HAL Id: jpa-00233136

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Submitted on 1 Jan 1933

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Phénomènes radioactifs de second ordre et d’origine artificielle

G. Reboul

To cite this version:

G. Reboul. Phénomènes radioactifs de second ordre et d’origine artificielle. J. Phys. Radium, 1933, 4

(2), pp.73-89. �10.1051/jphysrad:019330040207300�. �jpa-00233136�

PHÉNOMÈNES

RADIOACTIFS DE SECOND ORDRE ET D’ORIGINE ARTIFICIELLE

Par G. REBOUL.

Laboratoire de la Faculté des Sciences de Montpellier.

Sommaire. 2014 L’auteur indique ^{comment on} peut ^obtenir artificiellement des subs- tances présentant ^de grandes analogies ^{avec les} substances radioactives naturelles, puisqu’elles impressionnent ^la plaque photographique, ionisent les gaz et produisent ^des

effets de phosphorescence.

Ces phénomènes radioactifs de second ordre intéressent les électrons des orbites péri- phériques ^de l’atome; ^le rayonnement qui ^leur correspond est éminemment absorbable;

les longueurs d’onde des radiations émises sont comprises ^entre quelques dizaines et

quelques ^centaines d’angstroms ^{et leur} quantum énergétique ^{varie de} quelques ^centaines

à quelques dizaines de volts.

Introduction. - Les substances radioactives

agissent

^{sur la}

plaque photographique,

ionisent les gaz,

provoquent

^la

phosphorescence

^{et la} fluorescence de certains corps et

produisent

^des

dégagements

^de

chaleur ; l’analyse

^{de leur}

rayonnement

^montre

qu’elles

émettent des rayons

~, ~3

^et y. Les rayons y

sont

^des radiations de

quelques

^centièmes

d’angstrôms

^de

longueur d’onde,

les rayons ^a des centres

positifs projetés

^avec des vitesses de

plusieurs

milliers de kilomètres à la seconde, ^les

rayons 3

des électrons animés

parfois

de vitesses voisines de celle de la lumière. Le

quantum énergétique

^{de ces} diverses mani- festations

correspond

à des tensions de

plusieurs

millions de volts.

Je me propose de montrer l’existence de

phénomènes, pouvant

^être

provoqués

^artifi-

ciellement,

dont les manifestations

présentent

^de

grandes analogies

^avec celles des subs- tances radioactives naturelles. Les radiations

émises,

éminemment

absorbables,

^{ont des}

longueurs

^{d’onde de}

quelques

^centaines

d’angstrüms

^{et le}

quantum énergétique qui

^leur

correspond

^{est de}

quelques

dizaines de

volts;

les centres

négatifs

^ou

positifs

^{mis en}

jeu

sont animés de vitesses

atteignant

^à

peine quelques

^{dizaines ou} centaines de kilomètres-

seconde,

^{aussi les diverses} manifestations des

phénomènes qu’ils produisent

^ne sont pas facilement

discernables;

^en rPvanche la faiblesse de leur

quantum permet

de les provoquer artificiellement sans

grande

difficulté.

J’exposerai

successivement dans cet article : i° Comment on

peut

effectuer la radioac- tivation de certaines substances. ^- 2"

Quelles

^{sont les}

propriétés

des substances ainsi activées. ^- 3"

Quel

est le mécanisme de leur activation,. ^- ~° Comment se situent par

rapport

^{à la} radioactivité ordinaire ces

phénomènes

radioactifs de second ordre. Je me

placerai

strictement au

point

^{de vue}

expérimental,

^{en me tenant à la}

disposition

^{du lecteur}

auquel

^ne

paraîtraient

pas suffisantes les

explications

^{ou les} données de cet article

qui

résume d’une manière

peut-être trop

succincte les résultats de

plusieurs

années d’efforts.

l.

Conditions

de radioactivation de diverses substances.

T. Essais

préliminaires. -

^J’ai

indiqué

^{dans ce}

journal (1)

^{comment au} moyen de cellules de résistaiice ou

senti-conductrices,

^on

pouvait produire facilement,

^{dans les}

conditions ordinaires de

pression,

des rayons X très mous,

susceptibles

de donner des

radiographies d’objets enveloppés

de feuilles de

papier.

Au cours de ces

expériences je remarquai

^{que des}

empreintes d’objets

obtenus dans (l) Journal de Physique, ^série VII, ^{t. 2} (mars 1439 ), pre 86-100. ,

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019330040207300

74

une

radiographie,

^{faite avec une} feuille de

papier déterminée,

^se

reproduisaient

^{sur la}

plaque quand

^{on faisait une nouvelle}

radiographie d’objets

différents

enveloppés

^{dans la}

même feuille.

Cette anomalie

s’explique

facilement si on suppose que la feuille de

papier exposée

^au

rayonnement

de la cellule

pendant

^la

première radiographie

^{est devenue}

photographi- quement

active et conserve cette

propriété pendant

^un

temps plus

^{ou moins}

long.

^{Il est}

facile de s’assurer de l’exactitude de cette

hypothèse :

^une feuille de

papier

^est

exposée pendant

^une demi-heure au

rayonnement

d’une cellule avec

interposition

d’un obstacle

en forme de croix entre la feuille et la

cellule ;

^on

place

ensuite cette feuille,

pendant plusieurs heures,

^{sur une}

plaque photographique;

^au

développement,

^on constate que la

plaque

^est

impressionnée,

^{sauf sous les}

points

^{de la} feuille que l’obstacle ^a

protégés (fig. 1, pl. I).

^Une

simple exposition

à l’action de la cellule a donc

communiqué

à la feuille la

propriété d’impressionner

^la

plaque

^sensible.

Après

^cette

première constatation,

il vient naturellement à

l’esprit

d’examiner si les corps devenus

photographiquement

^{actifs ne sont} pas

également

^{actifs à}

l’électroscope.

Or les circonstances ont fait que ^ces

expériences,

commencées pour la

partie photogra- phique

^au laboratoire de

physique

de la Faculté des Sciences de

Poitiers,

^{ont été}

continuées,

^{en ce}

qui

^{concerne la}

partie électrique

^{à la} Faculté des Sciences de

Montpellier,

c’est-à-dire dans des locaux et avec un mobilier nouveaux

qui

m’étaient inconnus. L’action

sur

l’électroscope

était très nette ^- et même

trop

^{nette - les feuilles activées émettaient}

un

rayonnement pénétrant produisant

^une ionisation facilement

mesurable,

la diminution de l’activité

s’exprimait

^en fonction du

temps

par ^{une somme}

d’exponentielles, indiquant

ainsi que l’on avait à faire à un

mélange

de corps

radioactifs;

^l’étude des courbes de désactivation a

permis,

suivant la méthode

indiquée

par

Curie,

d’identifier ces corps radioactifs: il

s’agissait

^d’un

mélange

^{de radium}

A, B,

C et de thorium A.

Une étude minutieuse des locaux et du mobilier du laboratoire a été faite en

préci- pitant

par

l’aigrette,

suivant la méthode de

Sella,

^les

poussières

radioactives en

suspension

dans

l’atmosphère (’).

^{On a} trouvé que ^ces

poussières

étaient dues à la

pollution

^d’une

partie

^{du mobilier sur}

lequel

avaient été

probablement

faites autrefois des

manipulations

maladroites de sels radioactifs.

Fig. 2.

En somme, dans le ^cas

qui

^nous

occupait

l’activité

électrométrique

des feuilles ou des lames

métalliques

soumises à l’action des cellules semi conductrices se

produisait

par ^un processus

analogue

^à celui de la

précipitation

par

l’aigrette

^et tenait à la manière dont les

expériences

^étaient

disposées.

Les cellules

employées

^{dans ces essais}

préliminaires

avaient une forme comme celle

qu’indique

^la

figure

2. La lame ou la feuille étudiée était

,placée

^{en L sous} l’électrode

grille G ; pendant

^le fonctionnement il se

produisait

^{en a a}

(l) J’ai été aidé dans cette étude préliminaire ^{par inti. G.} Dechène. Les résultats obtenus ont été publiés

dans les C. R. Académie des b’cicnces, ^t. 189, p. i256. ’- t. 190, p. 314 ^et p. 1294.

75

des

aigrettes qui précipitaient

^sur la lame L les

poussières

radioactives en

suspension

dans

l’atmosphère

^et

provenant

du mobilier

pollué.

D’ailleurs

quand

^on

place

^{la cellule,}

pendant

^son

fonctionnement,

^{dans un}

récipient clos,

^{on constate} que l’activité électromé-

trique

des feuilles

disparaît

presque

complètement,

tandis que l’activité

photographique

n’esl pas modifiée.

2..

Disposition

^et marche des

expériences. - Après remplacement

du matériel

pollué

^et

changement

^de

local,

^le

dispositif

^a été modifié de manière à éliminer les

pertur-

bations comme celles que nous avons

signalées

dans le but d’éviter à ceux

qui

^voudraient

faire des

expériences analogues,

^la

perte

^de

temps qu’elles

^{nous ont} occasionnée.

1.

Disposition

^des

expériences. -

Les cellules

employées

^sont constituées par des blocs de ciment ou de

plàtre ayant

^la forme d’un

cylindre

d’environ 20 centimètres de diamètre et 15 cm de haut. Une électrode A

B, disque

circulaire de 8 cm. ^de

diamètre,

est

placée

^{dans la masse} de ciment ou de

plâtre ;

^{un tube de verre V} isole le fil F soudé à AB et reliant cette électrode à l’un des

pôles

de la machine à haute tension. L’électrode

grille G,

^aussi

plane

que

possible,

^est constituée par ^une toile

métallique

^{de forme}

carrée d’environ ^{10 cm} de

côté ;

^{elle est}

placée

^{sous le bloc}

cylindrique

^{dont le}

poids permet

^{d’assurer un} contact suffisant

(fig. 3).

Fig. 3.

Sous la

grille

^on

place

le corps L que l’on veut essayer; dans ^ces

conditions,

^{on se}

trouve à l’abri de toute

précipitation

^de

poussières

radioactives

pouvant

^{se trouver en}

suspension

^dans

l’atmosphère

environnante. Il est d’ailleurs facile de

s’assurer,

^en

plaçant

en L une lame

métallique,

que ^cette lame,

après

fonctionnement de la

cellule,

n’a pas la

propriété d’agir

^sur l’électromètre comme le font des lames

diélectriques.

2. Marche des

expériences.

^{- On}

place

^{en L sous} forme de lame ou de

feuille,

^la

substance que l’on ^veut

étudier ;

^{on relie} ensuite les étectrodes aux

pôles

d’une machine à courant continu ^- courant alternatif de haute tension redressé au moyen de kéno- trons - Le sens

adopté

pour le ^courant à travers la cellule

dépend

de la substance

qui

^la

constitue : avec des blocs de

plâtre

les effets sont

plus

nets si le

pôle positif

de la machine est relié à l’électrode A B et le

pôle négatif

à l’électrode

grille (i).

Dans les conditions

précédentes

les courants mis en

jeu

^{ont une} intensité de l’ordre ~lu

milliampère

^{et les tensions}

appliquées

^{sont de}

quelques

milliers de volts. Les durées de ( ~ ) Ceci tient à la manière dont se répartissent ^les potentiels ^{dans la masse de la} cellule, l’expérience devant ètre disposée ^{de manière} que la plus grande ^{chute de} potentiel ^{se trouve à} l’élertrode grille. ^Avec le plàtre, ^{pour une tension aux} horaes de la cellule égale ^à 5 000 volts, on constate l’existence d’une chute de potentiel ^de plus ^de 2 500 volts dans le voisinage ^de l’électrode négative, ^alors qu’au pôle positif ^{elle ne} dépasse pas 300 volts. (Jourra. ^de Physique, ^série VII, ^{t. 2.} p. 86-100).

76

pose

peuvent

varier de

quelques

^{minutes à une}

demi-heure ;

c’est cette dernière durée

qui

^{a été le}

plus

^souvent

adoptée.

Il ebt à remarquer que le

régime

^de fonctionnement

change

suivant l’état de siccité de la cellule et l’état

hygrométrique

^de

l’atmosphère

environnante. En outre tout se passe

comme si la cellule

éprouvait

^une

fatigue

^au -fonctionnement : les effets sont

toujours plus

accusés avec des cellules neuves ou

qui

n’ont pas été

employées depuis quelque temps.

^Il

est

avantageux

^{d’avoir à sa}

disposition

^{deux ou} trois cellules

identiques

que l’on utilise à tour de rôle.

3. Nature des substances

susceptibles

^de s’activer. ^- 1. Parmi les substances

essayées,

seules les isolantes ou mauvaises conductrices ont paru

susceptibles

^d’acti-

vation :

papier,

carton, ^étoffes

(soie, indienne),

^matières

végétales desséchées,

^isolants

usuels

(paraffine, ébonite).

^La

plupart

^{de nos}

expériences

^ont été faites avec du

papier

^noir

enveloppant

^les

plaques photographiques

commerciales. Les gaz sont ^eux aussi suscep- tibles de s’activer : nous verrons

plus

loin que ^ceux

qui

sont issus du

voisinage

^d’une

cellule en fonctionnement ont la

propriété d’impressionner

^la

plaque photographique.

^Les

lames

métalliques

^ou conductrices ne s’activent pas.

Etre isolant

paraît

^{être une} des conditions essentielles et dès

qu’on

^rend le corps conducteur, ^{il cesse d’être}

susceptible

d’activation : ainsi une feuille de

papier

^rendue

humide ne s’active pas. Cette loi

peut

être démontrée de manière

frappante

par

l’expé-

rience suivante : sur une feuille de

papier

^{noir servant à}

envelopper

^les

plaques

^sensibles

du _commerce, on trace, ^{avee une} solution de chlorure de

potassium

^dans

^l’eau,

^les

caractères K Cl. On laisse

sécher, puis

^on

place

la feuille sous l’électrode

grille

^d’une

cellule comme celle

qui

^a été décrite

plus

^haut

(fig. 3).

^On fait fonctionner

pendant

^une

demi heure

(intensité O,t~

mA, tension 3 000

volts).

^La feuille ainsi activée est ensuite

placée, pendant

24 heures au-dessus d’une

plaque photographique

dans la chambre noire.

Au

développement

^{on constate}

qu’il

y ^a

impression,

^{mais les}

parties

^{de la}

plaque placées

sous les

points

^de la feuille rendus conducteurs sont restées indemnes et l’on voit ressortir sur le cliché les caractères K Cl

(fig. 4, pl. 1).

2. Nous verrons

plus

loin que les corps

éprouvent

^une

fatigue

^à l’activation : ceux

qui

^{ont été}

déjà

excités s’activent peu ^ou très

mal,

aussi est-il bon de s’assurer que le corps étudié n’a pas été activé

depuis quelque temps.

3. Il faut aussi

signaler

que la condition ^« être isolant » est nécessaire mais non suffi- sante : des lames de verre, de mica ou de

quartz

^ne s’activent pas. Des lames d’ébonite et de

paraffine polies

s’activent mal et ne donnent

d’impression photographique

que ^sur leurs bords. Il suffit d’ailleurs de

gratter

la surface

polie

pour que l’activation devienne pos-

sibles ;

^{sur la}

plaque

^{sensible on} obtient des

impressions reproduisant

les rayures que l’on

a faites sur la lame

diélectrique éprouvée.

Le cliché 1 de la

figure 5, pl.

^{1 a} été obtenu avec un

disque

^d’ébonite

polie portant

^une

ouverture en ~on centre. On voit

qu’il n’y

^{a eu} action que ^sur les bords et que cette action

se fait sentir à travers une bande de

cellophane interposée

^{entre la}

plaque

^{et le}

disque

d’éboni te suivant un diamètre de ce dernier. On

aperçoit affaiblis,

^{mais très} nets, ^les bords et l’ouverture centrale que

masquait

^la

cellophane.

Le cliché 2 de la même

figure correspond

^{il un}

disque

d’ébonite de même nature et de même dimension que le

précédent,

mais dont la surface a été en

partie rayée

^{avec de la}

toile émeri à gros

grains :

^{on voit}

qu’il

y ^eu action sur les bords et à l’endroit des rayures;

cette action ne traverse pas ^{une une} lame de mica très mince

interposée

^{entre la}

plaque

^et

le

disque.

Les conditions

expérimentales

d’activation et d’action sur la

plaque

ont été les

rnèmes,

dans les cas

précédents

que celles

qui

^{ont été}

indiquées

pour la feuille de

papier

^de

l’expé-

rience

correspondante

^{à la}

figure

^{4. C’est}

également

^{dans ces} conditions

qu’ont

été obtenus les clichés de la

figure 6, pl.

^I.

’

Le cliché 1 de cette

figure correspond à

^une feuille de

papier rayée,

^les rayures

PLANCHE I.

Fig. 1.

Fig. 4.

Fig. ^5.

Fiig. 6.

Fig. ¹

PLANCHE II.

Fig. ^8.

Fi~,. 9.

Fig.14.

Fig. i2.

Fig. 13.

77 avaient été encadrées par des traits à l’encre formant

rectangle.

^{On voit sur} le cliché que la feuille est devenue

photographiquement

active sauf aux

points

que l’encre ^a rendus conducteurs : on

aperçoit

nettement les rayures ^et trois des côtés du

rectangle qui

^les

encadre.

Le cliché 2

correspond

^{à une lame de}

paraffine rayée :

^{sur l’un des}

bords,

^{on a inter-}

posé,

^{entre la}

paraffine

^{activée et la}

plaque sensible,

^{une lame de}

mica,

^{sur l’autre une}

bande

de cellophane ;

^on voit que l’action ^sur la

plaque

^{se fait sentir à travers la}

cellophane,

mais ne traverse pas le mica.

II.

Propriétés

et caractères des substances radioactivées.

Comme les substances radioactives

ordinaires,

les corps activés ainsi

qu’il

^{vient d’être}

dit ont la

propriété d’impressionner

^la

plaque photographique, d’agir

^sur

l’électroscope

^et

de

produire

^{des effets}

analogues

^{à la}

phosphorescence.

Nous examinerons ces divers pro- cédés d’étude, ^{en les} utilisant pour

dégager

les caractères du

phénomène.

1. Action sur la

plaque photographique. -

^1. Conditions

expérimentales.

^-

L’action sur la

plaque

constitue le meilleur des

procédés d’étude;

la méthode

photogra- phique présente

^{sur la méthode}

électrométrique

^un

grand avantage :

^elle

permet

^sans

difficulté

d’augmenter

^{la durée} d’action des

phénomènes,

^{dont on}

peut

laisser les effets s’accumuler

jusqu’à

^ce que leur ^somme soit suffisamment nette.

La sensibilité des

plaques commerciales

usuelles est

largement

suffisante pour

faire,

sans

procédé particulier

^de

sensibilisation,

^{une étude}

qualitative

^{et même}

quantitative

^du

phénomène.

^Les

plaques employées

^ont été à peu

près

exclusivement des

plaques

n Lumière _{» ;} marque

sigma quand

les actions étaient suffisamment

intenses,

marque

opta

pour les effets

plus

^faibles.

Les durées de pose varient suivant les

circonstances,

^de

quelques

heures à 24 ou

48 heures.

Comme il

s’agit

de radiations éminemment

absorbables,

^{il est}

indispensable

^de

placer

la

plaque ^sensible,

^{sinon au}

contact,

du moins le

plus près possible

du corps

étudié,

^ou

bien

d’opérer

^à

pression

réduite. Cette dernière

opération,

nécessitant la mise en

jeu

^d’un

matériel

plus compliqué

^et utilisé par

ailleurs,

^{n’a été} faite que dans des buts bien déter- minés : montrer que la distance à

laquelle agit

^le

rayonnement augmente

^à

pression réduite, qu’il

^ne

s’agit

pas d’action

chimique

^ou de gaz

absorbés.,., etc.

On a fait à la méthode

photographique

^le

reproche qu’il peut

y avoir action

chimique produite

^{sur la}

plaque

par des gaz

provenant

du corps radioactive ^ou de son

voisinage;

5 pour

répondre

^{à cette}

critique,

^on s’assure que l’action subsiste même ^en

plaçant

^{entre la}

plaque

^et le corps de minces

pellicules

que les gaz ^ne

peuvent

traverser : on trouve dans le

commerce des feuilles de

cellophane

^dont

l’épaisseur

^est voisine de

0,02

^{mm et}

qui

conviennent

parfaitement

pour ^ces

expériences.

9. Nature

électromagnétique

^du

rayonnement. -

^{L’action sur la}

plaque

^{se fait}

sentir à des distances

qui

^{sont de} l’ordre du millimètre

quand

^{on se} trouve dans les condi- tions ordinaires de

pression,

^et

qui peuvent

^atteindre

plusieurs

centimètres à

pression

réduite. Ainsi une feuille de

papier

^{activée comme il a été}

^dit, placée

dans le vide à une

distance de 2 cm d’une

plaque photographique (Lumière opta),

^{donne une}

impression

faible mais très nette

après

^une pose d’une douzaine d’heures.

L’impression photographique peut s’expliquer,

soit par ^une réaction

chimique

^{au sens}

ordinaire du mot, soit par l’effet d’un

rayonnement d’origine électromagnétique.

^Comme

elle se

produit

^sans

qu’il

y ait contact entre la

plaque

^et le corps

activé,

^{elle ne}

peut

^être due, ^{si on fait la}

première hypothèse, qu’à

^un gaz ^ou à un

liquide

^de tension de vapeur

appréciable

que le fonctionnement de la cellule fait

apparaître

dans le corps et

qui,

^se

déga*

geant lentement, vient réduire par

simple

contact le sel

d’argent

^{de la}

plaque

^sensible

6.

78

Dans ce cas

l’interposition

^d’une

pellicule

^de

cellophane.,

^{entre la}

plaque

^et le corps

activé,

doit faire

disparaitre

^l’action

puisqu’elle empêche

le contact. En outre

l’exposition

pro-

longée

du corps activé dans ^un

récipient

ó l’on maintient un vide

avancé,

^en faisant dis-

paraitre

le gaz ^ou le

liquide

^{occlus ou}

adsorbé,

^devrait

supprimer

^{l’action sur la}

plaque

sensible ou du moins l’atténuer fortement. Les deux

expériences qui

^{suivent ont été faites}

pour élucider cette

question.

a~

Une feuille de

papier

^est

placée pendant

^une demie heure sous l’électrode

grille

d’une cellule traversée par ^{un courant} d’environ 1

milliampère

^{sous une} tension de

quatre

à

cinq

mille volts. La feuille ainsi activée est

placée pendant

²⁴ heures au-dessus d’une

plaque

^{dont une} moitié est

protégée

par ^une

pellicule

^de

cellophane

^de

^0,012

^mm

d’épais-

seur.

Après développement,

^on constate que la

plaque

entière est

impressionnée,

^la

partie protégée

moins que ^sa

voisine;

mais d’une manière

trop

nette pour

qu’il

y ait doute à cet

égard (cliché 1, figure 7,

^Pl.

I.)

b)

Une nouvelle feuille de

papier

est activée comme il vient d’être

dit;

^{on la divise en}

deux

parties,

^{l’une A est}

placée

^{dans un}

récipient

ó l’on maintient

pendant

trois heures

un vide

cathodique,

l’autre B est mise de cơté comme témoin. A et B sont ensuite

juxta- posées

^et

placées pendant

24 heures au-dessus d’une même

plaque photographique ; après dèveloppeinent

^{on ne} voit pas de différence ^entre l’action de A et celle de B

(cliché

²

figure

^{7, Pl.}

I.)

^{Nous verrons}

plus

loin que si A est maintenue dans le vide

pendant

24

heures, l’impression photographique qu’elle produit

est nettement

plus

forte que celle de B. On ne

peut

donc pas soutenir

l’hypothèse

^d’une

simple

^action

chimique.

On

pourrait

aussi dire que Faction

photographique est produite

par ^une substance

radioactive,

contenue dans la cellule ou dans

l’atmosphère qui l’environne,

^et que le

fonc-

tionnement de cette cellule

précipiterait

^sur le corps

qui

^{lui est}

soumis ;

^ce

dépơt agirait

ensuite sur la

plaque

^{ou sur} l’électromètre.

Remarquons

^d’abord

qu’il

^ne

peut, s’agir

d’une substance gazeuse ^ou

liquide, puisque l’expérience précédente

montre que

l’expo-

sition dans le vide ne diminue pas l’activité de la

feuille;

^il ne

peut

^être

question

que

d’un _dépơt

radioactif solide et confirmation de

pareille hypothèse

amènerait à admettre l’existence de substances

radioactives,

^inconnues

jusqu’ici,

^{dont le}

rayonnement

^serait

éminemment absorbable et le

quantum énergétique

^de

quelques

dizaines de volts. D’ailleurs

on ne

comprendrait

pas alors

pourquoi

la nature du corps

jouerait

^{un rơle}

important

^dans

son

activation,

ⁿⁱ

pourquoi

les isolants ne se

comporteraient

pas de la même manière que les conducteurs. Il semble bien

plutơt

que l’action

précédente

soit due à des radiations très

absorbables, appartenant

^{à la}

partie

invisible du

spectre

et que le corps activé émet par

un mécanisme

analogue

à celui de la

phosphorescence

^ordinaire.

3.

Analogies

^{avec les}

phénomènes

^de

phosphorescence. -

^On

^peut répéter

^{avec les}

corps radioactivés la

plupart

^des

expériences

que l’on fait ^avec les corps

phosphorescents

ordinaires. _

1. On

place

^{sur une}

feuille, pendant qu’elle

^est soumise à

l’activation,

des obstacles de forme

géométrique;

^les

points

^{abrités ne} s’activent pas et

quand

^{on fait}

agir

^{la feuille}

sur la

plaque sensible,

^{celle-ci accuse l’ombre}

portée

des obstacles. La

reproduction quasi parfaite

de la forme

géométrique

^{de ces} derniers et la netteté de contour des

images

^obte-

nues, s’accordent mal avec

l’hypothèse

d’une action de gaz ^ou de

liquide

occlus dans le corps activé il est en effet à remarquer que ^cette netteté

persiste

^{si on fait à nouveau}

agir

^une même feuille à 24 heures

d’intervalle;

la deuxième

impression

^{est sans doute}

plus

faible que la

première,

mais les contours de

l’image

^sont

toujours

^aussi

nets;

^{or en}

24 heures la diffusion des gaz ^ou

liquides

^{occlus ou} adsorbés devrait modifier et

estomper

les contours des ombres obtenues. On trouve

plusieurs exemples

^{de ces} résultats dans les clichés

reproduits

^{dans cet article. >}

v Ces

particularités s’expliquent

aisément si l’on admet

qu’il

y ^a émission de radiations très absorbables par les divers

points

de la feuille

qui

^{ont été}

activés,

^les

parties protégées

par l’obstacle ^ne

participant

pas à l’action. En ^somme

l’expérience précédente

^est

identique

79 à celle que l’on

peut

^{faire avec un} corps

phosphorescent

ordinaire dont une

partie a

^C-té

abritée de la lumière excitatrice par ^un obstacle de forme

géométrique.

2. Comme dans le cas de la

phosphorescence ordinaire,

les corps

déjà

^activés

présen-

téht un effet de

fatigue, quand

^on les soumet à une nouvelle activation.

Une feuille est activée une

première fois,

^avec

interposition

d’obstacle en forme de

croix,

^comme il vient d’être dit. Elle donne sur la

plaque photographidue

^une

impres-

sion avec ombre

portée

^de l’obstacle

(cliché 1, figure 8,

^Pl.

II).

^-

Quelques jours après

la même feuille est de nouveau soumise à l’action de la

cellule,

^{mais sans}

interposition

d’obstacle. Si on la fait alors

agir

^{sur la}

plaque ^sensible,

on obtient sur celle-ci

l’image

de l’obstacle

interposé pendant

^la

première

^activation

(cliché ^2, figure 8).

^Les

parties

abritées par l’obstacle

pendant

^la

première

^activation

sont

devenues, pendant

^la

^deuxième, plus

actives que les

parties

environnantes

déjà fatiguées.

L’expérience précédente

^{est une}

réplique

de celle que l’on

peut

faire aisément avec un

,écran

phosphorescent

ordinaire : l’oeil

remplaçant

^{dans ce dernier cas la}

plaque photogra- phique

et la lumière visible le

rayonnement

^de la cellule.

Le résultat ci-dessus montre que la nature de la substance activée

joue

^{un rôle essen-}

tiel dans le mécanisme de

l’activation,

^il

paraît

peu

compatible

^avec

l’hypothèse

^d’une

action

chimique proprement

^dite.

La

fatigue persiste longtemps, parfois

^des

semaines;

^cette

persistance explique

^les

,insuccès que l’on

éprouve quelquefois

^{dans ces}

expériences quand

^{on les}

répète

^{avec une}

même

feuille ;

^{il est}

avantageux,

pour les effectuer de

prendre chaque

^{fois une feuille}

vierge

et tenue à l’obscurité

depuis longtemps.

^-

3. La

température agit

^{sur les} substances radioactivées comme sur les substances

phosphorescentes

ordinaires.

’

On

place

^{une feuille}

préalablement

activée au-dessus d’une

plaque photographique et

on maintient

pendant

^{deux heures une} moitié de la feuille à une

température

^{d’une tren-}

taine de

degrés,

l’autre moitié étant maintenue à la

température ordinaire;

^la

partie

^{de la}

plaque qui

^{se trouve sous la} moitié chaude est

plus impressionnée

que l’autre

(cliché 1, figure 9,

^Pl.

II).

Faisant ensuite

disparaître l’inégalité

^de

température,

^{on laisse cette même}

feuille au-dessus d’une nouvelle

plaque pendant

^{une douzaine}

d’heures;

^la

partie précé-

demment chauffée

impressionne

moins fortement la

plaque

que ^ne le fait sa voisine

(cliché 2, fig. 9).

^Comme pour la

phosphorescence

ordinaire, une

augmentation

^de

tempé-

rature accroît donc la valeur de l’activité du corps, mais ^en diminue la durée.

En

résumé,

les corps radioactivés ^se

comportent

^comme des corps

phosphorescents qui

émettraient des radiations

appartenant

exclusivement à la

partie

invisible du

spectre.

4.

Conséquences : explication

d’anomalies. ^-

Quelle

que soit

l’origine

^et

l’explica

tion du

phénomène,

il résulte incontestablement des

expériences précédentes qu’un

^certain

nombre de

substances

deviennent

photographiquement

^{actives sous} l’action des cellules semi-conductrices: en

conséquence

^{de ce}

fait,

^{il est facile}

d’expliquer

^un certain nombre ,d’anomalies que l’on rencontre dans l’exécution de

radiographies d’objets

^{de faible}

épais-

seur, ^comme celles que ^{nous avons} antérieurement

indiquées (1).

Les feuilles de

papier qui enveloppent

^les

objets

^à

radiographier,

^devenant

photogra- phiquement

^{actives, il} s’ensuit que le mécanisme des

radiographies

obtenues diffère essen-

tiellement de celui des

radiographies

^{faites avec} les rayons X ordinaires. Dans ^ces dernières,

l’enveloppe

contenant les

objets

opaques ^aux

rayons ^X, joue

^{un rôle}

passif,

^{elle se laisse}

traverser et n’exerce par elle-même ^aucune action sur la

plaque

sensible ; dans les

premières

au

contraire, l’enveloppe joue

^{un rôle actif, et à}

l’impression possible

^{de la}

plaque

par le

rayonnement

direct de la

cellule, s’ajoute

l’action certaine de

l’enveloppe

^de

papier

^{que ce}

rayonnement

active. Les choses se

passent

^{en somme comme si on faisait avec} des rayons X

. (~) Journal de Physique, ^{série VII, t.} 2, p. 99. ^,

80

ordinaires la

radiographie d’objets

que ^ces rayons rendraient ^en

partie phosphorescents.

Nous verrons

plus

loin que l’activation des

objets

^se

produit

^sous l’action des gaz issus de la cellule en fonctionnement ou de son

voisinage ;

la diffusion ou toute autre cause

peut

amener ces gaz à des distances notables de la

cellule,

^il s’ensuit que l’on

peut

^{obtenir des}

radiographies

^en

plaçant

les corps étudiés à des distances ó ^ne

peut

^{atteindre le} rayonne- ment direct de la

cellule;

c’est bien ce que

l’expérience

^confirme.

Dans l’exécution de

radiographies

par cellule

semi-conductrice,

^{on obtient}

parfois

^des

renversements

d’image ;

nous en avons donné un

exemple

antérieurement

(1).

^{Ce renver-}

sement

qui

^se

produit quand

^on

prolonge

^{l’action de la}

cellule, peut s’expliquer

soit par ^un excès de pose, ^{comme cela a lieu en}

photographie ordinaire,

soit par suite de la

fatigue

que les substances

présentent

^à l’activation

quand

^{celle-ci se}

prolonge

^{ou se}

répète ;

^les

parties

abritées par l’obstacle ^se

fatiguant

moins vite que les autres finissent par

produire

une

impression plus marquée.

Les

radiographies

par cellule semi-conductrice s’obtiennent facilement avec des enve-

loppes susceptibles

de s’activer :

papier, carton, étoffes,

^fibres

végétales...,

^{etc. On}

peut

les utiliser pour examiner les défauts

d’homogénéité

^{de ces} substances : des rayures, ^des

empreintes,

des caractères invisibles

apparaissent

^{sur la}

plaque

sensible soumise à ces

substances

après

leur activation. Par

exemple

des caractères tracés avec une solution saline

sur des feuilles de

papier,

^{avant ou}

après

^leur

activation,

ressortent nettement sur la

plaque, quoiqu’il

soit difficile de se rendre

compte

^{de leur} existence par ^un

simple

^examen

des feuilles.

5. Conclusions. -

Puisque

^le

phénomène présente

les caractères d’une

phosphores-

cence, ^on

peut

^{en donner une}

explication

semblable à celle que l’on donne dans ^ce dernier

cas. Sous l’action de

radiations,

^{dont nous}

préciserons plus

^{loin la} nature, les atomes des corps activés sortent de leur état

d’équilibre électrique

^et

n’y

reviennent

qu’avec

^une

certaine lenteur

lorsque

le corps est

isolant, rapidement

^au contraire s’il est conducteur.

Le retour à

l’équilibre

^est

accompagné

d’émission de radiations très absorbables

capables d’impressionner

^la

plaque photographique,

On se fait une idée de la nature des radiations ainsi émises par l’extrême

absorption

que la matière exerce sur elles : elles sont absorbées par des lames minces de mica ^ou de

quartz,

^elles traversent de minces

pellicules

^de

cellophane

^{ou de}

cellulọd;

^{enfin elles}

ionisent faiblement les gaz ; elles ^ne

peuvent

^{donc se} situer que dans la

région

^{s’étendant}

le l’ultraviolet extrême aux rayons X ^mous. Nous fixerons

plus

loin la valeur de leur

longueur

^{d’onde en}

précisant

^{le mécanisme} de l’émission de ces rayons y ^{d’un nouveau} genre.

2. Action sur l’électromètre. ^- Le

rayonnement qu’il s’agit

^{d’étudier est} très peu

ionisant,

^{aussi les}

expériences électrométriques

sont-elles délicates.

i. Conditions

expérimentales. -

L’électromètre

employé donne,

pour ^un

volt,

^une

déviation de 1000 divisions sur une échelle

placée

^à

1,50

m ; ^sa

capacité

^{est de}

quelques

centimètres.

La durée des mesures est souvent de

plusieurs minutes, parfois

^de

près

^d’une

heure, il [Ỵaut

donc, ^au moyen d’un

dispositif

^{facile à}

imaginer,

maintenir l’une des

paires

^de

quadrants

isolée du sol sans

perte

de courant dans l’électroaimant

interrupteur.

^En

outre,

il est nécessaire de

placer

l’électromètre et les

appareils

utilisés dans une salle peu éclairée et à

température

suffisamment constante,

l’aiguille

de l’électromètre

suspendue

^{à un fil}

assez

long, joue

^en effet le rơle de

radioscope

et des variations de

température,

^se

produi-

sant

pendant

la durée d’une

opération,

^se traduisent par des

déplacements

^{du zéro}

qui peuvent

^être

gênants.

Pour la même

raison,

le miroir de l’électromètre n’est éclairé que

pendant

^le

temps

nécessaire aux lectures.

Les

expériences

^{ont été conduites de}

plusieurs manières,

^nous

n’indiquerons

ici que la

plus simple :

la lame L du corps étudié est introduite entre les armatures CC’ d’un conden-

81 sateur

plan ;

^{celui-ci est}

placé

^{dans une}

enveloppe métallique

^en communication avec le sol ;

ses armatures sont distantes de 1 cm environ et le volume de

l’enveloppe

^{est assez réduit}

pour que les effets dus à l’ionisation

spontanée

^soient faibles. Une armature C est reliée à l’une des

paires

^de

quadrants

^de l’électromètre, l’autre C’

portée

^{à un}

potentiel

^variable à volonté au moyen ^d’une batterie de

petits

accumulateurs B

(figure 10).

Fig. lU.

Si le corps L était suffisamment conduc teur, ^ce

qui

^est

parfois

^{le cas} de certaines feuilles de

papier,

^son introduction entre les armatures du condensateur CC’ ne serait suivie d’aucune

perturbation,

^{et il suffirait de}

déterminer,

^sans

précaution spéciale,

les courants d’ionisation

produits

^entre les armatures. Mais nous avons vu que les corps qui s’activent le mieux sont des isolants ou de très mauvais conducteurs, ^dont l’introduction entre les armatures est

accompagnée

^de

phénomènes

d’influence: d*autre

part,

^ces isolants soumis à l’action des

cellules, acquièrent

^une

charge électrique

^notable

qu’ils perdent

ensuite très lentement.

Aussi l’introduction de L dans

l’appareil

est-elle presque

toujours

^{suivie de}

perturbations qui masquent

^les

déplacements

^de

l’aiguille

^dus à l’ionisation des gaz. On se met à l’abri de ces

perturbations

^en

enveloppant

L, ^{avant son} introduction, d’une toile

métallique

à fine

maille ;

les déviations

électrométriques

^{observées sont alors}

uniquement

^{dues à}

l’ionisation des gaz environnant la

grille métallique.

^{On s’assure} d’ailleurs que l’introduc- tion de la lame

L, enveloppée

^{de la toile}

métallique,

^{n’amène aucune}

perturbation,

^{ni avant}

son

activation,

ⁿⁱ

quelques jours après.

2. Résultats des

expériences.

^{- Le}

champ

étant nul entre les armatures CC’ du

condensateur,

^on y introduit ^une lame

diélectrique quelconque ;

^en

général

^ce

diélectrique possède

^{une certaine}

charge qu’il perd

lentement et

qn’on peut

^{suivre à}

l"électromètre ;

au bout de

quelques heures,

^cette

charge

^{initiale a}

complètement disparu.

On

place

alors la lame revenue à l’état neutre sous l’électrode

grille

^{d’une cellule en}

fonctionnement ; quand

^on

reporte

^{la lame entre les armatures CC’ on trouve}

qu’elle possède

^{une forte}

charge électrique

^{dont le}

signe dépend

^{du sens de} la tension

appliquée

à la cellule. Si le

pôle +

de la machine est à l’électrode

supérieure

^{et le}

pôle

^{- à l’élec-}

trode

grille

^la

charge

^est

positive,

^{dans le cas} contraire elle est

négative.

Par

exemple,

^{une lame de}

paraffine

^{de 2 mm}

d’épaisseur,

^{coulée sur une lame de}

laiton,

^est

placée pendant

^un

quart

^{d’heure sous} l’électrode

grille

^d’une cellule que traverse un courant de

0,80

^{mA sous une tension} de 3 000 volts et

dirigé

^{de haut en}

bas;

portée

^{dans ie}

condensateur,

elle donne en fonction du

temps

les courants

positifs

^{suivants :}

82

L’apparition

^{de ces}

charges positives

^ou

négatives s’explique

facilement : nous avons

indiqué

antérieurement que,

lorsqu’une

^cellule

fonctionne,

il y a, ^en

plus

de l’émission de radiations très

absorbables, projection

^de

charges électriques

^{dont le}

signe dépend

^du

sens de la tension

appliquée;

^ces

charges

^{viennent se fixer sur} l’isolant soumis à l’activa-

tion ;

par suite de la mauvaise conductibilité de la

substance,

^elles

disparaissent

^lentement

et font dévier

l’aiguille

^de

l’électromètre;

^elles

masquent

les effets de l’ionisation _{que le} corps activé

produit

^dans le milieu environnant.

2. Une lame

diélectrique

^est

enveloppée

d’une toile

métallique, puis

introduite entre les armatures du condensateur

CC’ ;

-, ^on constate

qu’il n’y

^a pas de

perturbation

et quel

l’établissement,

^la

suppression

^{ou le} renversement du

cl amp

^{entre CC’} n’est suivie d’aucun effet

perturbateur

^sur l’électromètre..

On active ensuite la

lame; quand

^on l’introduit à _nouveau,

enveloppée

^{de la}

grille,

entre les armatures du

condensateur,

^{on observe un courant dont le sens} et l’intensité

dépendent

^du

champ

existant entre CC’. Par

exemple,

^une feuille de

papier,

activée pen- dant une demi-heure par ^une cellule que traverse ^un courant de

0,85

^{mA sous une tension}

de a3 000

volts,

^{donne, en} fonction du

temps,

^{les courants} d’ionisation suivants.

Il y ^a excès de

charges positives

^extraites.

L’intensité des courants d’ionisation

produits

^diminue

rapidement ;

^{au bout de}

quelques

^{heures, elle est}

trop

faible pour que l’on

puisse

affirmer que les déviations élec-

trométriques qui

^lui

correspondent

^{ne sont} pas dues à des effets

perturbateurs.

En _somme, au bout de

quelque temps,

^l’action ionisante des radiations émises est deve-

nue

pratiquement nulle,

tandis que l’action ^sur la

plaque

sensible subsiste encore très nette.

Il semble que le corps radioactivé n’émet pas ^au début les mêmes radiations

qu’à

^{la fin :}

les

premières

^se

rapprochant

des rayons X mous, les dernières de l’ultra-violet extrême.

3. Discussion des résultats. ^- En

portant

^en abscisses les

temps

^{au bout}

desquels

sont faites les lectures et en ordonnées les intensités de courant

correspondantes,

^on

obtient la courbe de désactivation du corps

radioactivé ;

^{aux valeurs}

précédentes

^corres-

pondent

les courbes de la

figure

^lL.

La courbe 1

représente

^les variations des

charges

^extraites

positives ;

^son

équation

est la suivante :

l’intensité I étant

exprimée

^en unités arbitraires et le

temps t

^en minutes. ’ ^*

83

Tout se passe donc ^comme si la feuille de

papier, après

^son

activation,

contenait deux substances

radioactives;

l’une dont la constante serait

0,14,

^l’autre

correspondant

^{à une}

constante radioactive de

0,006.

^{A la}

première correspond

^une vie moyenne de

cinq minutes,

à la deuxième une vie moyenne voisine de deux heures

(115 minutes).

Fig.11

L’activité des feuilles excitées

comprend

^deux

phases :

^{dans les}

premières

^minutes

qui

suivent laradioactivation c’est l’élément de constante

o,1 ~ qui prédomine, produisant

^des

impressions photographiques

^{et des} effets d’ionisation

marqués;

^{dans les dernières}

heures le deuxième seul se fait sentir ne

produisant plus

que des

impressions photogra- phiques,

^les effets d’ionisation étant

insignifiants.

Les radiations émises dans la pre- mière

phase

^se

rapprochent

des rayons

X,

dans la deuxième au contraire elles sont

plus proches

^de l’ultraviolet.

Pour un corps donné ^et dans des conditions

physiques déterminées, l’expérience

^donne

à peu

près

la même valeur pour les constantes radioactives et par

conséquent

pour la vie moyenne des substances

activées ;

^{il ne faudrait}

cependant

pas considérer ^ces valeurs comme

des constantes

caractéristiques

des atomes

intéressés,

^elles

dépendent,

^en

effet,

^{des condi-}

tions de

l’expérience.

^{Nous avons}

déjà indiqué

que la conductibilité

électrique (par

^consé-

quent

les liaisons

chimiques) joue

^{un rơle}

essentiel ;

nous avons vu aussi

qu’une

augmen- tation de

température

accroỵt l’activité du corps excité mais diminue la durée de

celle-ci,

par

conséquent,

la vie moyenne de la substance radioactivée. Il ^est facile de montrer que la

pression

^de

l’atmosphère

environnant le corps activé ^{exerce une} influence sur la vie moyenne de

celui-ci,

il suffit pour cela de faire

l’expérience

suivante : on

prend

^{une feuille}

de

papier préalablement

radioactivée et on la divise en deux

parties,

^{l’une A est}

placée

dans un

récipient

^{ó l’on}

peut

^{faire un vide}

cathodique

^et la maintenir

pendant

^{24 heures}

ou

davantage,

^{l’autre B est} laissée dans les conditions ordinaires de

pression;

^{au bout de}

1il4 heures on

juxtapose

^{les deux}

parties

^{A et B et on les}

place

au-dessus d’une

plaque pho-

tographiflue,

^{comme on l’a}

déjà

fait pour

l’expérience correspondant

^au cliché 2 de la