PRINCIPE ET REALISATION D'UN NOUVEAU DOSIMETRE

Introduction

L’exposé précédent des principales méthodes de dosage proposées jusqu’à ce jour met en évidence les difficultés auxquelles on s’est heurté dans la recherche de « l’exactitude ». Je rappelle d’abord les trois facteurs dont dépend cette exactitude :

a) Une sensibilité suffisante, généralement obtenue.

b) La constance de l'appareil. Très incertaine dans le cas des dispositifs photochimiques, elle apparaît nettement meilleure avec les cellules photoélectriques utilisées convenablement, et semble enfin réalisée très convenablement chez les récepteurs thermoélectriques.

c) L'identité entre la courbe spectrale de sensibilité de l'appareil et la courbe d'efficacité biologique monochromatique, précédemment définie. On touche ici à l'obstacle le plus redoutable, celui qu'aucune tentative n’ait encore surmonté de façon satisfaisante. Certains prétendent que l'incertitude qui s'attache à la détermination de la courbe « d'efficacité monochromatique » empêche d’attacher à sa reproduction une trop grande importance. Telle est, à mon sens, une erreur, ou, si l’on préfère, un aveu de faiblesse. Nous savons qu’une telle courbe existe, quel que soit l'effet biologique envisagé, avec des maxima très accentués qui exigent une

R. LATARJET

grande exactitude dans sa reproduction. Si nous la connaissons mal actuellement, il nous faut, d’une part, en rechercher une détermination précise et satisfaisante, œuvre de biologistes, d’autre part, en attendant, convenir d’une courbe qui permette de savoir ce que l’on mesure, nécessité première sur laquelle j’ai déjà insisté.

D'ailleurs, les auteurs ont bien saisi l’importance de ce problème de la répartition spectrale de la sensibilité ; et l’intérêt que comporte à ce sujet la courbe d’érythème est tel qu’ils ont tous, plus ou moins, cherché à la faire intervenir dans le fonctionnement de leurs dosimètres.

Certains, conscients de n’avoir pas résolu cette question, ont préféré ne pas attirer l’attention sur elle. D’autres, au contraire, ont cherché à mettre son importance en évidence, et à calculer les erreurs actuellement commises. On peut rappeler à ce sujet le calcul de Chorus (voir Chapitre II, p. 55), qui décèle des incertitudes de l’ordre de 50 p. cent dans les mesures du rayonnement solaire effectuées au moyen d’une cellule photoélectrique à cathode de cadmium recouverte de filtres, appareil cependant plus précis que les dosimètres photochimiques ; puis, la méthode utilisée par Coblentz qui, pour savoir véritablemenr ce qu’il mesure, est contraint de déterminer la répartition spectrale de l’énergie dans le rayonnement de la source qu’il étudie, détermination délicate et purement physique.

Ainsi apparaît l’incompatibilité qui sépare actuellement la précision de la simplicité. Trouver un appareil à la fois simple et précis, serait l’idéal. Mais pour le réaliser un jour, ne vaut-i] pas mieux actuellement séparer les obstacles ? Des appareils simples, mais imprécis, nous en connaissons plusieurs ; leur intérêt est restreint. Un appareil précis, nous n’en possédons point. Nous avons la méthode de Coblentz, méthode et non pas dosimètre ; suite de déterminations, et non pas lecture directe. Trouver un appareil, de maniement même délicat, qui fournirait des indications directes et exactes, représenterait déjà un progrès indéniable. Son utilisation comporterait un double intérêt :

Confié à des physiciens, il permettrait d’effectuer avec précision les mesures requises par certains problèmes photobiologiques tels qu’en présentera la seconde partie de ce travail. Il apparaîtrait en outre comme un appareil de référence visà-vis des autres dosimètres. Ainsi l’étude d’un nouveau dosimètre, photochimique, par exemple, étude souvent délicate par voie directe, deviendrait aisée en comparant les données de l’appareil en question à celles de l'appareil de référence, dans des conditions déterminées d’exposition.

Devant l’insuccès partiel des tentatives antérieures, il semblait nécessaire d’abandonner les méthodes jusqu'alors exploitées et d'orienter vers de nouvelles voies une recherche nouvelle. À cet effet, il semblait avantageux d'évoquer l’analogie qui existe entre le problème à résoudre et celui, plus ancien, de la photométrie physique hétérochrome dont diverses solutions tout à fait satisfaisantes ont été données depuis longtemps. Dans les deux cas, il s’agit de réaliser un récepteur photométrique dont la courbe spectrale de sensibilité reproduise celle d’un organisme réceptif vivant ; ici, la peau humaine, vis-à-vis de l’ultraviolet ; là l’œil humain à l'égard des radiations visibles. Il était intéressant de comparer les diverses tentatives effectuées dans ces deux domaines, et de rechercher si parmi celles qui conviennent à la photométrie dans le spectre visible, certaines ne pouvaient être adaptées au domaine de l’ultraviolet biologique.

J'ai déjà exposé (Chapitre II, p. 46) certains procédés photoélectriques où la courbe spectrale d’un récepteur photoélectrique (cellule à cathode de potassium — cellule à couche d'arrêt au sélénium) est corrigée et adaptée à celle de l'œil au moyen de verres ou écrans colorés convenablement choisis. A cette méthode correspond tout à fait dans le domaine des rayons ultraviolets celle qui utilise des cellules au cadmium, au magnésium ou au titane recouvertes de filtres. Leurs principaux avantages et inconvénients ont été précédermment décrits.

Un principe entièrement différent consiste à placer devant un récepteur non sélectif (bolomètre ou thermopile) un filtre

PT ter

sélectif qui laisse passer les diverses radiations selon leur activité spécifique. La courbe spectrale de transmission de ce filtre reproduit la courbe d’efficacité monochromatique considérée, en l’occurrence celle de l’œil humain. Le récepteur non sélectif respecte cette courbe ; recevant chaque radiation en quantité proportionnelle à son efficacité, il l’apprécie proportionnellement à celle-ci.

L'ensemble « filtre-récepteur » se comporte comme un récepteur présentant la sélectivité spectrale requise.

La réalisation du filtre sélectif, clef du problème, a été menée à bien de plusieurs façons :

a) On peut filtrer directement la lumière de la source par une solution colorée présentant une courbe de transmission identique à la courbe de visibilité de l’œil. Le faisceau transmis est concentré sur la fenêtre d’une pile thermo-électrique. On conçoit la réalisation d’une telle solution lorsque l’on songe à la diversité des substances colorantes. H. E. Ives et E. F. Kingsbury ont obtenu de bons résultats avec la solution suivante :

Chlorure EUIVÉeUX EE TETE ER ER re 61 gr. 25 Sulfate de cobalt-ammonium (SO“)2Co(NH“)2. .. 14 gr. 50 Ghromates de potassium sCTOR EE Re 1 gr. 90 au (OS PDO IS CRAN EN RE 1.000 gr.

Or, la réalisation d’une solution analogue, transparente aux seules radiations du domaine spectral 3.300-2.400 À est absolument impossible. Ce procédé ne peut donc pas être envisagé dans le domaine qui nous intéresse.

b) Un deuxième procédé consiste à séparer les radiations par un dispositif dispersif, à les affaiblir diversement par un écran convenablement disposé, puis à concentrer sur le récepteur le flux lumineux issu de l’écran. H. E. Ives a réalisé ce procédé en utilisant un spectrographe ordinaire (45). Au niveau du spectre, il dispose un écran opaque découpé suivant la courbe de visibilité de l’œil, de sorte que la hauteur des raies se trouve réduite selon des rapports inversement

Go ee

proportionnels à la sensibilité de l'œil vis-à-vis de ces raies. L'écran peut être fixe ou monté sur un secteur tournant.

Cette méthode a l’inconvénient de diminuer le flux lumineux entre la source et le récepteur. La fente du spectrographe réduit d’abord l’ouverture du faisceau utilisé. Cette réduction est accentuée par l'optique de l’appareil et, surtout, par l'écran. On doit signaler la difficulté que l’on éprouve à concentrer le faisceau très large constituant le spectre, sur la fenêtre étroite d’une pile thermoélectrique.

Mais cette méthode apporte des avantages considérables. L'écran est facile à obtenir, quelle que soit sa forme. Il n’est pas de courbe, si complexe soit-elle, qui ne puisse être reproduite avec une approximation suffisante. On peut dire que l'écran est « modelable à volonté ». De plus, la région spectrale intéressée peut varier sans inconvénient pourvu qu'elle demeure dans les limites ordinairement accessibles avec un spectrographe à optique de quartz.

Ces remarques concises permettent ainsi d'engager le problème vers une voie nouvelle, et l’on doit à ce sujet, citer l’anticipation de J. Saidman qui déclarait il y a quelques années (73) : « Supposons que nous ayons un spectromètre en quartz, muni à la place de plaque photographique, d’un nombre considérable de piles thermoélectriques. Découpons un diaphragme en sorte qu’il admette pour chaque radiation une hauteur de raie proportionnelle à son activité. Si ce diaphragme est placé devant le spectre, la mesure du courant produit par l’ensemble des piles donnera, à peu de choses près, l’effet biologique pour le malade. Rien n’empêchera, si l’on possède l’appareillage, de découper pour chaque malade le diaphragme qui lui convient ».

C'est vers la réalisation d’un appareil analogue à celui de Ives que j’ai orienté mes recherches. Elles ont abouti à la construction d’un dosimètre schématiquement constitué d’un spectrographe, d’un écran sélectif et d’un récepteur approprié. Dans les paragraphes suivants j'en décrirai les détails et les caractéristiques, puis j'étudierai la précision des résultats qu’il est suceptible de fournir.

D 70 = Schéma du dispositif

Le dispositif conçu sur le principe précédent, peut être schématisé de la façon suivante (fig. 1). Le rayonnement de la source à étudier S est concentré sur la fente d’un spectrographe par une lentille achromatique L. Le spectre est mis au point en un plan où se trouve placé de façon convenable un filtre F. F. Le flux lumineux traversant ce filtre tombe sur un récepteur R relié à un appareil de mesure figuré ici

Schéma du dispositif

S — source lumineuse :

L = lentille achromatique ; R'—"récepteur.;

G = appareil de mesure.

F.F. écran sélectif disposé sur le châssis

porie-piaque du spectrographe.

par un galvanomètre G. Nous allons étudier en détails la réalisation et la mise au point de chacun des organes de ce dispositif.

La lentille est une lentille achromatique d’ouverture aussi grande que possible.

RIGUREN

Mise au point du spectrographe (spectre ultraviolet de mercure).