et de dureté ca-

pables ^{de se} produire pendant ^une expérience. ^Ceci indique que ^le caractère et la distribution des rayons secondaires ^sont suffisam- ment constants pour ^ces expériences.

Les mesures se faisaient de la façon suivante : le cylindre ^était vidé, ^{et le} diaphragme réglé ^de façon que la feuille de l’électroscope

soit au zéro, ^on introduisait alors dans C le gaz ^ou la vapeur ^{à étu-}

dier, ^{et le} diaphragme ^était réglé ^{à nouveau} pour ^ramener la feuille d’or au zéro. Des deux positions repérées ^du diaphragme, ^{et de la}

courbe de calibrage, ^{on déduisait le} rapport 1, : ^{1 et, la} longueur

du cylindre ^{étant connue, on} calculait le coefficient d’absorption

par la formule :

Dans le cas des vapeurs, C ^étant vidé et l’électroscope ^au zéro,

on introduisait de l’air qui passait ^au préalable ^{dans un barboteur}

de Liebig rempli ^du liquide générateur. ^Le diaphragme était ensuite

réglé ^de façon ^{à ramener au zéro la feuille} d’or de l’électros- cope. Pour avoir le poids ^du liquide vaporisé, ^il suffit de con-

naître le poids ^de l’ampoule ^{avant et} après le passage de l’air; ^la

densité de la vapeur ^{étant connue,} le volume de la _vapeur introduite peut ^se calculer. Une correction est nécessaire, ^car il faut tenir compte de l’absorption ^{due à l’air,} qui ^{a servi à} entraîner la vapeur ; pour

justifier ^cette correction, j’ai ^{fait des} expériences qui m’ont montré que l’absorption produite par ^un gaz ^est proportionnelle ^à la pres-

sion, les résultats de ces expériences ^sont donnés par la courbe de la fig. ^2.

Résultats.

Dans le tableau I ont été groupés les coefficients

d’absorption ^de sept gaz ^et six vapeurs, pour cinq différents _rayonne- ments secondaires émis _par le fer, ^le nickel, ^le cuivre, le zinc et l’ar-

senic ; je ^{donne comme} comparaison le coefficient d’absorption ^de

l’aluminium.

L’absorption par l’hydrogène de rayons plus durs que ^ceux émis par le fer, ^{m’a donné} des résultats trop faibles pour ^être mesurables.

FIG.2.

L’absorption ^étant fonction du poids atomique, aussi bien que de la densité _p de la substance absorbante, ^{il est commode} d’exprimer l’absorption ^en fonction de ~~; l’absorption ^{est alors} exprimée par

P

unité de ^{masse au} lieu de l’être par ^unité d’épaisseur, ^{et cela montre}

626

de façon frappante ^{la variation du} pouvoir ^{absorbant avec la nature}

du milieu.

Les valeurs de ~ ^{calculées en} partant ^{des résultats} groupés ^dans

o

le tableau 1 se trouvent dans le tableau ^II.

TABLEAU I.

Coefficients d’absorptioli.

Discussion.

Pour les gaz ^et les vapeurs étudiés, les coefficients

d’absorption décroissent dans l’ordre suivant : fer, nickel, cuivre,

zinc ; ^{et les} coefficients d’absorption ^{de deux} radiations quelconques

(fer ^{et zinc} par exemple) ^sont approximativement ^dans le même rap-

port pour ^tous les gaz ^ou vapeurs. La constance de ce rapport ^est

plus parfaite pour les milieux ^de poids atomicrues approximative-

ment égaux que pour ^ceux ayant ^des poids atomiques ^très différents.

Ainsi ~dans le cas de l’air, ^de l’azote, de l’oxygène, ^de l’anhydride carbonique, ^de l’acétylène ^{et de} l’acétone, ^on obtient des rapports de coefficients d’absorption à très peu de chose près ^{les mêmes,}

tandis qu’avec ^{les autres corps,} il y ^a moins d’uniformité.

L’examen des coefficients d’absorption, détermincs dans le cas du

rayonnement ^de l’arsenic, ^montre que ^les gaz ^et les _vapeurs peuvent

se diviser en deux classes : l’une pour laquelle ^le rayonnement ^de l’arsenic est moins absorbé que celui ^du zinc, ^et l’autre pour laquelle

le contraire ^a lieu. A cette dernière appartiennent ^des gaz ^et des va-

peurs ^contenant des éléments plus légers que l’aluminium, tandis que la première contient des éléments à poids atomique plus grand que ^27.

Les coefficients d’absorption ^{de toutes les} substances, pour ^les

rayonnements ^de pouvoir pénétrant croissant de manière continue,

iront en décroissant à mesure que croîtra le pouvoir pénétrant ^des

rayons. Barkla 1’ ) ^{a montré} que ^la diminution, pour deux ^substances

quelconques, ^{est telle} qu’il ^{se maintient un} rapport constant entre les coefficients, quand ^il n’y ^a pas ^de radiation caractéristique ^excitée

par ^{l’une ou} l’autre ; mais, quand ^le rayonnement devient suffisam- ment dur pour que ^cela puisse ^se produire ^{pour l’une des deux, la}

constance du rapport ^n’a plus lieu, ^et la variation se produit ^de façon

à indiquer ^une absorption anormalement forte pour ^cette dernière.

Les résultats ci-dessus indiquent par suite que l’arsenic ^{émet un}

rayonnement ^mou, suffisamment dur pour exciter le rayonnement caractéristique d’éléments de poids atomique ^un peu moindre que celui de l’aluminium, ^mais incapable ^de le faire pour des ^éléments lourds. Un semblable rayonnement ^mou n’existe pas dans le rayon- nement émis _{par le} fer, ^le nickel, ^{le cuivre et le} zinc, ou, s’il existe, ^il

ne peut ^{exciter la radiation} caractéristique ^des gaz ^et vapeurs plus légers.

Les déterminations des coefficients d’absorption ^de l’air, ^de l’anhy-

dride carbonique ^et du bromure d’éthyle ^ont été exécutées en em-

ployant ^les rayonnements ^{durs du cadmium et} de l’étain.

Les résultats groupés ^dans le tableau III nécessitent aussi quelques explications.

(1) Loc. cil., p. 623.

628

‘)

Le rapport est constant pour ^ces rayonnements. ^Aucun rayon- nement n’est excité dans l’un ou l’autre gaz par ^ces deux métaux,

.

l, l,

M.. 1 JBC2H5Br

qui ^ne l’est par l’arsenic. Mais on peut voir que le rapport ^HJBr

air

est trois fois plus grand pour ^{l’un et} l’autre que pour l’arsenic. Le rayonnement caractéristique ^{du brome} n’est pas excité par le rayon- nement de l’arsenic, ^mais l’est par ^ceux du cadmium et du zinc. L’ab-

sorption excessive de ces rayonnements durs par le brome, ^{est en}

relation avec l’émission de _rayons tertiaires par le brome.

Les erreurs dans la détermination des coefficients d’ab.sorption

pour les rayons de l’étain ^et du cadmium, ^{sont bien} plus grandes

que pour les rayons plus ^mous, par suite de la moins grande pureté

et de la moindre intensité des rayons plus ^{durs, et de la} plus ^faible absorption qui ^{a lieu,} mais les effets observés sont beaucoup trop considérables pour ^être dus à des erreurs expérimentales.

SOMIAIRE ET CONCLUSION

Lcs coefficients d’absorption ^de rayons X secondaires, ^de pouvoirs pénétrants variables, ^ont été mesurés pour sept gaz ^et six vapeurs.

Les relations ^{entre ces} coefficients ont été indiquées ^et expliquées,

suivant les lois énoncées par Barkla, qui ^{sont en accord avec ces} expériences.

Il a été possible ^{de mettre en évidence un} rayonnement ^mou par les éléments plus légers que l’aluminium, ^ce rayonnement ^{est excité} par ^un rayonnement ^mou émis par les éléments plus lourds que le zinc.

L’auteur désire exprimer ^au professeur Langevin ^{ses bien sincères}

remerciements pour l’intérêt qu’il ^{lui a montré au cours de son tra-} vail, ainsi que pour l’accueil qu’il ^{lui a fait dans son} laboratoire.

LA TONOMÉTRIE DIFFÉRENTIELLE DES SOLUTIONS ET LA THÉORIE D’ARRHÉNIUS (1);

Par M. EUGÈNE FOUARD.

Les présentes recherches m’ont été suggérées par la discussion des faits que j’avais exposés antérieurement dans une étude osmo-

métrique ^des solutions salines.

On sait _que, d’après la théorie d’Arrhénius, ^la pression ^osmo- tique, exercée par ^une molécule-gramme ^d’un électrolyte ^{à 2} ions,

doit être double de celle d’un composé organique, ^{à dilution infinie :}

le poids moléculaire osmométrique ^d’un sel, ^tel que le chlorure de

potassium, serait alors la moitié de sa valeur chimique ^M.

Or, ^mes observations avaient abouti, ^{non au nombre} prévu, ^mais

exactement à M : l’apparition ^{de ce résultat} précis, ^{d’une inter-} prétation physique ^si simple, quoiqu’on ^{désaccord avec} l’hypothèse

des ions électrolytiques, supposerait ^{un concours bien} singulier

de causes d’erreurs expérimentales ; ^une telle coïncidence m’a donné l’idée de comparer mes mesures osmométriques ^avec celles,

réalisées ^à la même température (20°-22°), de la différence des ten- sions de _vapeur de l’eau et de la solution; ^le raisonnement de Nernst

relie, ^en effet, ^cette grandeur ^{à celle de} l’osmose de la façon ^sui-

vante : la dépression tonométrique ^{doit être} égale ^au poids ^d’une

colonne de vapeur saturée dont la hauteur serait celle de la solution soulevée par ^la pression osmotique; ^de plus, ^{il faut} que ^cette rela- tion quantitative d’équilibre ^soit toujours réalisée, quelle que soit la concentration en matière dissoute, que ^la solution soit concentrée ^ou

qu’elle ^{soit étendue.}

En fait, ^la tonométrie, pas plus que l’osmométrie, ^{n’a été} jusqu’ici l’objet d’une étude expérimentale ^{directe et} systématique, particu-

lièrement appliquée ^{au solvant eau, à la} température ^ordinaire.

(1) Communication faite à la Société française ^de Physique : ^{Séance du}

4 avril 1912.