Sur la possibilité d'étudier l'activité des roches par l'observation des trajectoires des rayons α dans l'émulsion photographique

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Sur la possibilité d’étudier l’activité des roches par

l’observation des trajectoires des rayons α dans

l’émulsion photographique

Irène Curie

To cite this version:

.1

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

ET

LE RADIUM

SUR LA

POSSIBILITÉ

D’ÉTUDIER

L’ACTIVITÉ

DES ROCHES

PAR L’OBSERVATION DES TRAJECTOIRES DES RAYONS 03B1 DANS

L’ÉMULSION PHOTOGRAPHIQUE

Par Mme IRÈNE CURIE. Institut du Radium.

Sommaire. 2014 L’observation des

trajectoires individuelles des rayons a dans l’émulsion

photogra-phique doit _permettre d’évaluer les très faibles teneurs en uranium et en thorium dans les roches, et de voir si ces radioéléments sont _répartis uniformément ou se trouvent dans des interstices entre les

cristaux, ou dans des inclusions. Calcul du nombre de trajectoires, selon la teneur en U ou Th. Distinc-tion entre U et Th. _Groupes de _{trajectoires provenant} des filiations radioactives. Pour l’examen d’un

granite ordinaire, on _prévoit la nécessité de faire des poses de plusieurs mois.

SÉRIB TOME VII. N° 19~6.

On sait que les éléments

naturels,

uranium et

thorium,

ainsi _que leurs

dérivés,

existent en faible

quantité

dans toutes les

_parties

de la croûte terrestre. Les

_{quantités présentes}

sont,

en

_général,

extrême-ment faibles. Par

_exemple,

les

_granites

contiennent par gramme de roche des

quantités

d’uranium variant de 10-6 _{g à 15.} 10-6 _g et deux ou trois fois

_plus

de thorium. Il existe des matières naturelles d’activité encore

_plus

_faibles,

ou bien intermédiaire entre ces

teneurs très faibles et celle des bons minerais

_qui

peuvent

contenir 20 à

4o

_pour 100 d’uranium ou de

thorium.

Le

dosage

de l’uranium ou du thorium dans les roches et terrains ordinaires est difficile. Par les

méthodes

_chimiques,

il n’est

_guère

_praticable.

Par les méthodes

radioactives,

on

_{peut envisager}

la mesure

globale

de l’ionisation

_produite

_{par les rayons} «, ou la numération des rayons a ou

_~3.

On

_peut

aussi mesurer,

au _moyen d’un

_compteur,

le

_rayonnement

_{y émis par}

une

_quantité

assez

_importante

de roche.

Si l’on a une couche de matière

contenant,

en

quantité

connue, des radioéléments émetteurs de

rayons a, on

_peut

_évaluer,

au _moyen de formules calculées par

Evans,

soit le _{nombre de rayons}

_qui

sortent de cm2 de la

surface,

soit l’ionisation

produite

par centimètre carré de la surface. Par

exemple,

pour un

_granite

contenant

_{3 .10-6 g}

d’urane et

_{6.106 g}

de thorium _{par gramme} de

roche,

on

calcule,

_par centimètre carré de surface

6 . I o-4 rayons oc _par seconde et 58 ions _par

seconde,

correspondant

à un courant d’ionisation de

a,8.io~UES,

soit une activité d’environ

1,6.10"~

en

_{rapportant à}

un étalon

_d’oxyde

d’urane de même

surface. Avec les

_appareils

de mesure d’ionisation ou de

_comptage

les

_plus

_sensibles,

on ne

_{peut espérer}

mesurer de telles activités en utilisant une

_petite

surface de roche. Le

_plus

souvent on fait le

_dosage

par les méthodes radioactives

après

traitement

chimique

d’une

_quantité

assez

_importante

de matière et concentration de l’uranium et du thorium ou

de leurs dérivés radioactifs.

Par

_conséquent,

il est difprcile de savoir comment

l’activité est en réalité

_répartie

dans une roche ou

un sol ordinaire. Dans une roche comme le

_granite

composé

d’une

_{agglomération}

de

_plusieurs

sortes

de

cristaux,

il est _peu vraisemblable que la

répar-tition soit uniforme : on

_{peut imaginer,}

soit que

les radioéléments sont

_présents

surtout dans l’une

des

_espèces

de

cristaux,

ou bien sur les surfaces de

séparation

de

ceux-ci,

ou encore

_qu’ils

se trouvent à l’état

_plus

concentré dans des inclusions. Pour élucider cette

_question,

on

_peut

_{essayer de}

_séparer

par des

procédés

mécaniques

les différentes sortes de cristaux et les

_{analyser séparément.}

Par des moyens de ce _genre,

_Piggot

a _{pu voir que} l’activité

d’un

_granite

semblait

_plus

concentrée dans les

314

interstices des

cristaux,

et dans les cristaux de mica

_(’).

On sait que l’on

peut

étudier la

_répartition

de l’acti-vité d’un minerai d’uranium ou de _{thorium par} la méthode

_{photographique.}

Peu

_après

la découverte de la

radioactivité,

_Becquerel

fit des

_{photographies}

_par

application

d’une surface

_polie

de minerai sur une

plaque

et obtint de belles

_{photographies}

des veines actives. Sous cette

forme,

la méthode ne

_peut

s’appli-quer

qu’à

des matières de forte activité.

Les

_progrès

récents dans la fabrication des

_plaques

photographiques

propres à l’étude des

trajectoires

individuelles des _rayons oc dans la

gélatine,

per-mettront d’étudier la

_quantité

ou la

_répartition

des radioéléments dans les roches ou les terrains même très _peu

actifs,

à condition de faire des _poses suffisamment

_longues.

Une

_plaque

_{photographique}

appliquée

contre une roche

_polie,

ou sur une matière

en

_{poudre pendant}

des

jours

ou des mois sera

développée :

on _pourra

_compter

au

_microscope

les

trajectoires

des _rayons a et voir si celles-ci sont

distribuées uniformément.

Avec un faible

_{grossissement}

de l’ordre de 100

à 200, on

_peut

avoir,

dans le

champ

du

_microscope,

une surface de l’ordre du demi-millimètre carré.

Si l’on

_prend

le

_granite

considéré

_plus

haut,

6 . I o- 4 rayons émis par centimètre carré et _par seconde

_{correspondent}

à 2,2 _{rayons par} centimètre

carré et _par

heure,

ou environ _{o,5 rayon par}

milli-mètre carré et _par

_jour.

_{Une pose} de deux mois doit donner une

_quinzaine

de _rayons en _moyenne

dans le

_champ

du

_microscope.

Examinons de

_{plus près}

les conditions

d’appli-cation de cette _{méthode d’examen. Les rayons émis} par la matière sortent naturellement dans toutes les directions et viennent de diverses

_profondeurs.

L’uranium est

_accompagné

de tous les radioéléments de la famille uranium-radium en

équilibre

_et, en

proportion

de

4

pour 100 de

ceux-ci,

des

radio-éléments de la famille de l’actinium. Le thorium est

_accompagné

de tous les radioéléments de la famille du

thorium,

en

équilibre.

On sera souvent

obligé

d’utiliser des

_{grossissements plus}

_forts,

avec

lesquels

le

_champ

sera

_plus

facile.

Dans une matière comme le

_granite,

_{le parcours} des _rayons oc

ést

environ 5.IO-4 fois le parcours

dans l’air et il est aussi du même ordre de

_grandeur

dans les

_plaques

_{photographiques}

Ilford à émulsion

concentrée. Dans les diverses matières

_qui

cons-tituent la croûte terrestre, il doit

être,

en

_général,

peu différent sauf dans

quelques

minerais constitués de corps de

poids atomique exceptionnellement

lourd ou

_{exceptionnellement}

_léger.

On

_peut

d’ailleurs cal-culer le parcours dans

chaque

cas

_particulier.

On

admettra,

bien _que ce ne soit

_{qu’approximativement}

vrai,

que le parcours d’un rayon a dans la matière est

proportionnel

à son _{parcours dans l’air.}

(1) PIGGOT, Arn. J. _{Soc., ~g?g, 1’l,} p. 2~.

Les rayons « les

plus longs

des _{corps des familles}

de l’uranium et du thorium

(Ra

C’ et Th

_C’)

ont

respectivement,

dans i’air à 15~ et

₇₆₀

mm de

pression,

des _parcours de

_6,9

cm et 8,6 cm

corres-pondant

à des _{parcours d’environ 38 po et}

_4~

_{N dans} les

_plaques

_{photographiques.}

Naturellement,

presque toutes les

trajectoires

auront un _parcours

_beaucoup

plus

faible,

puisque

tous les autres radioéléments émettent des _rayons (x de

plus

faible parcours et

que même la

plupart

des _rayons ex de Ra C’ et

de Th C’ observés ne

_proviennent

pas

de la surface de la matière

active,

mais ont

déjà

été

_plus

ou

moins ralentis avant d’entrer dans l’émulsion

photo-graphique.

A cause de cette

_absorption

on devrait

observer des

_{trajectoires jusqu’à}

un _{parcours nul.}

En

_pratique,

on ne

_peut

reconnaître avec sécurité

les

_{trajectoires,}

les

_distinguer

des

_{grains parasites}

de la

_plaque,

_que si _{leur parcours} dans la

_gélatine

n’est _pas

_trop

faible.

Dans une émulsion Ilford

_concentrée,

la

trajec-toire d’un rayon du

polonium

(3,8

cm de _parcours dans

_l’air)

est d’environ 21 _{fi et}

_comporte

environ

~2

grains

en

ligne

droite. Il est donc facile d’observer

les

_trajectoires

de 2 cm de _parcours ou même de 1 cm

de parcours dans l’air.

Calcul du nombre de _{rayons émis par} une

matière à teneur connue en matière

radio-active. - Prenons d’abord le _cas d’un seul

parcours

de rayon u.. Soit ~ le nombre de _rayons ex sortant

de 1 cm de la

surface,

soit .R le parcours des rayons «

dans l’air et R’ _{le parcours dtns la} matière

consi-dérée,

N,

le nombre de rayons « émis par

centi-mètre cube de matière et _{par seconde.}

~

Fig. I.

Si l’on considère les _rayons a

qui

font avec la

plaque

un

angle

_0,

le nombre de ces _rayons

_qui

émergent

de la surface est

_{proportionnel}

à

_{R’ sin d;}

épaisseur

de la couche dont ils

_peuvent

sortir,

ce nombre est, d’autre

_part,

évidemment

propor-tionnel à N. En

_intégrant

_{pour les diverses}

direc-tions,

on a

(2)

c’est-à-dire _{que le nombre de rayons} ex

qui

sortent,

par centimètre carré de

surface,

est

_égal

au

_quart

des _{rayons émis dans} une couche de matière

d’épais-seur

_égale

au _parcours, ou encore la moitié des

rayons que l’on observerait si les rayons « de cette

couche de matière radioactive étaient observés

sans

_absorption

dans

_l’angle

2 17:.

Supposons

que l’on ne

_puisse

observer dans

l’émul-sion de la

_plaque

_{photographique}

_{que les rayons}

_qui

ont dans l’air un _parcours au minimum

_égal

_{à p. Tout} se _passe comme si l’on avait des _rayons de _parcours

R - a

dans l’air. On a

On

_peut

_supposer

_qu’une

roche ou un terrain naturel contient des radioéléments en

_équilibre

avec l’uranium ou le

thorium,

bien que ce ne soit

pas

toujours

exact, car des actions

_physiques

ou

chimiques

ont _pu, au cours du

_temps,

_produire

une

_{séparation partielle}

des radioéléments de

pro-priétés

différentes.

Pour

_l’uranium,

_{il y} a 8

_espèces

_{de rayons} oc

provenant

des corps de la famille uranium-radium

en

_{équilibre (même}

nombre _{de rayons de}

_chaque

espèce)

et 7

espèces

de rayons a de la famille de

l’actinium,

en

_proportion

_{de 4}

_pour ioo des

_premiers.

Pour le

thorium,

il y a 6 radioéléments émetteurs de rayons oc en

équilibre,

en considérant le Th

(C+C’)

comme un seul _corps émettant les deux

_groupes

de rayons oc de Th C et de Th

C’,

en

proportion

de 35 et 65 _pour 100

respectivement.

Parcours moyen (en em )

des divers g-rollpes de rayons a dans l’ccij~ èc 1 5’

et 760 mm de

_pression.

On a admis

_{que k}

=== IF

est constant _pour une

B

matière déterminée. Pour une série de _corps en

équilibre,

émettant chacun N _{rayons par} centimètre cube de

matière,

on aura

_donc,

_par centimètre carré

de surface, émission de 9r _rayons avec

On aura _pour une matière émettant

_NL

_rayons «

de l’uranium I ou _{NT,, rayons} « du thorium par

centimètre cube et _par seconde

où

_désignent

_{respectivement}

les sommes des _parcours dans l’air _{des rayons} a

des familles

uranium-radium, actinium,

thorium

(pour

Th C -~ C’ on

_prend

une valeur moyenne

de o,35 RThC +

o,65

R~n,~v).

On obtient

numéri-quement :

Le _{nombre de rayons}

_comptés

_par centimètre

carré de surface pour une matière contenant de

l’uranium et du thorium sera, par

exemple,

pour

diverses

_{valeursa de ~ :}

On voit que pour un nombre

_égal

de rayons

émis par l’uranium I ou le

thorium, Nu

et

NTIii,

on a des valeurs peu différentes de Dtu et 9tTlu soit comme nombre total de _{rayons émis par} centi-mètre carré de

surface,

soit comme nombre de rayons de

_plus

de i cm ou de 2 cm _{de parcours}

restant.

On voit aussi que le nombre de _rayons

_ayant

au moins 2 cm de _parcours restant est environ

moitié du nombre total de rayons «

qui

émergent

de la surface.

Introduisons maintenant la teneur en uranium ou en thorium. Si l’on admet pour les

périodes

de l’uranium I et du

_{thorium, 4,5 .}

I o9 ans et

r,4 1010 ans,

respectivement,

il y a émission de

I@2.,04

rayons «

par seconde par gramme d’uranium 1 et

_o,4.l0~

rayons « _{par seconde par gramme} de thorium.

Pour une matière de densité

d,

contenant des

concentrations ct: et ci,,, d’uranium et de

_thorium,

on a donc _{pour le} nombre de _{rayons émis par}

tenti-mètre cube de matière :

centi-316

mètre carré de

surface,

on a

Cette formule n’est valable _{que si p n’est pas}

supé-rieur au _parcours des rayons ex les

plus

courts émis

par les radioéléments. Le

plus

faible parcours est celui du

thorium, 2,6

cm. Nous avons dit

_qu’un

parcours restant de 2 cm dans la

_plaque

est

large-ment suffisant pour

distinguer

les rayons. Par

conséquent,

les conditions

_{d’application}

de la for-mule seront

réalisées,

en

_prenant

_toujours

_p

_2,6

cm.

A concentration

_égale

d’uranium ou de

thorium,

il y a trois fois

_plus

de rayons sortant de la surface de la matière contenant de

l’uranium,

à cause de

la

_période

_plus

courte de ce _corps.

Rf

Calcul de k. - Pour calculer k

= Ji’

_R

rapport

du _parcours dans l’air et dans la matière

absorbante,

on _{admet que le} «

_pouvoir

d’arrêt » S d’un atome

pour les rayons ce

(3)

est sensiblement

propor-tionnel à

_VA,

A étant le

_{poids atomique,}

et

_qu’il

est additif. On

_prend

_pour unité le

_pouvoir

d’arrêt d’un atome d’air

fictif,

de

_{poids atomique}

14,44.

Pour une matière

déterminée,

on

calcule,

le nombre total d’atomes de

_chaque

espèce

contenu dans

1 cm3 et leur

pouvoir

d’arrêt total et l’on fait de

même _pour 1 cm3 d’air. Le

_rapport

de ces valeurs

est l’inverse du nombre k.

1 cm3 d’air à T5~ et

₇₆₀

mm de

_{pression représente}

I,Z3. ~0-3

g,

soit,

le

_pouvoir

_{d’arrêt par} atome

étant 1 _par

définition,

un

_pouvoir

absorbant :

où CL est le nombre

d’Avogadro,

1 cm3 de matière de densité d contenant des

concen-trations C1, c2, etc., des atomes de

poids

atomique A,

et

_A2,

etc. et de

_pouvoir

d’arrêt

_{Sl, S2’}

etc.,

a un

pouvoir

absorbant :

On a donc

Comme la loi selon

_laquelle

S est

_{proportionnel}

à

_VA

n’est _pas

très

exacte, on l’utilise de

_préférence

(3) Le pouvoir d’arrêt d’un atome est une _grandeur

propor-tionnelle au _{pouvoir absorbant de l’atome pour} les _rayons x

et, par conséquent, inversement _{proportionnelle} au nombre d’atomes nécessaires pour arrêter complètement les rayons a, donc inversement _{proportionnelle} au _parcours.

pour calculer le

pouvoir

d’arrêt de

_chaque

atome

à

_partir

du

_pouvoir

d’arrêt connu d’un atome

de masse _{peu différente.} On

_peut

utiliser comme

base les nombres suivants :

Par

_exemple,

_pour le

_granite,

considéré

précé-demment,

on calcule k ~

~,~ .10-~,

on a :

le _{nombre 91 de rayons émis par centimètre} carré

de surface est °

On a ainsi pour _{p =,°, p} = 1 _{cm, p} = 2 _cm, les

valeurs suivantes

_{pour 9T ===}

9~ + -9’~TI,

Conditions d’observation et de mesure.

-Il y a

lieu,

tout

d’abord,

de faire

_quelques

obser-vations sur la

_{technique d’emploi}

de la

_plaque

photographique

pour l’observation des

trajectoires

des rayons «.

La mesure des

_{trajectoires peut}

se faire dans de bonnes conditions de

_précision

_quand

celles-ci

font un

_angle

faible avec la surface de la

_plaque;

si l’on a étalonné le

_pouvoir

absorbant de l’émulsion

en mesurant le _{parcours des rayons} « connus, on

peut

ensuite évaluer le parcours avec une

_précision

d’environ 2 ~

correspondant

à une

_précision

d’en-viron 3 mm sur le parcours dans l’air. Pour que

l’on

_puisse

mesurer les

_trajectoires

_presque

perpen-diculaires à la

_plaque,

il faut _{naturellement que} ces

trajectoires

soient entièrement contenues dans

l’émul-sion,

c’est-à-dire que celle-ci ait une

_épaisseur

suffisant,

environ

_4o

_{p.. Mais la} mesure de ces

trajectoires

est,

en tout cas,

difficile :

les deux

bouts ne sont _pas au

_point

en même

_temps

dans le

microscope,

et il faut un

_dispositif

très

_précis

de

déplacement

en hauteur de

_l’objectif

_pour

_permettre

la mesure.

Ceci

_apporte

un élément

_{d’imprécision}

dans la

numération des rayons. En

effet,

il est nécessaire de décider une

_longueur

_{minimum des rayons} «

que l’on

comptera, 1

cm ou 2 _{cm, par}

exemple,

ou encore un nombre minimum de

_grains

en

_ligne

droite. Pour les _{rayons presque}

_{perpendiculaires}

à la

_plaque,

_{il y} aura une incertitude assez

_grande

sur la numération _{des rayons} courts.

davan-tage.

On

_peut

se heurter à une difficulté

_pratique,

car

_l’image

latente formée par les rayons est suscep-tible de

_disparaître

au bout de

_quelques

mois. Il

ne semble pas douteux que l’on surmontera cette difficulté _par une

_{technique appropriée,}

au besoin

en utilisant des

plaques

à émulsion un _peu moins

concentrée.

Naturellement,

il faut étalonner l’émulsion en

mesurant la

_longueur

des

_trajectoires

et le nombre de

_grains

_{pour des rayons} oc de parcours connu.

Dosage

par la numération des rayons.

-Supposons

tout d’abord la matière radioactive

répartie

uniformément. S’il

_n’y

a _{que de} l’uranium

ou _{que du}

thorium,

la détermination du nombre

de rayons de parcours

supérieur

à p reçus dans la

plaque

en un

_temps

_donné,

_permet,

en

_principe,

d’évaluer la concentration eu ou Cih.

Outre les causes d’erreur dues à la numération

elle-même,

il

_peut

_y avoir des erreurs dues au fait

que les radioéléments ne sont _pas en

_équilibre

dans la matière considérée. L’écart avec

_{l’équilibre}

ne

doit pas être

,notable

dans la

_plupart

des matières

compactes d’origine

assez

ancienne;

il est

proba-blement considérable _pour des terres et des matières poreuses lavées par les eaux.

Enfin,

il est de toute évidence que

l’équilibre

ne

_peut

être réalisé dans

certaines matières naturelles de formation récente. Certaines matières sont

_susceptibles

aussi de

dégager

un _{peu d’émanation. Dans le} cas de

l’éma-nation du radium dont la vie est assez

_longue

(période

3,8

jours),

ceci se traduirait par une

dimi-nution du nombre de rayons de

Rn,

Ra A et Ra C’. Dans le cas de l’émanation du thorium dont la vie

est courte

_{(54 s),}

cela

_pourrait

se traduire par une

augmentation

du _{nombre de rayons de}

Tn,

Th

A,

Th

_{(C + C~),}

la

_plaque

se trouvant

_{impressionnée}

par le

gaz

radioactif diffusant d’une certaine

épais-seur de

matière;

il en serait de même pour l’émana-tion de

l’actinium,

mais à cause de sa

_période

encore

plus

courte, il est

_{probable qu’il}

y a _{peu de matières}

qui

en

_dégagent

_{appréciablement.}

Si la matière examinée contient de l’uranium et du

thorium, -la

numération dans la

_plaque

_permet

de déterminer

Nu

+

Nih.

On a vu, en

_effet,

_qu’en

prenant p

== 2 les

_rapports

2013

et

/ù£lll’

sont

_égaux

NU 1" Th

et l’on a

On

_peut,

avec une faible

_précision,

évaluer le

rapport

de l’uranium au

_thorium,

ce

_qui

_permet

alors de déterminer Cu et CTh.

Évaluation

du

_rapport

de l’uranium au tho-rium. - Les rayons les

plus longs

émis _par les

radioéléments des trois familles sont ThC’ :

_8,57

cm; Ra C’ :

_6.,gi

cm; Ac A :

6,46

cm; Th A :

5,64

cm.

Les _{rayons mesurés} sur la

_plaque

dont les _parcours

correspondent

à

_plus

_{de 7}

cm d’air sont sûrement

ceux de Th C’. Ceux

_qui

ont un _parcours

_compris

entre 7

et

_5,8

cm

_peuvent

être soit des rayons

de Th C’

_{partiellement}

absorbés avant leur entrée dans la

_plaque,

soit des _rayons de Ra C’ ou Ac A.

Reprenons

la formule relative à un

_groupe

de

rayons :

Appelons :

°

vi, le nombre de rayons de parcours

supérieur

à 7 cm.

~2, le nombre de rayons de parcours inférieur

à 7

cm,

supérieur

à

5,8

cm

ce

qui

donne

On a donc environ

S’il

_n’y

a _que du thorium et ses

_dérivés,

le

rap-port "’

est

_égal

à

o,8.

S’il _y a aussi de

l’uranium,

VI

est

_{plus grand.}

La mesure

de 00FF’ 1

_permet

de

déter-VI i Vi zou ou encore C miner

2013 ? ou

encore 2013 ’ ’ ° CTh

Le nombre de rayons de parcours

supérieur

à 7

cm est assez faible vis-à-vis du nombre total

de _rayons de parcours

supérieur

à 2 _{cm, par}

_exemple.

Pour du thorium

seul,

il est de

_I/I7’e.

En raison de la difficulté de la mesure

_précise

des rayons très

_obliques,

on _{pourra déterminer le}

_rapport

du nombre de

_trajectoires

de

_5,8R~

cni et R ₇ cm en

_comptant

seulement

_jusqu’à

un

_angle

déterminé. Cela ne modifie pas le

_rapport.

La méthode n’est

_applicable

_{que pour des} matières relativement

actives,

car les mesures ne

_porteront

que sur _{les rayons les}

_plus

_longs

et sur les

trajec-toires

_qui

ne _{font pas} un

_{grand angle}

avec la

_plaque,

donc sur une

_petite

fraction du nombre de

trajec-toires et il faudra un fort

_{grossissement,}

ce

_qui

réduit le

_champ.

Même avec un nombre suffisant de

trajec-toires,

la détermination des _parcours dans la

318

puisse

espérer

mieux

_qu’une

valeur très

_grossière

du

_rapport

~

eu

Tli

Étude

de la

_répartition

des matières actives.

- Si l’uranium et le thorium _ne sont

pas distribués de

_façon

_homogène,

les _rayons ont leur

_origine

sur de

_petites

surfaces,

des

_points

ou des

_lignes

actives. On

_peut,

en

général,

reconnaître

l’origine

d’un rayon x de son

extrémité,

parce que les

grains

impressionnés

sont

_plus

serrés à _{la fin du parcours,} mais il subsiste une indétermination dans

_l’origine,

du fait que les rayons

peuvent

provenir

de la

surface-ou d’une certaine

_profondeur,

indétermination que

l’on

_peut

_{supposer être de l’ordre du parcours moyen} des rayons dans la

matière,

soit de l’ordre _{de 20 p..}

Par

_conséquent,

une roche

_active,

contenant des cristaux inactifs de l’ordre de

_{40 p.}

_{apparaîtrait}

comme d’activité sensiblement

_homogène.

Par contre, on

_pourrait

déceler des centres actifs très

_petits

dans une matière inactive.

Remarquons

que si l’activité des roches ordinaires était concentrée dans des

inclusions

contenant une

concentration élevée d’uranium et de

_thorium,

ces

inclusions

_pourraient

_{être peu nombreuses.}

Sup-posons, par

exemple,

que l’activité du

granite

soit entièrement concentrée dans des inclusions

à 10 _pour 10o

d’uranium +

thorium. Pour

_10-5g

de U

+

Th,

il y

aurait 10-4g

d’inclusions actives

par gramme, et en

_supposant

leur densité _peu

diffé-rente de celle de la

roche,

leur volume

_global

serait

de o, ~ mm3 par cm3 de roche. Si l’on

supposait

en

moyenne des inclusions de dimensions de l’ordre de o,1 mm, il

n’y en

aurait

qu’une

centaine par centimètre cube. Si l’on admet

_qu’une

inclusion

doit se trouver dans une couche de 0,1 mm

d’épais-seur à

_partir

de la _{surface pour être}

observée,

on en verrait en _moyenne une _par centimètre carré. Par

_conséquent,

il

_pourrait

_{facilement arriver que}

l’on n’en observe aucune sur i cm2 de roche

_polie

pris

au hasard. Dans ce cas,

d’ailleurs,

.on devrait

observer un nombre

_trop

faible de

_trajectoires

ne

correspondant

pas à la teneur ~ en uranium et en

thorium du

_granite

mesurée

_globalement.

La

_présence

d’une inclusion radioactive doit se traduire _{par la}

_présence

de

_petits

_groupes de _rayons

ayant

leur

_{origin e}

dans une

région

étroitement

délimitée. Le nombre de rayons ainsi

_groupés

sera

d’autant

_{plus grand}

_{que la pose} sera

_{plus longue.}

A moins _{de faire des poses} très

_longues,

on ne _pourra

pas observer d’inclusions de très

petites

dimensions.

En

effet,

si _{l’on suppose} un

grain

de

_{5 ~}

d’un

_composé

contenant 3o _pour 100

d’uranium,

placé près

de

la surface de la

_plaque,

il ne

_produira

dans celle-ci

, que

quelques

rayons par mois. Les rayons

provenant

d’un

_grain

radioactif inclus dans une roche ou

mélangés

dans une matière en

_poudre,

auront

donc,

en

général,

des

points

de

_départ

voisins,

mais non

confondus au

_microscope.

Mais l’on doit observer aussi des groupes de rayons

provenant

des filiations radioactives. Il conviendra de ne _{pas les confondre}

avec les

_{précédents.}

Groupes

de _rayons

_provenant

des filiations radioactives. - Si

un atome de radium se

désin-tègre,

se transformant en

radon,

on sait

_qu’en

un

mois tout ce radon s’est transformé en radium

_D,

par l’intermédiaire des corps à vie courte

Ra A,

Ra

_B,

Ra

_C,

Ra

_C’;

_aprés

un

mois,

on

_peut

dire avec certitude que

_quatre

_rayons ont été émis

du même

_point;

’@ Si ce

_point

était situé contre la surface de la

_plaque,

on

_pourrait

observer dans

celle-ci,

un,

deux,

trois ou

_quatre

_{rayons; si les}

rayons oc sont absorbés avant leur entrée dans la

plaque,

cela diminue la

_probabilité

d’observer

plusieurs

rayons, même s’ils sont émis vers la

plaque,

et

_l’origine

commune _{des rayons} devient

aussi

_plus

incertaine car on ne

_peut

_{la déduire que}

de

_{l’extrapolation}

de la _{direction des rayons.}

Fig. 2. s

5 rayons partent du point s. Selon _que la surface de sépa-ration de l’émulsion et de la roche est en 1, 2, 3 ou 4, on

observera dans l’émulsion ₍₁₎ 3 _{trajectoires partant} du même _{point; ~2)} 3 _{trajectoires divergentes; (3)} 2

trajec-toires _{divergentes; (4)} 1 _trajectoire.

Dans la famille

uranium-radium,

les rayons «

de U

I,

U

II,

Io et Po n’ont

_{qu’une probabilité}

insignifiante

d’être émis sur la même

_plaque

_que

l’un des autres _{rayons de la} même série de transfor-mations radioactives : ils donneront des

_trajectoires

isolées. On

_peut

observer dans une

_plaque

des

groupes de rayons ex venant des corps

Ra, Rn, RaA,

RaC’ en filiation.

_{Naturellement,}

on

_peut

aussi

bien observer un

_couple

Ra-Ra C’

qu’un couple

Ra A-Ra C’;

l’ordre des

_{désintégrations}

_n’importe

pas. Dans la famille de

l’actinium,

on

_peut

observer

des _{groupes de rayons}

_provenant

des

_cinq

_corps

RAc, AcX, An, AcA,

AcC. Dans la famille du

tho-rium,

on

_peut

observer des _{groupes de rayons}

provenant

des

_cinq

_corps

_RTh,

_{ThX, Tn,}

_ThA,

Th

_(C

+

C’).

Des _groupes de deux ou trois _rayons

_provenant

des filiations radioactives sont très

_{probables quand}

l’origine

est

_près

de la surface. Si l’on

_prend

le cas

origine

contre la

_plaque,

les

_{répartitions}

les

_plus

probables

sont d’avoir _{soit deux rayons dans la}

plaque

et trois du côté

_opposé,

soit l’inverse.

Toute-fois,

si l’on considère le fait _que

_l’origine

n’est _pas

en

général

à la surface de la matière

active,

les groupes de trois rayons sont moins

_probables

_que

ceux de deux

_{(fin. 2).}

Voyons

la manière dont se forme un _groupe de rayons

ayant

son

_origine

dans les filiations. Prenons le cas du radium :

_quand

un _rayon de Ra a été

émis,

il s’écoulera

_parfois

_plus

de 15

_jours

avant que l’atome de Rn

(période

3,8

jours)

se détruise

à son tour. Mais une fois que le _{rayon de} Rn est

émis,

les rayons de Ra A et de Ra C’ sont émis

rapidement,

en moins de 3 h. Comme il ne

_peut

y avoir un

couple

de _{rayons de}

_n’importe

quelle

combinaison des

_quatre

_{corps que si l’atome de Rn} est

_détruit,

on

_peut

être _{certain que}

_quelques

heures

après

la formation _{d’un groupe de deux rayons, il} y aura, à cet

endroit,

un _groupe de

deux,

trois

ou

_quatre

_rayons,

qui n’augmentera plus.

On

_peut

voir,

de

même,

d’après

les

_périodes

des corps, que pour la famille de

l’actinium,

la filiation

radioactive est sûrement terminée environ 3 h

après

la formation d’un

_{premier couple}

de rayons.

f Pour le

thorium,

c’est un _peu

_{plus long;}

il faut environ

2

jours,

à cause de la

_période

de

io,5h

de Th B

qui

retarde la formation de Th

_(C

-~-

C’).

Par

_conséquent,

si l’on fait une _pose assez

_longue

par

rapport

à cette durée de 2

jours,

il s’établira

une

proportion

constante entre les

nombres n2

r~3, n4, n5 de groupes de

deux, trois,

quatre

ou

_cinq

rayons de toutes les familles radioactives. En

augmentant

la pose, le nombre de

chaque

type

de

groupe

augmentera

dans la même

_proportion,

mais le nombre de rayons des groupes ne s’accroît

pas.

Au

contraire,

les _{groupes de rayons} ne résultant

pas des filiations radioactives s’accroissent

conti-nuellement avec le

_temps

_{de pose.}

Donc,

en faisant sur une même matière deux

poses

successives,

de durée

différente,

la

plus

courte étant d’au moins une dizaine de

_jours,

on doit

trouver sensiblement les mêmes

_rapports

_n5/rt4/n3/n2

sur les deux

_plaques,

si les

_groupements

_{n’ont pour}

origine

que les

filiations,

et il

n’y

aura _{pas de groupes}

de

_plus

de

_cinq

_rayons.

_Si,

au

_contraire,

_{il y} a des

grains

radioactifs,

il pourra y avoir des _groupes de

_plus

de

_cinq

_rayons et les

_rapports

_nS/n4/na/n2

ne restent _pas constants; de

_plus,

si la matière est une roche

polie,

on _{pourra voir que} les _groupes

de rayons les

_{plus importants}

se forment

_toujours

aux mêmes endroits.

Pour l’observation des _groupes de

rayons

pro-venant soit

_{d’inclusions,}

soit de

_filiations,

il es essentiel _que l’émulsion

_{photographique}

soit

parfai-tement

_appliquée

sur la matière active.

Conclusions. -- On voit que la méthode

présente

diverses difficultés

_{d’application,}

mais elle semble

pouvoir

donner des résultats

_impossibles

à obtenir

par tout autre

procédé.

Le

_dosage

de l’uranium et du _{thorium par la} numération des rayons ne doit pas fournir une

valeur bien

_précise,

mais il sera

_important

de

con-fronter son résultat avec les teneurs _{mesurées par} les méthodes

_globales

_pour

_juger

si l’activité n’est pas concentrée dans des

grains qui

auraient

échappé

à l’observation _par suite de leur

_petit

nombre. Il pourra être intéressant

aussi,

à ce

_point

de vue, de

comparer le nombre de rayons observés avec une

roche

_polie

ou avec une roche

analogue réduite

en

poudre.

L’examen des roches ordinaires demandera des poses très

longues,

au moins

_plusieurs

mois. Si la

radioactivité est concentrée dans des inclusions ou entre les

_cristaux,

ce doit être relativement assez

facile à

établir;

mais si certains des cristaux sont

actifs,

et d’autres

inactifs,

des _{poses très}

_longues

seront nécessaires _pour en être

certain,

car il faudra

que le nombre moyen des rayons soit assez

_grand

pour

qu’une

lacune ne

puisse

être due aux

fluctua-tions de

_{probabilité.}

Pour l’examen de

matières,

telles que des terres lavées par les eaux, on ne

_peut

guère espérer

_que

l’équilibre

radioactif soit

réalisé,

de sorte _{que le}

dosage

ne doit pas avoir de sens dans la

_plupart

des cas.

_Toutefois,

il

_peut

être intéressant de voir si l’activité est

_répartie

uniformément ou si la

matière est

_composée

de

_grains

actifs

_mélangés

à une matière inactive.

Des minéraux

_plus

_{radioactifs que les roches} ordi-naires

_pourront

fournir des

_sujets

d’étude

_exigeant

des poses moins

longues.