Application de l'émanation du radium aux mesures de radioactivité

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Submitted on 1 Jan 1905

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radioactivité

A. Laborde

To cite this version:

A. Laborde. Application de l’émanation du radium aux mesures de radioactivité. Radium (Paris),

1905, 2 (12), pp.386-389. �10.1051/radium:01905002012038601�. �jpa-00242159�

qui ^est occupa par la cire. Comme le spectre ^{de bandes} du cristal ne s étend pas ^au delà de j37 on voit la bande 515,5 ^tout à fait librement et également

noire du haut en bas. Ces quatre bandes doivent donc

provenir d’une luminescence créée par le cristal dans l’air avoisinant, ^{et e*est surtout vers la} longueur

d onde 557,7, etc., que les cristaux doivent exciter

une luminescence vice, puisque ^{ces bandes sont les}

seules qui empiètent ^{sur tout} l’intervalle des cristaux.

Pour que l’expérience réussisse, ^il _{faut que} ^{les cris-}

taux aient été longtemps ^{desséchés en} présence d’anhydride phosphorique ^et qu’on n’elnploie ^au

moment d’opérer que de l’air également ^{sec. Dans}

l’air ordinaire on n’observe qu’une indication de bandes.

Dans 1 acide carbonique ^et Fhvdrogène ^{nous n’avons}

obtenu _{que les} trois spectres ^continus séparés, ^sans

trace de renforcement. Ils s’étendaient jusqu’à ³¹⁰ uu

environ, allaient donc plus loin que dans l’air, ^mais

ne présentaient pas ^trace de bandes traversant l’inter- valle. D après ^le noircissement des plaque, ^{la lumi-}

nosité est plus grande ^dans CO2 que dans ^{II ou} dans

l’air, ^ce que l’oeil ^nu confirme.

Le fait _que nous avons démontré, savoir que l’azote devient lumineux au voisinage de cristaux de Ra Br2,

est en contradiction ^avec le résultat de Lord et Lady Huggins, qui ^{affirment «} avoir été incapables ^de

découvrir la moindre luminosité ou le moindre halo

en dehors des limites du bromure de radiuln solide )).

Indiquons que dans les expériences ^de Huggins ^{la lar-}

geur de fente était 0,05 millimètre, ^{dans les} nùtres, 0,4.

Des expériences ultérieures pourront expliquer ^le

désaccord.

lotre observation s’accorde parfaitement ^{avec celle}

de B. Walter’ ^sur le rayonnement ^du radiotellure; la

photographie ^{d’un fil d’acier faite au} moyen ^{de ce} rayonnement ^{lui a fait voir} que le radiotellurc rend l’azote luminescent et que la lumière énlise, ^{comme le}

montre l’interposition ^d’écrans absorbants, ^{est com-} prise ^{entre 550 et 290 uu. Ce} phénomène ^{ne se} pro- duit _{que dans} l’azote. Le Ra Br, produit ^{le même} phé- nomène, ^{un cristal ne} produit de luminescencc _que dans l’azote, ^et la lumière émise a les longueurs

d*onde 557,1,557,1,550 ^et 515,9. ^On peut ^{donc dire}

avec vraisemblance _{que le} radiotellure ^et le bromure de radium excitent la mème luminescence dans l’azote.

F. Himstedt, ^G. Meyer,

Professeurs de physique ^à l’Université de Fribourg.

(Traduit de l’allemand par L. BLOCH.)

Application de l’émanation du radium

aux mesures de radioactivité

Ce sujet ^{a souvent} été cftleuré dans ^ce journal

chaque ^{fois qu’il s’est} agi ^{des mesures de la}

radioactivité des eaux minérales ou de la ra-

dioactivité atmosphérique, aussi bien dans les articles

originaux que dans la ^renue des travaux. Pourtant, ^il

ne parait pas indiffèrent de considérer dans le détail,

et au point ^{de Bue} pratique, ^de quelle ^{manière se} pré-

seine une expérience ^{basée sur les} propriétés ^{de 1. é-}

manation du radium, et comment il faut en interpréter

les résultats.

Sans insister ^sur les propriétés, ^{souven t décriles,}

de cette substance qui ^{(1 émane »} du radium et qui

se comporte ^{comme un} gaz, je rappellerai ^briève-

ment les phénomènes ^de transformations radioactives

qui ^{relient entre eux} les différents systémes : ^radium,

émanation du radium et radioactivité induite.

Un sel de radium, tl l’état solide, récemment pré- paré ^on qui ^{vient d’être} porté ^{a une} température ^i’lf,-

vée. ne manifeste qu une radioactivité très faible décelée uniquement par ^une émission de l’avons ^x:

puis. peu ^à peu. te radium produit, proportionnelle-

ment au temps de l’émanation qui s’accun1ule dans le sel et se tranforlle u chaque ^{instant et} successive- ment en différents corps, considérés ^comme solides, dont certains émettent des radiations diverses consti- tuées de _{rayons x,} 8, ^y.

L’émanation en se transformant en radioactivité induite disparait ^{suivant une loi} exponentielle, ^telle

que en 1 jours ^une quantité ^donnée d’émanation ^a diminué de moitié. De même, les différents corps de la radioactivité induite ^se détruisent spontanément

suivant des lois exponentielles ^diverses.

Par ce mécanisme, ^{un sel de} radium récemment

préparé, c’cst-a-dire priné d’émanation, deviendra de plus ^en plus ^actif, par suite de l’accumulation due l’émanation jusqu’à ^ce qu’un ^état d’équilibre ^soit

atteint ^au moment où, a chaque instant. la quantité

d émanation produite ^sera précisément égale ^{à celle} qui ^{se détruira} spontanément2.

1.ANN. A. Phs. 17. 367. 1905.

2. On dit Luuramincnt -lit ^ull :el de radium parvenu ^{a cette} iiiliite est ci) équilibre radioactif

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01905002012038601

En admettant ^ces deux principes : ^{que la} produc-

tion d’émanation _par le radium est proportionnelle

it la masse du sel et au temps, ^et que. à chaque

instant, ^une quantité donnée d’émanation disparait

suivant une loi expoiieiitielle, ^{on a} pu calculer quelle

est la quantité d’émanation présente ^{ii un instant}

donne dans un vase clos renfermant 1 gramme d’un sel de radium.

La courbe ci-jointe (iig. 1) ^montre la loi suivant

laquelle ^{est atteint} l’équilibre radioactif d’après ^les

Conditions précédentes, ^en considérant que l’émana-

Fig. ^1.

^Courbe représentative ^{de la} production de l’émana- tion par ^le bromure de radium en vase clos.

tion disparait ^{de moitié en 4} jours ^{et en} prenant pour unité de quantité d’émanation la quantité ^totale que fournirait 1 _gramme de bromure de radinm pur pen- dant 1 heure si l’émanation Ile se détruisait _pas spon- tanénient.

Nous appellerons, pour simplifier ^le langage, ^cette

unité d’élanation le gramme-heure de mênle que

nous désignerons par ^un gramme-seconde ^d’émana-

Lion par exemple, ^la quantité d’émanation produite par

un bra111111C de bromure de radium _pur pendant ^une

seconde sans tenir compte ^{de la} destruction spontanée.

Ainsi, l’inspection ^{de la} courbe ci-dessus montre que si nous avons laissé séjourner ^{en vase clos,} pcn- dant 5 jours, ^un gramme de bromure de _{radium pur}

préalablement privé d’émanation, ^la quantité ^d’éma-

nation présente, après ^{un tel} séjour, ^dans le ^{vase est}

de 80,1 grammes-heure; ^et, qu’au ^bout d’un mois, ^la quantité d’émanation a presque atteint ^sa valeur limite

qui ^{est de 158} grammes-heure.

Ces quelques considérations théoriques ^montrent

que, si l’on possède du bromure de radium pur, ^on peut ^se procurer des quantités bien définies d émana- tion. Pour recueillir en totalité cette émanation un peu

utiliser le el dissous et en chasser l’émanation par ébullition uu par ^{un courant} d air représentant ^un grand volume gazeux vis-a-vis du v ullllcm de la solution.

Les mêmes procédés ^{pourront r a extraire}

1 émanation produit par , des échantillons radioactifs

quelt’onqucs: ^{et si 1 on Beut} cunnallre la quantité ^de

radiunl existant dans un minerai, il suffira de i’L>cut>illii l’émanation produite pendant ^{un certain} temps par ¹¹¹¹

poids ^{connu de ce minerai et} de comparer ^cette

quantité d’émanation ii celle qu’aurait produite ^un poids ^connu de bromure de radium pur ji>i14.,i>i ^]1’

même temps.

La metiiode démesure de 11 1>.ili,,>li, ii’ j>i1> 1°êiiia-

nation consistera donc dans emploi 1°un iij>j,>ii.>il ,ii,- ceptible ^de comparer ^{entre elles des} quantités ^{d éma-}

nation.

On utilise un condensateur cylindrique :,en1bla 1 )le à celui qui ^a été antérieurement décrit dans ce jouriiiil 1 ^:

on y introduit ^une quantité ^connue d’émanation du radium et on mesure par la méthode du quartz piézo- (Blectrique 2, où li l’aide d’un électroscope, ^{le courant}

de saturation qui ^{traverse ce} condensateur sous l’ac- tion ionisante des radiations émises par r éll1anation et. par la radioactivité induite. Mais dans ^une telle

expérience ^{le courant n’a} pas ^une valeur constante :

Cl1 effet, ^{au moment ou l’on} introduit l’émanation dans le condensateur, seuls, ^les _rayons x, produits par l’émanation elle-même entrent en jeu pour ^ioniser l’air dans l’appareil;et l’on observerait expérimentale-

ment h cet instant précis ^{un ’certain} courant io ^{si 1. on} pouvait ^faire une mesure instantanée lors de l’intro- duction de l’émanation. Mais la mesure de ce courant initial io ^est impossible à etléctiier par suite de l’ac- croisscl1lent rapide ^{du courant} pendant les 10 pre- 111ières minutes (temps nécessaire pour que le- 1)l’e- mier composé ^de transformation de la radioactiBité induite soit [1 peu près ^{eu état de} régime radioactif).

Après ^{ces 10} premières ^{minutes, le courant continue} d’augmenter progressivement ^{sous Fouet} de la fur- l11ation des c0111posés ^{suivants de 11} r;idi>«i.liiiié>

induite et, environ trois heures après l’introduction de 1 émanation, il atteint une valeur lll1oi11al n partir

de laquelle ^{il décroît} constamment suivant la 1>1

exponentielle ^{de la} disparition ^de l’émanation du radium.

Si l’on porte ^en abscisses les temps ^{et en ordonnées} les logarithmùes des ^courants traBcrs’ttt le conden- sateur, le phénomène reprénté par la courbe ci- contre (fig. 2). ^Cette courbe ,, , i i 1 -

bien distinctes: la partie rectiling qui (’llfllll1l’IlCe

après le maximum, singniofie que pendant ^p ériode

lt’ courant mesuré diminue otjnnnrnt d’une ban.

proportionnelle ^{â la} disparition de l’-emana-

tion : en effet, à chaque voqué paar un rayonnement constitu. ^radia-

tiens toujours ^{les mêmes et méls}

^des proportions identiques: ^{dans ces} conditiions en cha-

1. Le Radium

que point ^{de cette d’oite, le} quoiient de l‘intensité du courant par la quantité d’émanation (exprimée

en grammes-seconde par -exemple) indiquera ^la

valeur du courant de saturation qui correspond, ^dans

Fig. ^2.

^Courbe représentative ^{du courant} de saturation qui

traverse un condensateur cylinclrique renfermant de l’émana- tion du radium.

le condensateur considéré, ^à 1 gramme seconde d’éll1anation en état de régi111e radioactif. Cela n’a pas lieu pendant ^la période d’accroissement du cou- rant qui précède ^{le maximum,} car, avant que le maximum soit atteint, ^la composition du rayonne- ment varie d’un instant a l’autre et son intensité augmente tandis que la quantité d’émanation dimi-

nue : pendant ^cette période, ^{si l’on veut déterminer}

la valeur du courant qui ^{traverse le} condensateur pour l’unité d’émanation, ^{on est} obligé d’indiquer

exactement l’instant où la mesure est effectuée, ^afin que, dans des comparaisons ultérieures de quantités d’énlanations, ^{la mesure de cette} émanation soit faite par le même rayonnement.

Dans la pratique, ^on pourra donc mesurer une

quantité d’émanation introduite dans le condensateur donné, ^soit par la valeur du courant qui ^{traverse cc}

condensateur â un instant bien défini de la première période, soit par la position suivant l’axe des ordon- nées de la droite qui représente ^la période ^{d’état de} régime radioactif.

Le premier procédé ^{a été} employé par M. William Duane 1, qui compare ^{entre eux} les courants initiaux

io ^{dus au} rayonnement ^de l’émanation seule, alors que l’air est ionisé uniquement par des rayons ^{x; ce}

courant io peut être calculé avec précision, d’après ^la

forlnule de MM. Curie et Danne 2 si l’on effectue quel-

ques ^mesures i des instants bien connus pendant ^les

10 premières ^minutes qui suivent 1 instant précis ^où

1. C.R..27 février 1905 .

2. La formule de MM. Cunic et Dame C. R.. 14 mars 1904.

relative à la radioactivité conduit à exprimer ^{la valeur}

du courant à ull mutant donne t apres l’introduction de l’éma- nation par la formule :

dans laquelle :

a

0,00401 b = 0.000538 ^e = 0.OUi13 R - 43.1 x= 2,37 B=1,37 B=0.570 ^A=:0.438

l’on a introduit l’émanation dans l’appareih ^M.Duane

a publié ^{un tableau calculé 1} qui permet ^{de déduire}

la valeur du couBrant initial io ^de la connaissance des courants mesurés de Inlllute en minute pendant ^les

10 premières ^minutes.

Si cette méthode a l’avantage 2 d’être très rapide,

elle nécessite une grande précision dans la connais-

sance des temps oui l’émanation est introduite dans le condensateur et où l’on fait les différentes 111eslll’l’S de courant ; or, ces mesures ne sont pas instantanées, ^elles durent en moyenne 20 secondes ^{et il faut une assez}

grande ^attention pour indiquer ^{avec certitude l’ins-}

tant où chacune d’elles a été effectuée.

Si le second procédé ^{nécessite une} expérience ^de longue ^{durée, les erreurs} que l’on peut ^commettre

sur les estimations du temps ^sont de faible influence

sur le résultat ; ayant ^{introduit à un} instant donné

une quantité, ^connue d’émanation dans le condensa- teur, il suffit cle faire des Inesures de tenlps ^en tenlpS

et de suivre jour par jour par exemple, ^li partir ^du maximum, ^la diminution du courant qui ^traverse l’appareil; ^{la droite ainsi obtenue,} prolongée jusqu’à

sa rencontre avec l’axc des ordonnées indiquera ^un

courant 10 (fjg. 2) que ^l’on peut prendre pour ^c2rac- tériser la quantité d’émanation introduite dans le con-

densateur.

Supposant ^alors que ^nous adoptons ^{cette seconde}

manière de procéder : ^{elle nous montre} qu’a 1 gramme- seconde d’émanation, _par exemple, introduite dans le condensateur considéré, correspond ^{un courant} 10 (mesuré par ^les rayonnements de l’émanation et de la radioactivité induite en état de régime radioactif).

L’appareil ^{est alors étalonné.}

Si nous introduisons dans ce même condensateur

une quantité d’émanation produite par la diges-

tion d’un poids p ^{d’un certain minerai durant un} temps ^T, nous mesurons un courant 1’0 ^tel que

x = l’o Io

gramme - seconde ^{et comme} ’1 gramme-

seconde vaut 1 3600 gramme-heure x=I’o Io X 1 3600

gramme-heure.

Nous reportant ^{alors à la} figure ^{1, nous constatons}

’1. Si l’on donne an courant initial la Ba)e’ir I, le cornant 1 devra prendre ^à chaque ^minute pendant ^{les 10} premières ^mi-

nutes les valeurs indiquées par le tableau ci-dessous ^{ut calcu-} lées d’ après la formule A.

Temps ^{0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10}

1 1.165 1,29 1.40 ^1,48 1,54 1,59 1,63 1,66 1,683 1,71 William Duanc, Journal de Physique, sept. 1905.)

d. Un autre avantage ^{de cette} méthode colniae en ce qu elle

i supprime la nécessité d’étalotiner le condensateur utilisé à l’aide d’une solulion connue de Inomme de radium par : ^en effet. le courant initial io correspondant ^{li une} quantité ^donnée

d’émanation du radium peut ",’ ^calculer d’après ^{une formule} simple ^{en fonctiion du volume et} de la surface de l’appareil.

William Duane. ^{loc. czt.}

que 1 gramme de bromure de radium _pur pendant

un temps ^T produit ^une quantité Q d’éinanatioii : il est alors évident que dans l’échantillon de minerai étudié il existe une quantité ^{de radium} qui, ^{s’il est à}

l’état de bromure dans le minerai, représente ^un

poids P = I’o IoX 1 3600 Q grammes de bromure ^{de ra-} dium pur.

Cette méthode de _mesure, que l’on utilise ^comme courant de comparaison ^{le courant initial 20 ou le}

courant 10 obtenu par extrapolation, n’est évidcmment

applicable conformément à la description que j en ^ai

donnée que pour l’émanation du radium : afin de s’assurer que, dans ^un minerai, ^{on a réellement}

affaire à l’émanation du radium, ^on peut seriner que les lois de diminution de l’émanation et de l’activité induite relatives à ce minerai concordent avec les mêmes lois se rapportant ^au radium : c’est-à-dire que l’émanation doit diminuer de moitié en 4 jours ^{1 et}

la radioactivité induite en 28 minutes : ces lois peu-

vent s’observer par l’inclinaison ^{de la} partie ^recti- ligne ^{de la} figure 2 ^et par des ^mesures du courant dans l’appareil après que l’émanation ^{en a été} chassée.

Dans la pratique ^on pourra employer pour l’éta-

lonnage du condensateur une solution d’environ 1/100

de millibramme ^{de bromure de} radium pur : ^{cette so-}

lution, introduite dans un flacon barbotteur d’un grand

.

volume par rapport ^{au volume de la} solution, ^sera balayée pendant quelques minutes par ^{un courant} d’air qui ^en chassera l’émanation possible. ^{Puis on}

fermera le flacon et on laissera ainsi séjourner ^la

solution en vaste clos pendant ^un temps T rlue l’on

mesurera. Au bout du temps T. émanation produite

est entrainée dan: le condensateur par ^{un courant} d’air : â cet effet, ^on fait ^au préalable le vidt’ lLu., le condensateur et on y laisse peu ^a peu ^rentrer l’air à travers le flacon renfermant la solution.

Les mêmes opérations ^{seront effectués avec une}

solution contenant plusieurs grammes du minerai étudié.

Ces mesures de la radioactivité _par 1 émanation

sont d’une extrême sensibilité 1 et, pour terminer, je ^me

hasarderai a donner une représentation grossière (lui

fasse ressortir la raison de la dinerence des sensibi- litt’s entre cette méthode et celle qui consiste a me- surer l’activité du _corps solide ^entre les plateaux ^d’un

condensateur plan : ^{en effet,} dans les deux ^cas la ra-

dioactivité est mesurée par l’ionis3tion d’un certain volume d’air; dans les deux cas on peut ^{en visager} que c’est 1 émanation et l’activité induite qui produisent

le rayonnement ^ionisant puisque nous savons que le sel de radium privé ^{de son émanation n’a} qu’une

très faible radioactivité; or, puisque le corps radio- actif absorbe facilement ces rayonnements, ^{il ne} peut

ioniser le gaz que par les rayons ^{issus de sa surface :} c*est-à-dire qu’une ^{très faible} quantité de l’émanation

emmagasinée ^{dans le sel solide entre seulement en} jeu; tandis que ^{si nous} chassons l’émanation hors du sel et si nous la mèlons iiitimeiiient au gaz qu’elle

doit ioniser, ^la totalité de l’émanation et b radioacti- vité induite qu’elle ^{crée entrent en} jeu par ^leurs

rayonnements et il semble ainsi naturel que la ^sen- sibilité de la ^{mesure en} soit accrue considérable- ment.

A. Laborde, Préparateur ^au laboratoire de M. Curie.

Recherches sur les substances radioactives (Extraits des Mémoires de S. Meyer ^et R. ^v. Schweidler.)

LES récentes communications de S. Meyer ^et

R.v. Schweidler ^sur les substances radioactives

présentent ^un grand ^intérêt d’actualité. Elles

sont à rapprocher des dernières publications ^de

Rutherford 2 sur les produits de transformation lente du radium, ^et des recherches de Godlewski 3 ^sur l’ arti- nium. Disons tout de suite que les résultats obtenus

1. L’émanation du radium disparaît ^et) effet suivant la loi

exponentielle :

It = It’ e-a(t-t’)

dans laquelle I1 ^et I1 ^{sont les mesures} d’intensité de courant aux instants t et t’ : a=2.012.10-6 si t est exprimé ^en

secondes.

2. Voir le Radium, oct. 190:1.

5. d°

août 1905.

par ^ces différents auteurs présentent un ^{accord remar-} quable, ^{si l’on songe d’une} part ^{à la} différence de leurs méthodes, d’autre part à l’origine différente des 1 . J’Cll donnerai une idée en disant que dans un condensateur

cylindrique présentant ^un volume de 3 litres environ hauteur 26cm. 6.

dannêtre 12

1 milligrame-annule d, em mation voir ci-dessus produit ^{un courant de} salutation de 0.21 unités

electro-statistique Comme. d’autre part. ^{Il est} possible ^{de me-}

surer aisement des courants 100 fois plus ^{faibles et comme on} peut ^{laisser en} digestion le sel de radium étudie jusqu’à ce qu’il soit en équilibre radioactif c’est ^à

^jusqu’à ce qu’il ait

produit la ^quantité d’emanation qu’il degagerait en 138 heures, soit 8280 minutes s’il ne

pas spontanement, on

voit facilement que de permettrait

des quantités

de bromure de l’ordre de grandeur de 1 100X8220 milligrammes.

soit. 1X 10-9 grammes.