Sur la projection du radium B

Ainsi 1 électron tournera sur une orbite de plus ^en plus amplifiée jusqu a ^{former avec l’ion} positif

restant un simple ^{doublet. line} nouvelle collision pourra ^enfin séparer définitivement l’électron, ^c’est-

à-dire accomplir l’ionisation. Il est bien entendu

iju’uii choc pourra quelquefois ^{détruire en tout ou} partiellement l’effet des chocs précédents.

Sur ces principe, que je présente ^{avec toute ré-}

serve, ^on arriiera peut-être ^{a établir une théorie} acceptable, ^{mais il} faudra vaincre de grandes ^diffi-

cultés. Contentons-nous donc, ^{en ce} moment, des résultats expérimentaux, ^{sauf à les} compléter, ^s’il

le faut, _par des recherches nouvelles.

[Manuscrit rcçu le ¹⁵ septembre 19101.

Sur la

projection

Par Louis WERTENSTEIN

[Faculté ^{des Sciences de Paris. -} Laboratoire de Mme CURIE].

Buss et Makower ont mis eii évidence a des pres- sions très basses la projection rectiligne ^{des Ha A, B}

et C, par de l’élanation condensée ^et celle du Ra B par le Ha .11. On pouvait ^{se demander si, dans des}

conditions plus rapprochées des conditions normales l’étude expérimentale ^{de la} projection radioactive était possib’c.

En admettant _{que le} principe d’égalité ^{d’action et}

réaction s’applique ^au phénomène ^{de la} projection

due à l’éinission d’une particule ^{x, on} peut faire voir facilement que l’énergie ^{d’un atome} radioactif, ^lancé

à l’instant de l’explosion radioactive, doit être à

l’énergie ^d’une particule x ^{dans le} rapport ^inverse des masses de deux projectiles. L’énergie ^de projec-

tion d’un atome de Ra B devrait être ainsi le cinquan-

tième environ de l’énergie ^d’une particule i ^{du Ra ,1.}

Ce raisonnement portait ^u croire que la pénétrabilité

de la projection ^{du Ra L} dans l’air devait être mesu-

rable à des pressions ^{de l’ordre de} grandeur ^{de 10 mil-}

limètres.

1. ^- Parcours de la projection ^{du Rall}

dans l’air.

C’est (tans cet ordre d’idées _quc j’entrepris ^une

étude de la projection du Ha B par le Ha A. Un pou- vait craindre que ^cc phénomène ^{ne soit} compliqué

par la projection simultanée du Ha C. Toutefois la

projection ^{du lia C} parait ^un phénomène ^{très faible}

au point ^{de N tic} du nombre des particules projetées.

La projection ^{du Ha B est au} contraire, ^ainsi qu’on ^le

serra dans la suite, _{à peu} près complète, c’est-à-dire

qu’en première approximation, ^à chaque particule ^{x du}

Ra A émise correspond ^{un atome} de ltaB effectivement

projeté. ^{Dans ces} conditions on pouvait espérer ^éviter

la complication ^{due au Ha C en} employant ^des temps d’activdtion et de projection suffisamment courts afin de rendre la formation et la destruction du Ra A pré-

l. l,e Radium. 6 1909 182.

dominantes par rapport à celles des autres consti- tuants de radioactivité induite.

Les courhes obtenues indiquent que je recueillais,

par projection, du Ra B sensiblement pur.

L’étude de la projection ^{du Ra B n’est} possible que si l’on élimine les effets de diffusion de particules ^ar-

rêtées par le _gaz. Cette diffusion doit être sensible

aux pressions ^{basses et doit} augmenter ^le pouvoir pénétrant apparent ^des projections radioactives. Or c’est un fait connu et d’ailleurs confirmé par ^ces

expériences que les ^atomes du RaB arrêtés se com-

portent ^{comme des} particules chargées positivement

Cette circonstance permet ^{de se mettre à} l’abri de la diffusion par l’emploi ^d’un champ électrique fort, qui

repousse ^de la surface, ^{destinée à} recueillir la pro-

jection radioactive, ^{les atonles} positifs ^{du RaB,} ayant perdu ^leur vitesse de projection.

Voici en quoi consistaient mes expériences.

J’activais pendant ⁶ minutes dans l’émanation du

radium, ^un disque de laiton A de 15 millilllètres de diamètre,. Ce disque ^{était retiré au} temps que j’ap- pelle ^0, transporté ^{dans la} pièce ^{oli se faisait} l’expé-

rience (cette séparation ^de pièces ^est indispensable,

à causse de l’émanation qui s’échappe du flacon où l’activation se fait au moment ou on l’ouvre), ^{il était}

chauffé pendant quelques ilstants au-dessus d’une llaiiiiiic d’un bec Bunsen, _pour dégager le peu d’éma- nation (lui’il pouvait ^absorber pendant ^{son court} séjour

dans l’émanation (cette précaution ^se montre tout a lut suffisante). L’activité du disquc était mesurée

au temps ^{1 min.} 1/4 (par rayonnement a). ^{Un dia-} phragme convenable était employé ^si l’activité du

disque ^était trop ^forte pour ^{être mesurée directe-} ment. après, ^le disque ^était transporté ^dans

la cloche où se faisait la projection.

C’était une petite ^{cloche de} 50 centimètres à fond rodé (ng. 1). ^La partie supérieure de la cloche se

prolongeait ^{dans un tube vertical} auquel ^{deux robi-}

nets r1 1’2 étaient soudés. Dans le tube était Inasti-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01910007010028801

quée ^une tige ^{de laiton sur} laquelle ^{on vissait un} disque ^B de 3’) millimètres destiné à recueillir le Ra B

projeté. ^{Sur le fond de la cloche était} posé ^un plateau

l’ig. ^1.

de 50 millimètres auquel était soudé un fil traver- sant le fond de la cloche. On posait ^le disque ^{actif A}

soit directement sur ce plateau, ^{soit sur un} plateau d’épaisseur ^connue, pour faire ^varier la distance des deux disques. ^Le robinet 1’1 communiquait ^{avec la} trompe ^{à eau et le} manomètre, ^le robinet r2 ^{avec un} grand réservoir vidé d’avance. On pouvait ^{ainsi at-}

teindre la pression ^voulue quelques ^secondes après

que le disque ^{actif était} posé ^sur le fond de la cloche,

et que la cloche a été fermée.

La projection commençait ^au temps ^{2 m. 50 à} quelques ^secondes près. ^{Elle durait} généralement

6 minutes. Pendant toute la durée de l’expérience ^le disque supérieur était relié au pôle positif, ^le disque

inférieur au pôle négatif d’une batterie d’accumula-

teurs de 88 volts.

Au temps ^{8 m. 50 on} ouvrait la cloche. Les deux

disques étaient retirés avec précaution (on ^{ne tou-} chait jamais ^{avec les} doigts ^au disque ^actif A). ^L’ac-

tivité du disque ^{B était mesurée} pendant ^{une demi-}

heure, temps ^{au bout} duquel ^{son activité cessait} d’augmenter ^{et devenait} pendant ^{une dizaine de}

minutes constante. C’est le rapport 11 ^{de ce maximum}

a l’activité initiale du disque A qui ^{a été} pris ^comme

définissant la quantité ^{relative du} Ha 13 recueil ne par

projection. ^{En effet, on} pouvait ^admettre que l’acti- vité initiale du disque ^{A, mesurée au} temps ^{1 lnin.} 1/1

était scnsiblement proportionnelle ^{II la} quantité ^du

Ra A, effectivement présente ^{sur le} disque. ^{Dans les}

courbes ci-dessous (fig. ^{2) ce}

rapport B/A

i-nillièmes est porté ^en ordonnées. Dans les courbes I, 11, III, ^{relatives aux} pressions ⁱ⁵ millimétrés, ^{20 mil-} limètres, ²⁶ millimètres, respectivement ^{les abs-}

cisses représentent ^{les distances des deux} disques ^en

millimètres. Dans la courbe IV (fig. 5), ^{ce sont les} pressions ^en millimètres qui ^sont portées ^{en abs-} cisses, ^{la distance} ayant été maintenue dans cette

série d’expériences ^{constante et} égale ^{à 2 milli-}

mètres.

On voit qu’à chaque pression 1’ activation _{par pro-}

jection disparait ^au

delà d’une certaine distance. Il en ré- sulte qne les parti-

cules du Ra B arrè- tées par le gaz ^se

comportent ^{en réa-} lité comme chargées positivement ^et que par conséquent ^les

activités observées sont dues à la pro-

jection ^{seule. En}

outre, ^{cette circon-} stance permettait

d’obtenir des ordon- nées relatives à la distance 0 ou à la

pression ^{0, autre-}

ment dit la quantité

relative totale _pro-

jetée : ^{il suffisait}

d’intervertir le Fig. 2.

champ, ^{en mainte-}

n ant la distance égale ^{à celle où} l’activation par pro-

jection ^{ne se faisait} plus. ^Le nombre B/A ^{max. ainsi}

obtenu était indépen-

dant de la pression.

Les courbes obte-

nues sont à la préci-

sion des expériences près, ^des droites. Il résulte de cette forme linéaire de la loi de l’absorption, ainsi que de l’indépendance ^des

résultats dans de lar- ges limites, ^{de la va-} leur du champ appli- quée (dans ^{une série} d’expériences ^{on a}

fait varier la dillé-

rence de potentiel

depuis 20 j u squ’ à ^{Fig. 3.}

170 volts), que la

projection ^s’arrête brusquement ^{dans l’air, montrant}

une analogie ^{avec la} propagat!0n ^des particules ^x.

Pour cette raisun, j’ai admis que les particules ^{de 1%a D} projeté possèdent ^un parcours ^{déterminé et} défini à

chaque pression ^comme égal à l’abscisse du point ^où

la droite coupe l’axe des X. Dans la série d’expérien-

ces à distance constante (courbe IV) ^{la méme abscisse}

représente ^{alors la} pressiun pour laquelle ^{cette dis-}

tance devient égale ^au parcours.

On obtient ainsi la série de nombres suivante :

La constance du lnaduit ^{de la} pression par le par-

cours ainsi défini confirme cette façon ^{de voir et} per- met d’extrapoler les résultats jusqu à la pression atmosphérique.

Cil obtient ainsi 0.12 millimètrt s environ comme

valeur du parcours normal de la projection ^{du lla ll.}

Cc parcours ^est 403 fois plus petit que le parcours des particules c4 ^{du Ra A. On} pourrait ^{s’étonner de}

trouver ce rapport environ 8 fois plus petit que le rapport ^des énergies. ^{Mais un atome de Ra B est cer-}

tainement plus volumineux qu’un ^{atome d’hélium, et}

il doit subir ^sur le mélne trajet ^{un nombre} plus

considérable de chocs.

De plus, la forme linéaire des courbes obtenues

suggérait l’hypothèse que les parcours de ^toutes les

particules ^sont égaux, ^et que le nombre des parti-

cules projetées par unité d’angle ^{solide ne} dépend pas de la direction de l’émission. En effet la quantité

recueillie à chaque ^{distance est} proportionnelle à ^la

surface du segment découpée par le plan ^du disque

B dans Lllle sphère de rayon égal ^au parcours décrite d’un point ^du disque ^{A comme centre. Cette} hypothèse

s’est montrée toutefois contredite par l’expérience

ainsi qu’on ^{le verra} dans la suite.

Il. ^- Quantité projetée.

Enlin les résultats obtenus conduisaient à admettre que la projection ^{dn lla B est en} première approxi- malion, complète.

En effet B/A ^maximum _(quantité ^totale _projetté) ^est

égal ^{a 0,9} pour 100 par environ. Il faut porter ^ce

chiure à 1.5 pour 100 environ, si l’on tient compte

du fait qu’on n’a pas utilisé pour ^la projection ^toute

la quantité ^{du na A} disponible. ^{Or, si} l’on active un

disque pendant ^un temps ^{très court} de manière à n’avoir que du Ha A déposé, ^et si l’on suit dans le condensateur utilisé dans ^ces expériences ^{la combe}

de désactivation, ^{on constate} que l’activité tombe à moins de 4 pour 100 de la valeur primitive pendant

les 30 minutes premières, pour ^se maintenir ensuite, ainsi que l’on sait, ^constante pendant ^Hll temps ^assez lon,. ^La valeur obtenue par projection ^n’est donc pas très inférieure à la moitié du produit total de la t1’an5- formation du Ra A. Elle en devrait être la moitié exac-

tcineiii si l’on admettait qu’a chaque particule ce

émise correspond ^{un atonie de RaB} projeté.

J’ai tenu à vériner d’une manière plus ^{directe ce}

résultat. J’employais pour cela des temps ^d’activa-

tion très courts (entre ^{15’’ et} 45"), je ^commençais

la projection ^{aussitôt que} possible ^et je ^la prolon- geais pendant ^{la durée} pratique ^{de la transfor-}

mation totale du RaA (18 minutes). ^{J’ai mesuré}

ensuite le rapport des activités de deux disques ^à l’époque ^{où ces} activités étaient pendant ^{une dizaine}

de minutes pratiquement constantes. Ce rapport ^de-

vait être égal ^{à 1 dans le cas} idéal, ^{où la} projection

serait complète, ^le temps d’activation et le temps perdu ^{avant la} projection négligeable. En réalité il fallait tenir compte ^{de ces} temps. ^Voici les résultats :

Temps d’activation la", temps perdu ^30"

Temps d’activation 50", temps perdu ^45’’

Voici la manière approchée ^{de faire le calcul.}

Posons Ao la quantité ^{du Ra A} déposé pendant ^13"

d’activation (nous ^admettons que le Ra 13 ^{ne se} dépose

pas du tout, ce qui ^{toutefois n’est} pas absolument

certain).

Nous allons négliger ^la destruction du _{na fi par} rapport ^à celle du Ra A. Pendant 15" 0,046 ^{de BaA se} transforme en Ra B.

Sol’[ 1 Ao,

de Ra A existant sur le disque pendant ^le temps d’activation 15".

A0 0,046/2 = A0 0023 s’est

formé en Ra B pendant la durée d’activation. Pen- dant les 50" perdues

11/100 Ra A

en Ra B. Des

89/100 restant 89/100 x ^{A0 a été projeté et}

89/100 (1 2013 x) A0 ^{est resté sur le} disque ^A.

On obtient t donc

et le calcul donne x=0,42.

Un pareil ^calcul relatif à l’autre expérience ^donne

Ce résultat conduit à penser que ^ce n’est qu’un

(-net secondaire tel que le poli ^{ou la} propreté ^{de la}

surlace qui empêche ^la projection ^d’être complète.

J’ai pu ^{constater en} effet qu’un ^bon ponssage aug- mente le rendement de la prujectiun, ^{et il est} possible

d’espérer ^{que des} perfectionnements ^{dans ce sens} permettront; d’atteindre le rendement idéal.

III. ^- Parcours dans l’argent.

Il paraissait intéressant de chercher quel ^{était le} pouvoir pénétrant ^des projections radioactives dans d’antres milieux s’il existait par exemple des couches de matière solidccontinnes pouvant être traversées par lu projection ^{du Ra B. Or,} des feuilles en or battu de 80 _03BC03BC d’épaisseur ^arrêtent complètement ^la projection,

ainsi qu’il ^fallait d’ailleurs s’y ^{attendre, étant donné}

la valseur du _parcours dans l’air. Il fallait donc songer

aux plus ^minces dépôts ^matériels qu’on peut ^réaliser.

On sait que l’argenture permet d’obtenir des couches

d’argent continues, extrêmement minces, d’épaisseur

mesurable avec quelque certitude par ^la méthode d’ioduration 1.

J’ai utilisé avec succès les argentures ^{dans le but} proposé.

A cet effet j’ai activé des disques ^{de verre,} nettoyés

avec un grand ^soin (en ^modifiant légèrement ^le procédé indiqué par ^M. Vincent), je ^les argentais ^ensuite par- dcssus le dépôt ^{actif et} j’étudiais dansl’appareil ^décrit plus ^{haut la} projection radioactive qui pouvait

traverser l’argent déposé ^{sur le verre. Le} procédé d’argenture ^{au formol} (réduction par le formol d’une sulution diluée de AgNO3 ammoniacal) s’est montré très commode a cet etfet. Le bain utilisé était composé

de 1 li 2 cm3 d’une solution de Ag N03 ammoniacale à 1/2 pour 100 ^it laquclle ^on ajoutait une ^{ou deux} gouttes ^de formaldéhyde. ^On pouvait ^{en faisant varier}

la composition ^{du bain et le} temps d’argenture ^obtenir

des dépôts d’épaisseur ^voulue. J’ai pu observer qu’il

faut mettre un léger ^{excès de formol} pour obtenir des

argentures ^dont l’épaisseur ^{s’accxoit avec une lenteur}

suffisante pour ilu’on puisse ^{retirer le} disque quand

il parait suffisamment argenté. ^{Quand on met très}

pcu de foru1ûl, l’argenture parait ^{se faire au contraire}

d’une façon trop rapide ^et conduit a des dépôts plus éhais. ^{En même} tenlps ^{lc bain ne} change pas dc

couleur, tandis quc dans le premier ^{cas il} présente

toute la gamme ^des irages ^{si bien connus.} Je pense que la concentration du formol favorise la précipitation

de l’argent ^{au sein du} liquide, ^ce clui ^doit gêner ^l’ar- genture, ^- qui ^{est due} probablement à l’action directc du verre sur les molécules d’argent ^{- et la rend}

ainsi plus ^{lente et moins} complète. L’argenture ^durait

’2, j minutes. Le disque argenté était lavé à l’eau

distillée, puis ^{à l’alcool distillé, ensuite séché} rapi-

dément et introduit dans la petite cloche. Comme il

s’agissait ^{cette fois de} recueillir sur le disque ^{B toute}

l’activité ayant pu ^traverser l’argent, ^ce disque ^était charge négativement, tandis que le plateau ^{du fond}

était chargé positivement.

1. Vincent. These de Paris.

La projection commençait ^{dans ces} expériences ^au Temps 1 ^{1/2 minutes, elle durait 6 minutes.}

L’activité du disque Défait ^{ensuite mesurée à}

l’élcctrolnètrc et suivie pendant ^une heure environ.

L’activité du disque A était mesurée a l’époque ^{où la}

courbe présente ^un palier ^et l’épaisseur ^de l’Ag ^déter-

miné par l’ioduration.

J ai pu ^constater que des couches d’une épaisseur

voisine de 10 _03BC03BC ^sc laissent traverser par la projection

radioactive sans que la couche examinée aumicroscopc présente la moindre discontinuité. Une expérience ^très simple ^montre que l’argenture recouvrait ell’ectivclneiit ’ le dépôt ^{actif. En effet, par un} léger frottement on

peut ^enlever l’argenture ^sans enlever de l’activité au

disque ^A.

Des couches de 20 :J.11. arrêtent la projection presque

complètement.

J’ai essayé ^{d’établir dans} l’argent ^une véritable loi

d’absorption. ^La quantité ^relative projetée ^{était définie}

comme rapport ^du maximum de l’activité du disque

B à l’activité du disque ^{A, à} l’époque ^{où cette dernière}

devient pour quelque temps constante. Cette façon ^de procéder n’était évidemment qu’un pis ^{aller. En cffet,}

la mesure initiale de l’activité du disque ^{A élait}

inutile: elle ^ne signifiait ^{rien ici} pour les ^raisons suivantes. C’est un fait connu que les argentures ^ne

réussissent que ^{si le}

disque ^{de verre est}

mouillé par l’eau.

Or, ^{le verre le} plus

propre, qui ^{vient de}

subir le dernier la- rage à l’eau distillée, perd ^la propriété

d’être mouillé _par l’eau si on le sèche

complètement. ^C’est pourquoi je ^séchais

mes disques avant l’activation en ap- puyant ^{contre eux}

un papier ^{(te soie.} Fig. 4.

Il est évident qu’un

peu d’humidité pouvait ^{rester sur le} disque. ^Le

RaA déposé ^{sur le} disque devait dans ces conditions être en partie enlevé par le rinçage indispensable ^à

l’eau distillée qui précède l’argenture. ^{La mcsure initiale}

ne devait donc avoir aucun sens. La mesure finale de l’activité du disque ^À pouvait être considérée comme

grossièrement proportionnelle ^{à la} quantité ^{du Ra A}

utilisée _{pour la} projection. ^{Voici une courbe} (ng. 4)

oli les épaisseurs ^de l’argent ^{sont en absolues, la} quantité ^relative projetée ^eu ordonnées. L’ordonnée initiale correspond ^{at un} non argenté.

Cutte ordonnée a été obtenue ^en faisant subir au

disque ^{de verre} la même suite d’opérations que celle

qu’a ^{subie le} disque ^{de verre} argenté (rinçage ^{a l’eau,} séjour ^{dans le bain - sans} qu’on y ajoute ^{du formol}

- lavage, desséchage). ^{Le nombre ainsi} obtenu était

un peu inférieur à celui obtenu avec un disque n’ayant

subi aucune de ces opérations. On voit que la courbe est une droite, ^ce qui ^{semble montrer une fois de} plus l’analogie ^{avec les} particules ^oc. Toutefois il est évident _que trop d’incertitudes interviennent pour

qu’on puisse ^{insister sur la loi ainsi obtenue : ce} qui

est certain, c’est que la couche d’argent qui ^{arrête la} projection radioactive est de l’ordre de 20 03BC03BC, et

qu’au-dessous ^{de cette} épaisseur elle laisse passer ^les atomes du Ra B projetés.

La couche d’argent équivalente ^au point ^{de vue}

de masse à 0,12 ^{mm. d’air est de 16} 03BC03BC.

Il parait possible d’appliquer ^{cette méthode à}

d’autres substances solides qu’on peut obtenir dans l’état de couches minces _comme, par exemple, ^le

collodion. Pour les métaux, ^la projection cathodique pourrait peut-être ^{fournir une méthode} générale

d’étude de l’absorption ^{de la} projection ^{du RaB.}

IV. ^- Parcours dans 1"hydrogène.

La méthode employée pour l’hydrogène ^{était la}

même que celle utilisée pour l’air. L’hydrogène ^était préparé par l’action de H Cl pur ^sur le Zn pur. ^On le

commencer et d’arrêter la projection ^{du RaB sur le} disque ^{B à} l’instant voulu. Voici comment ^ces hu ls

ont été atteints.

La partie supérieure d’une cloche de 500 cm. 3 à fond rodé se termine par ^une douille de 20 Illl11. de diamètre fermée d’un bouchon de ^verre rodé. A ce

bouchon, ^est sondé latéralement un robinet _J’t, le bouchon se prolonge ^{en un tube vertical, dans} lequel

est mastiquée ^une tige il, qu’on peut prolonger par des raccords, ^sur lesquels ^on peut ^{visser le} disque

actif A.

Dans le fond de la cloche, percé ^{de trous conve-} nables, ^sont mastiqués : ^{un robinet 1’2’ une} tige ^cen- trale t2 ^sur laquelle ^{se visse le} disque ^{inactif B, de}

6 cm. de diamètre,, ^{enfin une troisième} tige t3, ^dont l’utilité sera expliquée ^{tout u l’heure. Le} robinet 1’2 communique ^{avec une} grande ^cloche (de ¹⁵ litres) remplie d’hydrogène pur, le robinet rt avec un mano-

mutre, la trompe ^{à eau et une} grande cloche de 15 litres vidée à la trompe.

On commence par remplir ^{avec de} l’hydrogène ^la

cloche de 500 cm.3. Pour faire l’expérience, ^{on enlève}

le bouchon rodé, ^{on visse sur la} tige t1 ^le disque ^actif

A, de > 17 mm, de diamètre, ^{en laiton} platiné, ^on

referme la cloche. On fait le vide dans la cloche en la faisant communiquer ^{au moyen de r1 avec la} grande

cloche et la trompe ^à l’eau. On ferme _r1, on ouvre r2

F’iÎ. 5.

débarrassait ^de H CI par ^un harboteur à NaOH, ^de

l’humidité par ^un barboteur à SO4H2 et un long ^tuhe rempli d’anhydride phosphorique.

Le montage avait pour but de remplacer ^aussi rapi-

dement que possible par l’hydrogène pur l’air de la cloche où se faisait la projection, de réduire ensuite

rapidement ^la pression ^à la valeur voulue, ^{enfin de}

en introduisant ainsi de l’hydrogène ^{dans la cloche.}

On ferme r2 ^{et on rouvre} ri. On refait ces opéra-

tions six fois de suite, ^ce qui permet ^{de considérer} finalement le gaz de la cloche ^comme étant de l’hy- drogène pratiquement pur.

(Cette conclusion a été confirmée par ^{un essai eom-}

paratif, ^{où r1} communiquait ^{en outre avec une} pompe