CHAPITRE IV

CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES SUR LES RAYONS X

Depuis la découverte deRontgen, tant de travaux se sont accumulés, tant de théories ont été émises, que bien des personnes, suivant avec intérêt le mouvement des idées physiques, se perdent un peu au milieu d'une confusion plus apparente que réelle.

On entend parler de rayons X proprement dits, de rayons secondaires de M. Sagnac, de radiations émises spontanément par les matières radio-actives, rayons de Becquerel et de Curie, qui se divisent eux-mêmes en deux classes suivant qu'ils sont ou non déviables par l’aimant. On discute aussi sur les rayons cathodiques ordinaires, les rayons-canal de Goldstein, les rayons de Lénard qui sortent de l’ampoule de Crookes par une mince cloison en aluminium, les rayons émis par certains corps, comme une lame de zinc, sous l'influence de la lumière ultra-violette, etc. Cette énumération, bien incomplète du reste, parait quelque peu effrayante.

En réalité, dit M. Lucien Poincaré dans la Revue annuelle de physique publiée dans la Revue générale des sciences pures et appliquées , aujourd’hui, comme au lendemain de la découverte de Rontgen, on peut dire que Ton connaît actuellement deux classes de radiations nouvelles et deux seulement : dans l’une se rangent les rayons X, dans l’autre les rayons cathodiques ;

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entre les deux des différences fondamentales subsistent, qui ne permettent de supprimer la distinction qu’au prix d’hypothèses par trop hardies ; mais, en revanche, tous les autres rayonnements étudiés dans ces dernières années viennent se placer aisément dans l’une ou dans l’autre de ces catégories.

Les rayons cathodiques, que nous avons déjà signalés et dont nous reparlerons forcément au cours de ce chapitre, puisqu’ils engendrent les rayons Rôntgen, ne nous occuperont pas spécialement ici.

Voyons par contre rapidement quelques-unes des principales propriétés générales des rayons X ; nous ferons de larges emprunts au Traité de radiologie médicale , publié sous la direction du professeur Bouchard.

Origine des rayons X. — Un point important pour le radiothérapeute est de savoir d’où émanent les rayons X qu’émet une ampoule ?

J. Perrin et d’autres ont constaté que partout où les rayons cathodiques frappent un corps quelconque, il y a production de rayons X. Ce sont donc les rayons cathodiques qui engendrent les rayons de Rôntgen.

Les rayons cathodiques sont produits par les décharges électriques à l’intérieur du tube à air raréfié. M. Tommassin a expliqué ainsi leur formation :

« Le flux électrique, qui part de l’anode pour se propager dans l’air raréfié du tube, suit les lignes de force, formant luimême ses propres conducteurs, qui consistent en alignements polarisés de matière radiante, comme cela a lieu dans la production du fantôme électrique par les poudres conductrices dans les liquides diélectriques, où l’on observe des projections en jets de particule.

« Ce flux étant oscillant donne lieu à une destruction périodique des contacts, laquelle produit des vibrations qui deviennent visibles sous forme de luminescence. Dans le champ, ces

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alignements vont embrasser de tous les côtés le miroir cathodique, mais leur faisceau plus dense frappe la face concave en regard, laquelle se réchauffe davantage où les points d’arrivée sont plus nombreux. Cet échauffement augmente la raréfaction à proximité de la surface cathodique et donne lieu à l’espace obscur de Hittorf, ce qui explique l’accroissement de cet espace de nature interférentielle lorsque l’action est plus intense. »

On constate que la quantité des rayons X émis augmente avec celle des rayons cathodiques qui frappent l'obstacle matériel. La nature de cet obstacle a du reste une influence notable. Les métaux lourds émettent plus de radiations Rôntgen que le verre. Le platine est, parmi ces métaux, celui qui convient le mieux, non seulement parce qu’il est celui qui émet le plus de rayons X, mais encore parce que sa résistance aux températures élevées l’empèche de se détériorer.

Dans les tubes employés actuellement, les rayons X prennent naissance sur une lame de platine [lame focus) placée au point de concours (foyer) des rayons cathodiques émanés d’une cathode concave. Seuls des rayons cathodiques diffusés latéralement par la lame focus arrivent jusqu’au verre de l’ampoule. Celui-ci devient fluorescent (en vert) sousl’action des rayons cathodiques diffusés, arrête ces rayons et livre passage, en les affaiblissant, aux rayons X issus de la même lame focus. Les rayons cathodiques diffusés en rencontrant la paroi du verre se transforment en rayons de Rontgen ; mais, comme ils sont en petite quantité, réchauffement qu’ils produisent ne risque pas de détériorer l’ampoule. La lame focus peut rougir sans danger, et l'intensité peut être impunément augmentée. La lame focus n’émet des rayons que par une région de sa surface d'autant plus petite que le faisceau cathodique converge plus exactement sur elle. Cette émission a lieu en tous sens jusque dans le plan de la lame focus et provoque, grâce aux rayons cathodiques émis en même temps, l'illumination du verre du tube dans la région correspondante.

BELOT

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L’émission des rayons X suit une loi toute différente de la diffusion de la lumière sur une surface dépolie. Gouy, le premier, Rôntgen ensuite, ont reconnu que l’intensité du rayonnement est presque uniforme en tous sens ; elle s’affaiblit seulement pour les directions d’émission très rasante. Par exemple, les rayons X inclinés sur la surface de la lame focus jusqu’à faire avec cette surface un angle de 6° seulement, ont la moitié de l’intensité des rayons X émis, dans les mêmes conditions, normalement à la lame focus.

Il faudra donc, en radiothérapie, utiliser de préférence les rayons X émis au voisinage du plan d’incidence à angle droit des rayons cathodiques directs, c’est-à-dire autour de la direction dans laquelle se réfléchiraient des rayons lumineux arrivant sur la lame focus suivant l’axe du faisceau cathodique.

Propriétés des rayons X. — La découverte même des rayons X fut la conséquence d’une de leurs propriétés. C’est en approchant d’une boite opaque, dans laquelle fonctionnait un tube de Crookes, un écran recouvert de platino-cyanure de baryum, que le professeur Rontgen vit celui-ci devenir luminescent, à peu près comme s’il recevait des rayons lumineux invisibles ultraviolets. De même aussi une plaque photographique était impressionnée par ces radiations nouvelles.

En interposant un objet entre l’ampoule et l’écran fluorescent, on aperçoit sur l’écran luminescent une ombre de l’objet, ombre dont l’intensité varie suivant la nature de la substance qui forme l’objet. L’ampoule cathodique, l’objet et son ombre sont en ligne droite ; on peut donc bien dire que l’ampoule cathodique émet des rayons.

Si, sur le trajet des rayons qui donnent la silhouette d’un objet, on place un autre objet, la silhouette demeure encore visible; elle est assombrie, mais demeure visible tant que le second objet n’est pas trop épais. En général, elle n’est ni déplacée ni déformée. C’est donc dire, au moins approximativement, que les

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rayons X ne se réfractent pas. Grâce à cette propagation rectiligne au travers des corps les plus divers, les rayons X projettent la silhouette d’un corps sous lamême forme que si ce corps était isolé dans l’espace.

Les rayons X ne se réfléchissent pas sensiblement à la surface des corps, et s’ils s’y diffusent, ce doit être en assez faible proportion.

A côté de ces deux propriétés, les rayons X en possèdent une autre très importante : ils déchargent rapidement et complètement les corps électrisés soit positivement, soit négativement.

Les métaux n’ont pas pour eux l’opacité presque absolue qu’ils ont pour la lumière. Les métaux très lourds sont les moins transparents, quoique cependant, sous des épaisseurs minimes, ils arrivent à être traversés par des rayons très pénétrants, c’està-dire produits par une ampoule où le vide est poussé assez loin.

Le verre, très transparent aux rayons lumineux, l’est moins, sous une certaine épaisseur, aux rayons X; il les absorbe facilement. Cette absorption se montre, du reste, indépendante de la structure cristalline de la matière.

Les éléments les plus absorbants sont, le plus souvent, ceux qui ont un gros poids atomique (éléments ordinairement lourds); les éléments les plus transparents sont ceux qui ont un faible poids atomique (éléments souvenl légers).

On peut donc dire qu'en général la transparence d’un corps aux rayons X est en raison inverse de son poids atomique.

Les rayons X ne sont ordinairement pas visibles pour notre oeil. Cependant, avec des rayons très pénétrants, un observateur peut avoir une lueur générale, dans un champ de vision circulaire. Les rayons, se propageant en ligne droite à travers les milieux de l’œil sans être réfractés, ne donnent évidemment pas d’image sur la rétine.

Les rayons de Rontgen se propagent très exactement en ligne

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droite, mais subissent seulement, de la part de tous les corps qu’ils rencontrent ou traversent, une dissémination sans aucune relation avec la réflexion ou la diffusion de la lumière sur les mêmes corps.

Les rayons paraissent hétérogènes ; ils deviennent plus pénétrants après avoir traversé une lame d'aluminium ou de toute autre matière; mais ils ont été affaiblis.

Ils ne se réfléchissent pas, ne se réfractent pas et par suite ne se polarisent pas. Ilugo et Wind ont trouvé que les longueurs d’ondes des rayons de Rôntgen sont inférieures à quelques dix millièmes de micron, c’est-à-dire 2.000 fois plus petites que la longueur d’onde de la lumière verte.

Un faisceau de rayons de Rôntgen pénètre dans la matière en s’y affaiblissant graduellement, sans que les trajectoires rectilignes cessent d’être bien définies ; mais chaque élément de matière rencontrée par les rayons émet en tous sens des rayons, que G. Sagnac appelle secondaires , pour indiquer qu’ils dérivent des rayons de Rôntgen issus du tube à vide, ou rayons primaires. Les rayons secondaires peuvent à leur tour se disséminer pour donner des rayons tertiaires. Ces phénomènes de dissémination ne sont pas une diffusion pure, car ils sont accompagnés d’une transformation des rayons X.

Les rayons secondaires ou tertiaires sont souvent beaucoup moins pénétrants que les rayons primaires qui les produisent.

Enfin les rayons X ont sur la peau et sur les cellules vivantes une action spéciale, qui sera étudiée dans la suite.

Quelques-unes des hypothèses sur la nature des rayons X. — Quelle est la nature de ces radiations nouvelles ? Question bien souvent posée et toujours discutée avec passion depuis sept à huit ans.

Il y a quelque temps, M. Rlondlot serait parvenu à mesurer la vitesse de propagation des rayons X. Cette découverte, sans

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indiquer absolument la nature des rayons X, élimine cependant un certain nombre d’hypothèses.

A la suite de ses expériences, l’éminent physicien énonce formellement cette conclusion que la vitesse de propagation des rayons de Rôntgen est égale à celle des oscillations hertziennes; égale, par suite, à celle de la lumière, puisqu’il a été antérieurement établi par des expériences aujourd’hui classiques, dues elles aussi à M. Blondlot, que ces deux vitesses sont les mêmes.

« L’importance de cette conclusion, dit M. Lucien Poincaré, est considérable ; il paraît bien que des phénomènes qui se propagent avec des vitesses identiques se rattachent à des causes analogues ou, en tout cas, que le milieu qui les transmet doit être le même ; les physiciens qui voient, dans les rayons X, un phénomène se produisant dans l’éther lumineux et non pas un phénomène dû à une émission matérielle, peuvent invoquer maintenant, à l’appui de leur théorie, une raison des plus sérieuses.

« Quant à la question de savoir quel est le mécanisme du phénomène, elle ne saurait entièrement être élucidée par l’expérience de M. Blondlot : diverses hypothèses peuvent encore subsister.

« En particulier, l’expérience s’accorde bien avec une théorie de M. Wiechert et de sir George Stokes ; d'après cette théorie, les rayons X seraient dus à une succession de pulsations indépendantes de l’éther, partant des points où les molécules projetées par la cathode rencontrent l’anticathode ; ces pulsations ne sont pas des vibrations continues comme les radiations spectrales : elles sont isolées, extrêmement brèves ; elles sont d’ailleurs transversales, comme les ondulations lumineuses, et la théorie montre qu’elles doivent se propager aArec la même vitesse que la lumière ; elles ne doivent présenter ni réfraction, ni réflexion, mais dans certaines conditions peuvent présenter des phénomènes de diffraction. Tous ces caractères se trouvent précisément dans les rayons Rôntgen, qui ne se réfléchissent pas et ne

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réfractent pas, mais avec lesquels on peut, comme l’avaient montré Haga et Wind et comme le prouvent aussi de nouvelles recherches de M. Sommerfeld, reproduire de curieuses expériences de diffraction.

« Il ne faudrait cependant pas conclure de ces analogies que la théorie de Stokes s’impose ; il est aussi bien loisible d’attribuer le mystérieux rayonnement à des vibrations longitudinales, qui, comme l’a montré M. Duhem, se propageraient dans les milieux diélectriques aArec une vitesse égale à celle de la lumière ; il est peut-être plus encore permis de les considérer comme des radiations ultra-violettes de très courte longueur d'onde, des radiations qui seraient, en quelque sorte, ultra-ultra-violettes. »

Cette dernière hypothèse, la plus naturelle, concorde, du reste, aArec les idées de Goldstein. A la suite d’expériences multiples, celui-ci conclut que les phénomènes d’absorption des ravons ultra-ATiolets et des rayons de Rôntgen se ressemblent à un haut degré...

Enfin, cette théorie aurait le mérite de faire rentrer un phénomène nouveau dans des phénomènes antérieurement connus.