H. BECQUEREL. — PHOSPHORESCENCE PAR LE RADIUM

RECHERCHES SUR LES PHÉNOBIÈNES DE PHOSPHORESCENCE PRODUITS PAR LE RAYONNEMENT DU RADUni;

Par M. Henri BECQUEREL.

On sait qu'après avoir découvert et préparé des substances radioactives dont le rayonnement est considérablement plus intense que celui de TuraniumM. et M""® Curie ont reconnu, les premiers, que ce rayonnement excitait la fluorescence du platinocyanure de baryum. M. et M"* Curie ayant eu l'obligeance de mettre à ma disposition quelques miUigrammes de chlorure de baryum radifère extrêmement actif, j'ai pu étudier l'action du rayonnement de cette matière sur diverses substances phosphorescentes.

Ces substances ont été celles qui ont servi autrefois aux travaux de mon père, et plus tard aux miens. Je citerai notamment diverses préparations de sulfures de calcium et de strontium, très lumineuses sous l'action de la lumière, des minéraux, tels qu'un rubis, un diamant, une variété de spath calcaire manganésifère, <livers échantillons de fluorine, et de la blende hexagonale très phosphorescente préparée par M. H. Sainte-Claire Deville. Ces substances étaient pour la plupart réduites en poudre et collées sur des feuilles très minces de mica.

Lorsqu'on se place dans l'obscurité, et qu'on approche ces substances à quelques miUimètrés de distance du corps radiant, en évitant l'interposition de toute autre matière que l'air, on reconnaît que la plupart deviennent lumineuses. Celles dont le spectre d'excitation {*) est formé de rayons lumineux, telles que le rubis et le spath calcaire précités, ne deviennent pas phosphorescentes. Au contraire, celles des substances qui s'illuminent dans les rayons ultraviolets, ou sous l'influence des rayons Rônlgen, deviennent généralement lumineuses sous l'influence du rayonnement du radium.

On observe cependant des différences profondes dans les effets de ces deux rayonnements. Ainsi l'échantillon de diamant qui a servi dans ces expériences, et qui est vivement lumineux sous l'action du radium, ne devient pas lumineux avec le rayonnement du tube focus que j'ai employé, en l'entourant d'un papier noir. Le sulfate double d'uranium et de potassium est plus lumineux que la blende hexagonale, sous l'influence des rayons X ; il l'est moins avec le radium ;

(») Voir, en particulier, Comptes Rendus, t. LXIX, p. 994 ; 1869. J. de Phys,, 3« série, t. IX. (Février 1900.) 5

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le sulfure de strontium lumineux vert est vivement excité par les deux rayonnements ; le sulfure de calcium lumineux bleu, au bismuth, est à peine excité par les rayons X, alors qu'il devient lumineux lorsqu'on rapproche du sel radifère. Je me borne à ces exemples que Ton pourrait multiplier.

Afin d'avoir des données plus précises sur les intensités relatives des effets lumineux ainsi observés, j'ai établi la disposition photométrique suivante : le chlorure de baryum radifère est placé sur un support mobile, muni d'une vis micrométrique qui lui permet de s'abaisser ou de s'élever de hauteurs connues ; au dessus est disposée, sur un support fixe, la substance phosphorescente, collée sur une lame de mica ou de verre, la face tournée du côté de la matière active. A côté de la substance phosphorescente étudiée, on projette par réflexion, sur une bande de papier blanc, l'image d'une source lumineuse d'intensité constante, obtenue au travers d'une lentille munie d'un diaphragme variable, à œil de chat ; en faisant varier la surface de l'ouverture, on fait varier l'intensité de l'image proportionnellement à cette surface, et l'on mesure cette intensité après l'avoir rendue autant que possible égale à celle de la substance phosphorescente. La source lumineuse était un petit rectangle de verre dépoli, éclairé soit par une lampe Carcel, soit par un bec Auer. Des verres colorés permettaient de donner à l'image une teinte voisine de celle des lueurs phosphorescentes.

En plaçant diverses substances à 6 millimètres environ au-dessus de la matière active, on a eu pour les intensités relatives les nombres suivants :

loleusilé ^^^^^

au travers sans écran du papier noir

Blende hexagonale 13,36 0,04

Platinocyanure de baryum 1 ,99 0,05

Diamant 1,14 0,01

Sulfate double d'uranium et de potassium.. . . 1,00 0,31

Fluorure de calcium (chlorophane verte).... 0,30 0,02

Ces nombres ne sont pas des valeurs caractérisant d'une manière absolue les substances dénommées ; ils sont relatifs aux surfaces phosphorescentes tels qu'elles ont été préparées; l'intensité varie avec la densité de la couche pulvérulente.

On a fait ensuite mouvoir la vis micrométrique du support de manière à éloigner la matière active à diverses distances de la subs-

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tance phosphorescente. Afin d'éliminer la lumière émise par la matière active eUe-même, la substance phosphorescente étudiée reposait sur une feuille mince d'aluminium battu, repliée en double sur elle-même. Dans ces conditions on a obtenu, pour TeiTet produit par les radiations qui traversent la double feuille d'aluminium, les intensités suivantes :

Salfate double Platinoeymnure d'uraniiiin et de poUssium

DitUoces de baryam Diamant ^ ^m

d rf-3 I I d i d-'i

il,5 0,299 0,262 0,262 10,8 0,267 0,268

On voit par ces nombres que l'intensité varie un peu plus vite que la raison inverse du carré de la distance à la matière active, ce qui indique une absorption par Tair. Cette absorption est différente pour le rayonnement particulier qui excite chaque substance.

Le support fixe était disposé de façon qu'on pût interposer entre la source radiante et les corps phosphorescents des écrans de diverse nature. On constate alors que les mêmes écrans affaiblissent très inégalement la phosphorescence des diverses substances.

La dernière colonne du premier tableau ci-dessus indique l'intensité de la phosphorescence des diverses substances lorsque les rayons qui les excitent ont traversé une feuille de papier noir. Parmi les séries de mesures obtenues, je citerai la suivante, pour laquelle les substances phosphorescentes étaient à 6 millimètres environ au-dessus de la matière active et reposaient soit sur une feuille double d'aluminium battu, soit sur une feuille de papier noir. L'intensité de la phosphorescence au travers du premier écran (alumium ou papier noir) est prise comme unité pour chaque substance.

Sulfate double d'uranium Au Iravera de l'alumiDiuin et de potassium

au travers

lècna» Platioo-

II1W -^-^^^^^^ ^— -~ Blende cyanure

Nature Epaisseur hexagonale Diamant de baryum

Aluminium battu. FeuiUe double 0,914 0,966 0,853

Mica 0»»,025 0,0756 0,0289 0,0784

Papier noir 0 068 0,0384 0,0108 0,0713

Aluminium 0 098 0,0275 0,0055 0,0561

Verre 0 140 0,0263 0,0046 0,0445

Ébonite 0 738 » 0,0009 0,0137

Juivre 0 090 0,0148 0,0000 0,013

de

du

Pulumi-

papier

nium

noir

Ce tableau, ainsi que d'autres analogues que j'ai pu dresser, montre une absorption relative inégale, par un même écran, du rayonnement qui excite la phosphorescence des diverses substances. On peut interpréter ce résultat en admettant que chaque substance est excitée par un rayonnement particulier, comme cela se produit avec les rayons lumineux, et Ton en conclut que le rayonnement de la source radiante se compose de rayonnements de diverses natures, caractérisés par leur absorption et analogues aux radiations de diverses longueurs d'onde d'un faisceau de lumière blanche.

Parmi les effets de phosphorescence observés, un des plus curieux est la persistance considérable de la phosphorescence excitée par le radium dans certains minéraux, et en particulier dans la fluorine. La phosphorescence de la fluorine reste observable pendant plus de vingt-quatre heures après que l'influence du radium a cessé.

Les divers échantillons de fluorine que j'ai réunis autrefois pour mes recherches sont des corps qui, exposés à la lumière du jour ou au soleil, puis examinés dans une chambre noire, sont faiblement phosphorescents. Si on les expose à la lumière de l'arc électrique, ils deviennent beaucoup plus lumineux et conservent une phosphorescence appréciable pendant des heures entières. Le même effet est encore produit lorsqu'on fait éclater très près de la fluorine la décharge d'une bouteille de Leyde. 11 est très remarquable que le rayonnement du radium produise un effet presque aussi intense.

On doit rapprocher ce phénomène de celui qui a été observé par M. Crookes, puis par mon père (^), sous l'influence des rayons cathodiques, dans un tube à gaz raréflé ; la persistance de matières qui s'éteignent assez lentement dans le phosphoroscope est considérablement augmentée ; la phosphorescence des substances qui s'éteignent très vite, comme les sels d'urane ou les platinocyanures, ne présente pas de persistance observable autrement qu'au phosphoroscope. Dans les expériences précitées, mon père avait reconnu que le spath-fluor blanc se colore rapidement en violet sous l'influence des rayons cathodiques; le même effet avait été observé, en 1832, par M. Perseal(^), sous l'influence de l'étincelle électrique. Le rayonnement du radium ne m'a encore rien montré de semblable au travers de la feuille de mica qui supportait les fragments de fluorine influencés.

(ï) Comptes rendus, t. CLI, p. 205 ; 1885.

(2) Ann. de Chim. et de Phys., t. XLIX, p. 337 et 346; 1832.