EFFETS PRODUITS PAR LE RAYONNEMENT DES SELS DE RADIUM

Effets de fluorescence et effets lumineux.

Les rayons émis par les sels de radium provoquent la fluorea- €ence d'un très grand nombre de corps. Avec quelques substances, cette fluorescence peut être très belle, quand le produit radifère employé est très actif. Les sels alcalins et alcalino-terreux, le sulfate double d'uranyle et de potassium, les matières organiques (coton, papier, sulfate de cinchonine, peau), le quartz, le verre deviennent phosphorescents par l'action des rayons de Becquerel. Parmi les différentes espèces de verre, le verre de Thuringe est particulièrement lumineux. Les corps les plus sensibles sont le platinocyanure de baryum, qui prend une magnifique phosphorescence verte, et celui de potassium, qui devient bleu azur. La willémite (cristal de silicate de zinc naturel), le sulfure de zinc de Sidot,le diamant, prennent dans ces conditions un éclat très vif. Enfin, la kunzite, minéral trouvé en Amérique, devient rose-saumon.

Tous les groupes de rayons semblent capables de produire la phosphorescence ; cependant la willémite et le platinocyanure de baryum sont particulièrement lumineux avec les rayons /3 pénétrants, tandis qu'avec les rayons a, il est préférable d'employer le sulfure de zinc de Sidot.

On peut encore observer la fluorescence du platinocyanure de baryum, même quand celui-ci est séparé du radium par un écran absorbant. L'écran de platinocyanure de, baryum est encore lumineux quand on le sépare du radium par le corps humain.

La phosphorescence est très visible même quand le sel de radium est placé ù 2 ou 3 mètres de l'écran. Dans ces conditions, il faut cependant que le sel employé soit très actif. Avec un cristal de platinocyanure, la luminosité produite est très intense, surtout si le sel de radium est placé contre le cristal.

La belle phosphorescence obtenue avec le diamant est susceptible d'une application pratique. Il est, en effet, possible de distinguer, par l'action des rayons du radium, le diamant de ses imitations (strass^ verres lourds). Ces derniers ont une luminosité extrêmement faible, comparée à celle du diamant.

Avec le sulfure de zinc, la luminosité persiste assez longtemps quand on supprime l'action du rayonnement.

On peut admettre que la luminosité spontanée des sels de radium est due à ce qu'ils se rendent eux-mêmes phosphorescents par l'action des rayons de Becquerel qu'ils émettent.

Dans certains cas, elle est suffisamment intense pour permettre la lecture d'un livre ; elle peut même se voir en plein jour. La lumière émise par le bromure est la plus forte.

Cette lumière a été récemment examinée par M. et M"^^ Huggins, au spectroscope. Ils ont constaté le fait très curieux que le spectre n'est pas parfaitement continu ; il présente des renforcements, dont les positions correspondent exactement aux bandes brillantes du spectre de l'azote, obtenu en analysant la lumière produite par des décharges électriques à travers ce gaz.

Il est naturel de penser que ces bandes sont dues aux décharges électriques du rayonnement du radium à travers l'air occlus ou environnant. La totalité de la lumière des sels de radium ne serait donc pas due à la phosphorescence de ceux-ci.

Coloration des corps par l'action des rayons du radium.

En général, les substances phosphorescentes, soumises à une action prolongée des sels de radium, sont peu à peu altérées et deviennent alors moins excitables et moins lumineuses sous l'action de ces sels. En même temps, on constate que la plupart de ces corps subissent une altération très notable dans leur coloration. Il est, d'autre part, possible

d'admettre que ces variations de coloration sont accompagnées d'une modification chimique de la substance phosphorescente.

Les rayons du radium colorent le verre en violet, en brun ou en noir; cette coloration se produit dans la masse même du verre et persiste quand on éloigne le sel de radium qui l'a produite. Les sels alca» lins se colorent en jaune, en violet, en bleu ou en vert; le quartz transparent se transforme en quartz enfumé ; la topaze incolore devient aune orangé, etc.

Sous l'action du rayonnement du radium, le platinocyanui'e de baryum brunit; mais il reprend partiellement sa teinte primitive quand on l'expose pendant quelque temps à la lumière. Le sulfate d'uranyle et de potassium jaunit.

Le verre coloré par le radium et chauffé ensuite vers 500 degrés se décolore. En même temps, cette décoloration est accompagnée d'une émission de lumière. Ce phénomène, connu sous le nom de thermoluminesoencef avait déjà été observé sur certains corps, tels que la fluorine. La fluorine devient lumineuse quand on la chauffe. Cette luminosité s'épuise peu à peu. On peut cependant lui restituer la faculté de devenir lumineuse par la chaleur, en l'exposant à l'action d'une étincelle ou d'un sel de radium. Dans ces conditions, la fluorine revient à son état primitif.

Le phénomène est identique avec le verre exposé aux rayons du radium. Il se produit une transformation dans le verre pendant qu'il est soumis à l'action des sels de radium, puisque la coloration augmente progressivement; quand on chauffe, la transformation inverse se produit, la coloration disparait et le phénomène est accompagné d'une émission de lumière. Le verre est ramené à son état primitif; il est susceptible d'être coloré à nouveau par l'action des rayons du radium.

Il est possible qu'il y ait là une modification d'ordre chimique à laquelle la production de la lumière serait intimement liée. Ce phénomène peut être général; la fluorescence produite par l'action des sels de radium dépendrait d'une transformation chimique ou physique de la substance qui émet la lumière.

Effets chimiques et photographiques.

Les rayons du radium provoquent diverses actions chimiques. On pourrait déjà ranger dans ce groupe tous les pliénomènes de fluorescence et de coloration précédemment décrits.

En dehors de ces considérations, les radiations émises par les sels de radium sont susceptibles de produire des réactions chimiques bien nettes. Ainsi le phosphore blanc se transforme en phosphore rouge.

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FiG. 23. — Radiographie obtenue avec les sels de radium.

Dans le voisinage des sels de radium, on peut constater dans l'air la production d'ozone. Cependant, pour que l'ozone puisse se produire, il est nécessaire qu'il y ait communication directe, si petite soit-elle, entre l'air à ozoniser et le radium. Cette réaction semble plutôt liée au phénomène de la radioactivité induite que nous étudierons plus loin.

Le papier est coloré en jaune par l'action du radmm ; simultanément il devient fragile et s'effrite très facilement.

Les sels de radium eux-mêmes semblent éprouver une altération, sous l'action du rayonnement qu'ils émettent. Ils se colorent, dégagent des composés oxygénés du chlore, si le sel est un chlorure, et du brome, si le sel est un bromure. M. Giesel a montré qu'une solution d'un sel de radium dégage de l'hydrogène d'une façon continue. Le rayonnement du radium agit sur les substances employées en photographie de la même manière que la lumière. Cette propriété, jointe à la plus ou moins grande transparence des diverses substances pour le rayonnement, permet d'obtenir des radiographies comparables

FiG. 24. — Dispositif pour obtenir des radiographies avec les sels de radium.

à celles obtenues avec les rayons X, et cela beaucoup plus simplement. Une petite ampoule en verre contenant, quelques centigrammes d'un sel de radium remplace le tube de Crookes et les nombreux appareils , qu'il exige pour son fonctionnement.

Oa peut opérer à grande distance et avec des sources de très petites dimensions : on obtient alors des radiographies assez fines (fig. 23)4 Dans ces Conditions^ on utilise les rayons [3 et Yj les rayons « étant très rapidement absorbés. Les radiographies ainsi obtenues manquent de netteté; les rayons (3, en traversant l'objet à radiographierj éproUventi en effet, de la diffusion et occasionnent un certain floui

Pour obtenir des radiographies bien nettes, il est utile de supprimer les rayons /3 en les faisant dévier par un électro-aimant puissant. On emploie, à cet effet, le dispositif représenté par la figure 24. L'objet à radiographier 0 est placé sur la plaque photographique entourée de papier noir P. L'ampoule de sel de radium est placée en R entre les pôles d'un électro-aimant; si l'on excite cet électro-aimant, les rayons y sont seuls utilisés ; comme ils ne forment qu'une faible partie du rayonnement total, la pose doit être considérablement augmentée. Il faut alors plusieurs jours pour obtenir une radiographie. La radiographie d'un objet, tel qu'un porte-monnaie, demande un jour avec une source radiante constituée par quelques centigrammes de sel de radium, enfermés dans une ampoule de verre et placés à 1 mètre de la plaque sensible devant laquelle se trouve l'objet.

Si l'ampoule est placée à 20 centimètres de distance de la plaque sensible, le même résultat est obtenu en une heure.

Tous les sels de radium assez actifs doivent être exclus du laboratoire de photographie, sous peine d'altérer les substances photographiques sensibles qui peuvent s'y trouver.

Action ionisante des rayons du radium.

Les rayons du radium rendent l'air qu'ils traversent conducteur de l'électricité. On est convenu d'utiliser cette propriété importante dans la mesure du rayonnement des substances radioactives.

Quand on approche quelques décigrammes d'un sel de radium d'un électroscope chargéj celui-ci se décharge immédiatement. La décharge se produit encore, mais toutefois plus lentementj quand on protège l'électroscdpe par une paroi métallique épaisse. Le plomb, le platine absorbent facilement les radiations ; l'aluminium, au contraire, est le métal le plus transparent, Les substances organiques sont relativement très transparentes pour les rayons de Becquerel.

L'expérience suivante, imaginée par M. Gurie, met en évidence^ d'Une façon très brillante, la conductibilité acquise par l'air sous l'influence des sels de radium.

Le secondaire d'une bobine d'induction B (Agi 25) est relié par des fils métalliques à detix rtlici'dmètres à étincelles M et M' éloignés

sulFisamment l'un de l'autre et offrant deux chemins distincts équivalents pour le passage de l'étincelle.

On règle les micromètres de telle sorte que les étincelles passent à peu près aussi abondantes entre les boules de chacun d'eux. Si l'on approche de l'un des micromètres une ampoule contenant un sel de radium, les étincelles cessent de passer à travers l'autre, le chemin offert par le premier micromètre étant beaucoup moins résistant que le chemin offert par le second.

L'expérience réussit encore très bien si l'ampoule de radium est protégée par une plaque de plomb de plusieurs centimètres d'épais-

FiG. 25. — Dispositif pour vérifier la conductibilité donnée à l'air par les sels de radium.

seur; l'action de l'étincelle n'est pas fortement diminuée, alors que la plus grande partie du rayonnement est arrêtée par la plaque. Il semble que, dans ce phénomène, les rayons très pénétrants soient les plus efficaces.

Le mécanisme de la conductibilité produite dans les gaz par les rayons de Becquerel est analogue à celui qui est relatif aux rayons de Rôntgen. Sous l'influence du rayonnement, le gaz est ionisé, c'està-dire que ses molécules subissent une dissociation particulière dont le résultat final est de créer, dans le gaz, des centres chargés d'électricité appelés ions. Ce gaz ionisé, placé dans un champ électrique, se

comporte comme un gaz conducteur. Plus la substance est active, plus le nombre d'ions produit est grand et plus élevée est la conductibilité. La conductibilité est donc intimement liée à l'activité de la substance ; cette dernière considération justifie en partie l'application de cette propriété à la mesure du rayonnement des substances radioactives.

Dans un laboratoire où l'on travaille avec les sels de radium, il est impossible d'avoir un appareil bien isolé, car l'air de la pièce est conducteur. On est obligé d'employer des dispositifs spéciaux, tels que celui qui consiste à entourer de diélectriques solides les conducteurs chargés.

M. Curie a montré que les rayons du radium agissent sur les diélectriques liquides comme sur l'air, en leur communiquant une certaine conductibilité électrique. On peut constater ce phénomène avec l'éther de pétrole, l'huile de vaseline, la benzine, l'amylène, le sulfure de carbone, l'air liquide.

Emploi des sels de radium dans l'étude de l'électricité atmosphérique.

Les sels de radium peuvent remplacer avantageusement les flammes ou les appareils à gouttes d'eau de lord Kelvin, généralement employés jusqu'à présent dans l'étude de Télectricité atmosphérique. A cet effet, le sel de radium est enfermé dans une petite boîte métallique plate, dont l'une des faces est constituée par une lame d'aluminium très mince. Cette boîte est fixée à l'extrémité d'une tige métaUique en relation avec un électromètre. L'air est rendu conducteur au voisinage de l'extrémité de la tige et celle-ci prend le potentiel de l'air qui l'entoure. Les mesures s'effectuent à l'électromètre.

Effets physiologiques.

Les rayons du radium provoquent diverses actions physiologiques. Ils ont une action très nette sur l'épiderme.

Si l'on place sur la peau une petite capsule en celluloïd renfermant un sel de radium très actif et si on l'y laisse pendant quelque temps, on n'éprouve aucune sensation particuhère, mais quinze à vingt jours

après, il se produit sur la peau une tache rouge, puis une escarre dans la région où a été appliquée l'ampoule ; si l'action du radium a été assez longue, il se forme ensuite une plaie qui peut mettre plusieurs mois à guérir.

Dans une expérience, M. Curie a fait agir sur son bras un produit radiant relativement peu actif pendant dix heures. La rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui mit quatre mois à guérir. L'épiderme a été détruit localement, et n'a pu se reconstituer à l'état sain que lentement et péniblement, avec formation d'une cicatrice très marquée. Dans une autre expérience, l'exposition au sel de radium a duré une demi-heure et la brûlure n'est apparue qu'au bout de quinze jours. Il se forma une ampoule qui mit quinze jours à guérir. Enfin, dans une troisième expérience, l'exposition ayant duré seulement huit minutes, la tache rouge ne se montra que deux mois après; l'effet fut d'ailleurs insignifiant.

Les résultats précédents indiquent qu'il faut éviter de garder longtemps sur soi un sel de radium autrement qu'enveloppé dans une feuille de plomb très épaisse.

L'action des rayons du radium sur la peau est analogue à celle que produisent les rayons de Rôntgen ou la lumière ultra-violette. Elle peut se produire à travers des corps quelconques, mais les effets sont moins marqués»

Ces quelques expériences ont été le point de départ de tentatives multiples de guérison des lupus, des cancers, et de diverses autres maladies de la peau. Le radium a donné, jusqu'à ce jour, des résultats encourageants. La technique du traitement de ces maladies est très simple : l'épiderme partiellement détruit par l'action des rayons du radium se reforme à l'état sain.

L'action du radium sur la peau a été étudiée par M. le docteur l)an^ los, à l'hôpital Saint-Louis, comme procédé de traitement du lupus.

M. Danlos a observé que la surface malade^ soumise à l'action du radium, présente une série de modifications d'intensité progressive. Tout d*abord et peu à peu, il se forme une tache rouge ; après un temps variant de six à vingt jours, suivant l'état antérieur, l'épiderme prend un aspect blanchâtre et finit par tomber ; de petites plaies isolées se produiâentj s'agrandissent, et constituent finalement une ulcération

qui secrète un liquide rougeâtre assez abondant. Un mois après, riiicération se ferme et une cicatrice se forme, blanche, lisse et souple.

Ce traitement serait fort simple et assez rapide en comparaison des procédés anciens. 11 se fait sans douleur et n'occasionne que bien rarement des cicatrices difformes.

A l'heure actuelle, un très grand nombre d'essais sont poursuiA'is tant à Paris, qu'à Vienne, à Londres ou à New- York. Il manque cependant encore la sanction de l'expérience, mais on peut espérer que le traitement des maladies de la peau par le radium prendra une place importante à côté de la thérapeutique par les rayons de Rôntgen, dont les succès sont déjà assez nombreux. Si les effets obtenus sont comparables à ceux produits par les rayons de Rôntgen ou la lumière ultra-violette, il est probable que l'on préférera le traitement par les rayons du radium, car, avec quelques décigrammes de substance, on évitera l'achat d'un matériel coûteux, encombrant, et d'une manipulation assez délicate.

M. Giesel a montré que les rayons du radium agissent sur l'œil. Quand on place dans l'obscurité une ampoule contenant un sel de radium au voisinage de la paupière fermée ou de la tempe, il se produit dans l'œil une sensation de lumière. MM. Himstedt et Nagel ont montré que, dans ces expériences, les miheux de l'œil deviennent lumineux par phosphorescence sous l'action des rayons du radium et la lumière que l'on aperçoit a sa source dans l'œil lui-même. Les aveugles, chez lesquels la rétine est intacte, sont sensibles à l'action du radium, tandis que ceux dont la rétine est malade n'éprouveM pas la sensation lumineuse due aux rayons.

Le rayonnement du radium a un effet bactéricide ; il empêche ou entrave le développement des colonies microbiennes. Cette action est cependant peu intense.

M. Danysz, à l'Institut Pasteur, a étudié particulièrement l'aetioR des rayons sur la moelle et sur le cerveau. Cette action est très énergique. M. Danysz a constaté que si l'on plaçait, pendant une heiire, iine ampoule contenant un sel de radium très actif le long de la colonne vertébrale d'une souris, l'animal était paralysé au bout de quelques jours et mourait rapidement. Des faits analogues se présentent, si l'on place l'ampoule sur la masse cérébrale d'un lapin dont on a trépané le crâne.

M. Bohn a montré que le radium modifie les tissus des animaux en voie de croissance.

M. Giesel a enfin remarqué que les feuilles des plantes soumises à l'action du rayonnement du radium jaunissaient, puis s'effritaient.

M. Matout a fait quelques expériences sur la germination de graines exposées au rayonnement du radium avant d'être plantées. Après une exposition qui a duré environ une huitaine de jours, des graines de cresson et de moutarde blanche plantées ultérieurement n'ont pas germé. Le rayonnement du radium a donc altéré la graine au point de détruire la faculté de germer.

Action de la température sur le rayonnement.

Le rayonnement du radium est le même, que le radium soit placé dans l'air liquide {t = — i80 degrés) ou qu'il soit à la température ambiante. Diverses expériences le démontrent. Ainsi la luminosité d'un sel de baryum radifère persiste, si l'on plonge dans l'air liquide l'ampoule qui contient le radium. A la température de l'air liquide, le radium continue à exciter la fluorescence du platinocyanure de baryum. Si l'on place au fond d'une éprouvette en verre une ampoule contenant un sel de radium et un petit écran au platinocyanure de baryum rendu lumineux par le voisinage du radium, et qu'on plonge ensuite l'éprouvette dans l'air liquide, on constate que l'écran au platinocyanure de baryum est aussi lumineux qu'avant l'immersion.

Tels sont, rapidement résumés, les principaux effets du rayonnement des sels de radium.

11 nous reste à étudier un phénomène de nature différente et d'une portée considérable par ses conséquences. Ce phénomène, connu sous le nom de radioactivité induite, fera l'objet de la dernière partie de cette étude.