CHAPITRE PREMIER

Spectre magnétique des rayons £ du radium B + C.

Aperçu historique. — Les rayons & du radium B + C ont été étudiés par la méthode du spectre magnétique par de nombreux auteurs. Parmi ceux-ci, il convient de citer tout d’abord Hahn, Bæyer, Meitner (‘) qui, avec l'appareil à déviation directe, précédemment cité, trouvèrent quelques-uns des principaux groupes de rayons £ émis par le radium B + C. Presque simultanément Danysz (?), à l’aide d’un appareil à foyer employé tantôt suivant le mode usuel, tantôt avec une fente rétrécie et les plaques photographiques mises parallèlement aux trajectoires des rayons, inscrivant directement les circonférences, décela de très nombreux groupes de rayons $ du radium B + C jusqu’à des vitesses très élevées, el ‘obtint de très beaux clichés, notamment pour les trois groupes lents très forts du radium B de HR — 1938, HR = 1677 et HR — 1410. Vers la même époque Rutherford et Robinson ($), par la méthode focale habituelle, firent une étude très complète des rayons du radium B et du radium C. Les travaux les plus récents et les plus complets sur ce sujet sont ceux d'Ellis et Skinner pour les rayons 8 du radium B et d’Ellis, pour ceux du radium C. Ellis et Skin-

(!) Han, Bæver, MerreR, le résumé de leur article se trouve dans le journal Ze Radium, 1912, p. 50. Phys. Zlsch., t. XII, 264, 1912. Phys. Zisch., t. XII, 273, 378, 1099, 1911.

(?) Voir Danysz, thèse de doctorat.

() Ruruerrorn et Roginson, Philosophical Mag., vol. XXVI, P: 717» 1913.

‘ ner, employant un appareil à foyer possédant un grand pouvoir dispersif, donnèrent pour le radium B une liste très complète et très exacte des groupes de lignes depuis HR — 661 Jusqu'à HR — 2 480 (1). Ils donnèrent une analyse très complète de ces divers groupes de lignes et déduisirent de ce spectre naturel l'existence de plusieurs groupes de rayons y, dont principalement trois groupes très intenses et un plus faible, comme produisant l'émission principale des lignes de rayons £.

De cette série de rayons £, Ellis et Skinner déduisirent

pour l’atome du radium B une série de niveaux nucléaires s’élevant jusqu’à l'énergie de 531.000 volts. . Dans ce même travail, Ellis et Skinner étudièrent aussi les rayons £ lents du radium C. Un peu plus tard Ellis (?) reprit l'étude complète de ces rayons et donna pour ceux-ci une liste de 58 lignes depuis HR — 1 379 jusqu’à HR — 10020, avec la ligne très forte HR — 2980. Ellis déduisit de ces groupes de lignes l'existence de nombreux groupes de rayons y ainsi qu'un schéma de niveaux d'énergies nucléaires s'élevant jusqu’à l'énergie de 2.216.000 volts pour l'atome du radium C. | 3

Par la méthode photoélectrique des spectres magnétiques des rayons £ excités par les rayons y dans différents radiateurs métalliques, Ellis put vérifier l'existence de plusieurs de ces rayons y du radium B et du radium C (?).

Thibaud, par cette même méthode photoélectrique put faire une vérification très complète de l'existence de la plupart de ces rayons y jusqu’à des énergies dépassant 2.000.000 volts (1).

(1) Proceedings Roy. Soc., séries A, vol. CV, février 1924, 100:

: (2) Ezus. Les groupes de haute énergie dans le spectre magnétique des rayons du radium C. Proceeding Cambridge Phil. Soc., DASNI2T, 1022 () Ecus. Proc. Roy. Soc., séries À, vol. XCIX, p. 261, 1921. (*) Trisaup. Thèse de doctorat, p. 71.

Thibaud employait un spectrographe doué d’un très grand pouvoir dispersif.

Pour être complet, il faut mentionner aussi que la vérification de l'existence de plusieurs de ces rayons y du radium B et du radium C a pu être faite directement par la méthode de la diffraction cristalline, tout d’abord par Rutherford et Andrade, puis par Thibaud (f) et tout récemment par Frilley (°).

A la même époque que leur travail sur le spectre naturel des rayons £ du radium B et du radium C cité plus haut, Ellis et Skinner firent une détermination de la valeur absolue des trois lignes fortes du radium B de HR — 1 938, HR = 1677 et HR — 1 410 (#). Cette détermination très exacte fut très utile pour permettre dans les spectres magnétiques l'étalonnage précis de certaines lignes par ces trois lignes très fortes.

Je mentionnerai encore que, récemment, Black a publié un intéressant travail sur la radiation très lente du radium B et

du radium C (‘).

Rayons £ lents et de vitesse moyenne du radium B + C.

Dispositif expérimental. Sources radioactives. — J'ai repris l'étude de l’ensemble du spectre des rayons £ du radium B + C.

J'ai employé, pour l’étude de ce spectre les deux appareils à déviation directe décrits précédemment. L'appareil à déviation directe de grandes dimensions s'est montré très utile ici, car J'ai pu disposer de sources radioactives très fortes. Ces

(1) Trisaun. Thèse de doctorat, p. 76.

(?) Frizcey. Thèse de doctorat.

(*) Euus et Srinner. Proc. Roy. Soc., January 1, 1924, p. 60, Lond. 105.

(*) Back. Proceedings Roy. Soc., Lond. 109, 166, 1925.

sources, constituées par des ampoules de verre aux parois très minces, contenant une forte quantité de radon, étaient préparées par D. K. Yovanovitch, suivant une technique mise au point par lui, analogue à celle utilisée par Danysz et décrite dans sa thèse de doctorat.

Les ampoules à parois très minces étaient obtenues en étirant des tubes de verre à l’intérieur d’un large tube cylindrique de quartz chauffé au rouge par une flamme extérieure. On arrive à réaliser ainsi des tubes de très petit diamètre extérieur (0,2 à 0,3 mm.) et qui peuvent atteindre moins de 1/100 de mm. comme épaisseur des parois. Ces tubes sont soudés sur un appareil à extraction de radon. Le gaz actif, après purification, est finalement refoulé et condensé dans le tube qui, fermé à la flamme, a une longueur totale de 5 à 6 cm. Pour donner aux ampoules la longueur finalement utilisée dans les appareils, soit 10 à 12 mm. environ, la portion du tube qui devait constituer la source était trempée dans l’air liquide qui condensait le radon dans cette partie inférieure. Le tube était alors coupé et fermé par une flamme très petite, à la longueur voulue. Cette dernière partie de l'opération est extrêmement délicate avec des parois de verre aussi minces. Si le passage de la flamme n’est pas fait très rapidement, toute la paroi du tube s’échauffe et fond d’un seul coup.

Les sources radioactives ainsi obtenues étaient très intenses ; de l’ordre de 80 à 120 millicuries. Le champ magnétique était produit, lors de l'emploi du grand appareil à déviation directe, par les deux cadres de Helmholtz. Les courants employés variaient entre 4 et g ampères ce qui correspondait à des champs compris entre 50 et 120 gauss. Le petit appareil à déviation directe ne fut guère employé que pour la recherche des rayons £ très rapides. J'ai utilisé aussi l’appareil à foyer en aluminium précédemment décrit et j'ai pu obtenir avec cet appareil un ou deux beaux clichés des rayons 8

du radium B + C.

Il est bon de noter que seuls les rayons 6 de vitesses supérieures à — 0,5 pouvaient passer à travers les parois de l’'ampoule.

L'étalonnage du champ magnétique était fait en prenant comme base la raie très forte de Ra B de HR — 1938, mesurée avec une haute précision par Ellis et Skinner. Toutes les expériences étaient faites dans un vide de l’ordre de 1/100t de millimètre suffisant pour éviter la dispersion des

rayons f.

Intensité relative des raies et du fond continu. — L'aspect général d'ensemble du spectre des rayons £ du Ra B + C est très intéressant par la répartition qu’il montre des différentes intensités des groupes de raies et du fond continu (voir planche r, cliché 1). as

Sur les clichés originaux obtenus à l’aide du grand appareil à déviation directe, la partie principale du rayonnement se manifeste par un fond continu qui commence à se manifester vers HR — 11000, c’est-à-dire vers 2 800 000 volts. Il augmente lentement d'intensité vers les régions correspondant à de plus faibles vitesses jusqu’à un maximum mal délimité, situé entre 4ooooo et 300000 volts. Il décroît ensuite lentement et persiste encore au-dessous de 150 000 volts (1). Sur ce fond continu se détachent les différentes lignes produites par le radium C, qui apparaissent relativement faibles en raison de cette superposition.

Dans les régions correspondant aux faibles vitesses du spectre apparaissent, beaucoup plus fortement marquées, les lignes du radium B. Les trois lignes le plus fortement marquées du radium B apparaissent avec une remarquable intensité sur les clichés. Il est très intéressant de constater

() Sur mes clichés, il est difficile d’assigner une limite inférieure très précise à ce fond continu puisque comme je l’ai déjà dit, les rayons de vitesse inférieure à 8 — 0,5 sont supprimés par les parois de verre de l’ampoule de radon.

que la raie HR — 2 930, la plus forte du spectre naturel du radium C apparaît avec une intensité beaucoup moindre que les raies très intenses HR — 1938, 1677 et 1410 du. radium B, alors que dans les spectres photoélectriques, les -raies secondaires dues au rayon y de 610 000 volts qui produit dans le spectre naturel la raie HR — 2 980, sont considérablement plus fortes que les autres raies obtenues par voie secondaire, notamment celles dues aux rayons y du Ra B.

- Ceci est une illustration intéressante d’un fait déjà men- tionné et exposé par Thibaud dans sa thèse et dans un article du Journal de Physique. La probabilité de transformation d’une radiation électro-magnétique en rayonnements £ est globalement plus grande dans le cas où la transformation se fait dans l’atome émetteur lui-même, que dans le cas d’un atome quelconque, et, de plus, les probabilités respectives de transformations de rayons y monochromatiques sont différentes dans ces deux cas (!).

Pour montrer les différences relatives d’intensités des spectres naturels et des spectres photoélectriques, superposons sur la même figure, le spectre naturel des raies fortes du radium B obtenues avec l'appareil à foyer à l’aide d’une ampoule mince de radon, et le spectre photoélectrique dans le même domaine de vitesse obtenu en introduisant la même ampoule de radon dans un mince tube de plomb à parois de o mm. 3 (voir planche I, clichés 2 et 3).

On remarque sur cette figure que les lignes secondaires du plomb sont beaucoup plus faibles que les lignes correspondantes du spectre naturel.

(’) Dans deux publications précédentes, aux Comples rendus et au Journal de Physique, juin 1927, pp. 282 et 283, j'avais donné pour cette tête de bande la valeur HR — 10 700. J'ai pu depuis mesurer à nouveau très exactement quelques , clichés obtenus au grand appareil à déviation directe; ces clichés m'ont donné pour cette tête de bande la valeur un peu plus élevée de HR = 11 000.

Ralentissement des rayons £ par les parois de verre des ampoules de radon. — Les rayons £ subissent un léger ralentissement en traversant les parois de verre des ampoules de radon que j'ai utilisées. Ces ampoules ayant, des parois de verre très minces, de l’ordre de 1/100° à 2/100° de millimètre d'épaisseur, le ralentissementet la perte d'énergie subis par les rayons du Ra B + C sont peu importants. J'ai exposé l'étude complète du ralentissement des rayons £ par la matière dans la troisième partie de ce travail. Constatons seulement ici, comme provenant d’un très petit ralentissement, le léger écart systématique des valeurs de HR de quelques lignes fortes avec les valeurs correspondantes d’Ellis (voir tableau |.