AGNAC

ionisé à la fois par Faction des rayons X incidents {effet primaire) et par les rayons secondaires S que le métal émet sous l'influence des rayons X {effet secondaire). C'est l'effet secondaire qui correspond au rôle du conducteur métallique dans le phénomène de la décharge par les rayons X.

D. Extrait des Comptes rendus de V Académie des Sciences du 4 juillet 1898.

I. \!effet secondaire dû aux rayons secondaires issus du métal, nécessaire pour expliquer l'action propre du métal, y suffit complètement.

Un condensateur plan est formé de deux feuilles d'aluminium {Jïg' 4)« L'une AA est électrisée et reliée à la feuille d'or d'un

Fig. 4.

électroscope, l'autre aa très mince (^ de millimètre d'épaisseur) est reliée au sol. Un faisceau de rayons X qui traverse normalement les deux armatures AA, puis aa, produit dans la lame d'air du condensateur un effet primaire y qui, en général, augmente peu par l'action propre des armatures d'aluminium et peut ainsi se mesurer par la vitesse de décharge de l'armature AA. Recevons les rayons X, transmis à travers aa^ sur une lame ZZ de cuivre ou de zinc, par exemple, reliée au sol comme aa, La vitesse de décharge de A A augmente aussitôt; c'est Y effet secondaire dii aux rayons S de la lame ZZ; il augmente, comme l'action photographique des rayons S, quand on remplace le métal de ZZ par un autre qui absorbe davantage les rayons X. Quand la lame ZZ est graduellement rapprochée de aa. l'effet secondaire augmente progressivement et devient, par exemple, égal à l'effet primaire quand ZZ est au contact de la feuille aa. Enlevons alors cette feuille aa^ de manière que la surface du métal ZZ, maintençint nue, porte elle-même les charges électriques développées

DE LV CONDUCTIVITÉ OU DE L'IONISATION. 69$

par rinfluence de AA; l'effet secondaire n'augmente que d'environ ,', de sa valeur, si ZZ est une lame de cuivre ou de zinc. La diminution de l'effet secondaire, quand on recouvre la lame métallique ZZ avec la feuille d*aluminium cut^ est d'ailleurs plus ou moins grande suivant que les rayons S émis par le métal ZZ sont plus ou moins absorbables, et elle s'explique bien par l'absorption partielle des rayons S qui traversent la feuille aa. Rien n'autorise donc à penser qu'il y ait une partie notable de l'action du métal purement localisée à la surface du métal. V action du métal a son siège dans le gaz au même titre que V action directe des rayons X.

11. On doit s'attendre à ce que l'effet des rayons secondaires sur lair augmente avec l'épaisseur d'air du condensateur. M. J. Perrin l'a vérifié lui-même {Comptes rendus du 17 janvier, t. CXXVI). Toutefois il reste à expliquer pourquoi cette augmentation est généralement lente (de ^ seulement pour le zinc dans les expériences de M. J. Perrin, quand l'épaisseur du condensateur croît de i"*" à 10""*). Dans l'expérience de la figure 4? si l'on éloigne la lame de zinc ZZ, à partir du contact avec aa, jusqu'à i"™ de aa^ on oblige les rayons S à traverser une couche d'air adjacente au zinc et épaisse de i™™; or 1 effet secondaire ne diminue alors que d'une fraction de sa valeur. L'absorption par l'air ne suffit pas à expliquer la lenteur d'accroissement de l'effet secondaire avec l'épaisseur du condensateur. 11 faut encore tenir compte des circonstances suivantes : I® Les rayons S se disséminent en tous sens à partir de la surface ZZ qui les émet, et la quantité de rayons S émis latéralement et mal utilisés est d'autant plus importante que l'armature AA est plus éloignée de au par rapport à la largeur de la région rayonnante deZZ.

2* Une partie de l'action propre du métal ZZ est due à ce que les rajons S tombant sur AA s'y transforment en rayons tertiaires T, et I action électrique tertiaire que les rayons T exercent à leur tour est d'autant plus faible que la source ZZ des rayons S est plus éloignée de AA.

3* Enfin, sous influence des rayons X, le champ électrique cesse

d'être uniforme dans toute l'épaisseur du condensateur et se localise

principalement au voisinage des armatures; cela résulte d'expériences

de M. Child (* ). Or l'action de décharge des rayons S augmente avec

h valeur du champ électrique.

(') Child, Wiedemann's Annalen du i5 avril 1898, t. LXV, p. iVi.

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DE LA CONDUCTIVITE OU DE L IONISATION.

leur effet se produit |surtout dans les premières couches d'air en contact avec le métal; de ces couches d'air adjacentes au métal, supposé former par exemple l'armature positive, partent des charges positives qui diminuent dans la lame d'air du condensateur l'excédent des charges négatives et diminuent, par suite, aussi les chutes de potentiel dues aux rayons X.

E. - Extrait du Journal de Physique, février 1899, et de V Optique des rayons X

( Parisi Gauthier-Villars, 1900).

Lorsque Vair atmosphérique est la seule matière qui remplisse Tespace M (yîg^. 5), la feuille d'or /, bien isolée (') par un sup-

Fig. 5.

/ lame focus source des rayons X ;

EjE,, EjEj écrans de plomb qui limitent le faisceau de rayons \ issus de /; EilTp E2E2 écrans de plomb qui limitent le faisceau des rayons secondaires utilisables ; M espace commun aux deux faisceaux.

port de diélectrine Hurmuzescu DD, présente déjà une légère vitesse de décharge dès qu'on excite le tube à rayons X. L'effet disparaît si Ton dispose sur l'une des fenêtres 0|, 02, o\ ou 0!^, une lame métallique de plomb suffisamment épais. 11 est dû à Yaction électrique des rayons secondaires émis par l'air de l'espace M sous l'influence

( * ) L'isolement est assez bon pour qu'il soit généralement inutile de tenir compte de la déperdition spontanée de Télectricité.

des rayons X qui le traversent. L'effet est d^ailleurs extrêmement faible par rapport à celui que donnerait directement le faisceau de rayons X, surtout quand le tube focus est un peu dur et n'émet que des rayons X assez pénétrants. Avec des tubes focus mous, on observe très nettement l'émission secondaire de l'air dans divers azimuts, en particulier à angle droit de la direction des rayons X incidents; la décharge de l'électroscope peut être observée ainsi, même quand le volume M d'air atmosphérique rayonnant est réduit à i**"% par exemple.

Les activités électriques des rayons secondaires émis par divers corps placés successivement en LL se comparent par les inverses des temps t nécessaires pour la même décharge (*) entre les mêmes positions de la feuille /. Le potentiel de la feuille f est généralement de quelques centaines de volts et ne doit être que fort peu réduit pendant la légère décharge observée.

Soit / la durée d'une certaine action de décharge des rayons secondaires émis par la plaque LL quand une certaine lame A d'aluminium, d'ébonite, de mica ou de paraffine est placée en AA sur le trajet des rayons X incidents. On transporte cette lame de AA en A' A' contre l'ouverture c'rf', sur le trajet des rayons secondaires de LL, et l'on mesure la durée /' nécessaire pour la même décharge. Le dispositif est tel que les rayons X et les rayons secondaires S ont été successivement transmis par la même lame A sous une même épaisseur, très peu différente de l'épaisseur normale. Les deux durées t et t^ devraient

être égales si les rayons S étaient des rayons X diffusés sans changement de pouvoir de pénétration, sans transformation. Or l'expérience montre que t' n'est jamais inférieur à ^ et qu'il lui est généralement supérieur, c'est-à-dire que les rayons S proviennent d'une trans-

Jormation qui a diminué le pouvoir de pénétration des rayons X

t' générateurs. Le coefficient c = - — i distingue le degré de transformation des rayons S que la plaque LL envoie dans l'électroscope C ; on peut convenir de l'appeler : coejficient de transformation. Voici

(*) C'est, en principe, la méthode que Righi employait pour mesurer les activité-^ électriques des rayons ultra-violets {Atti d. /?. Accad, di Bologna, iSHS à 1891) et que Benoist et D. Hurmuzescu, après avoir les premiers, en France, découvert les phénomènes de décharge par les rayons X, ont employée pour étudier comment les actions électriques de ces rayons varient avec la distance, avec la nature du métal qu'ils frappent et la pression du gaz adjacent au conducteur {Comptes rendus, t. CXXII, 1896, p. a35, 379, 779, 926).

DE LA COXDL'CTIVITÊ OU DE L* IONISATION. 697

un exemple relatif aux rayons secondaires qu'un miroir de nickel de î'"' de surface exposé aux rayons X envoyait dans un électroscope à travers une mince feuille d'aluminium battu et la couche d'air de 7^'" dépaisseur qui le séparait de cette paroi. L«i lame A était une lame d'aluminium de o™™, 11 d'épaisseur. Pour la position AA de cette lame, une certaine décharge se faisait sous l'influence des rayons secondaires du nickel dans le temps / = 10*, 5 ; pour la position A' A', la même décharge par les rayons secondaires exigeait la durée /'= .{2 secondes; puis, la lame A étant replacée en AA, on avait de nouveau / = 10*, 3; cette dernière mesure était nécessaire pour s'as- >urer que l'intensité ou la nature des rayons X émis par le tube focus n'avaient pas varié sensiblement. Le coefficient de transformation des rayons S reçus par l'électroscope dans cette expérience était c = 2 , i . D'une manière générale, la valeur de c ne dépend pas de l'intensité absolue des rayons X, mais seulement de leur nature.

En même temps que les durées / et ^, on peut déterminer la durée /» nécessaire pour produire la même décharge avec les rayons S, mais la lame A n'étant plus placée en A A sur le trajet des rayons X, ni en A' A' sur le trajet des rayons S. L'action des rayons S, mesurée par — en l'absence de la lame A, est mesurée par -, quand les

rayons S traversent la lame A placée en A' A'. On peut donc appeler coefficient de transmission des rayons S à travers a lame A l'expression y,= 4 ' qui est le rapport de l'action -, des rayons S transmis par A

à Faction — des mêmes rayons non transmis. De la même manière, on

voit que, si l'émission secondaire était une diffusion élective des

rajons X sans transformation, le rapport T = -^ serait le coefficient

<ie transmission de l'ensemble des rayons X ainsi diffusés. Le fait que c est supérieur à o signifie que y, est inférieur à F et caractérise la diminution du coefficient de transmission des rayons par suite de la transformation seule, quelle que soit la complexité des faisceaux de rayons X et de rayons secondaires étudiés.

Les déterminations de c et de y montrent que le coefficient de transformation c va en augmentant et le coefficient de transmission y, va en diminuant à mesure que l'on opère sur des rayons secondaires transmis par des épaisseurs de plus en plus faibles d'air ou des divers milieux qui séparent le corps rayonnant LL et la paroi interne de l'électroscope. Par exemple, le miroir de nickel déjà employé envoyait

69^ (i. SAGNAC.

encore ses rayons secondaires à travers ^'^'" d'air, et, de plus, à travers une feuille d'aluminium de o™'",ii ajoutée en d d! . On avait alors c = 7,7et v,:= 0,047 ^^ employant comme lame absorbante, placée successivement en AA puis en A' A', une lame d'aluminium d'épaisseur o"™,3. Si l'on recommençait les mêmes déterminations après avoir enlevé la lame d'aluminium de o'""',ii qui se trouvait auparavant sur le trajet des rayons secondaires, le coefficient de transformation déterminé à l'aide de la même lame d'aluminium de o*"'",3, s'élevait à 3o, et le coefficient de transmission des rayons secondaires à travers cette lame s'abaissait à o,oa8. Si l'on diminuait Tcpaisseur d'air traversée par les rayons secondaires, c continuait à augmenter et y à diminuer, c'ést-à-dlre que les premières épaisseurs d'air, d'aluminium, etc., traversées par les rayons secondaires, arrêtent les rayons secondaires les plus transformés et les moins pénétrants. Les rayons X employés dans les expériences qui viennent d'être citées, étant reçus directement dansl'électroscope, présentaient un coefficient de transmission y^ de 0,89 à travers la lame d'aluminium d'épaisseur o""",3 déjà employée; pour avoir une idée de leur hétérogénéité, il convient de dire que ce coefficient de transmission à travers la même lame s'élevait à 0,62 lorsque le faisceau était déjà transmis par o"*,i7 d'aluminium. L'hétérogénéité d'un faisceau secondaire n'est pas indépendante de celle du faisceau de rayons X excitateurs

Parmi les rayons X d'un faisceau issu d'un tube focus, ceux qui excitent le plus l'émission secondaire sont les rayons relativement pénétrants que laisse passer, par exemple, une lame d'aluminium; le coefficient F, rapport suivant lequel est réduite l'action électrique des rayons secondaires quand on fait traverser aux rayons X une lame A assez épaisse, dépasse le coefficient de réduction de l'action électrique directe des rayons X dans les mêmes conditions, c'est-à-dire le coefficient de transmission y^; des rayons X à travers la même lame. Ainsi, dans l'exemple relatif au nickel, où l'on avait yy= 0,028, on avait r = 0,9 et yx= 0,39. Le fait que Test supérieur à y^ se présente à la fois pour des corps qui transforment beaucoup, comme le nickel, et pour d'autres qui ne transforment pas notablement les rayons X, comme l'air atmosphérique.

A l'observation précédente se rattache le fait suivant : dans la décharge d'un condensateur dont une armature frappée par les rayons X est formée d'un métal lourd, la part relative de l'eftet des rayons secondaires dans la décharge du condensateur augmente si les rayons X incidents sont transmis par une lame d'aluminium, par

DE LA CONDUCTIVITB OU DK L*IONISATION. 699

exemple. De même, dans les expériences radiographiques de la figure 2, le renforcemenl de Taction, produit par les rayons secondaires de la lame MM sur la plaque pp impressionnée en même temps parles rayons X, est d'autant plus visible que le verre de la plaque /?/> traversé par les rayons X avant la couche sensible est luimême plus épais.

Les coefficients de transformation c obtenus pour diflcrents corps dans les mêmes conditions, en particulier avec un même faisceau de rayons X et une même lame absorbante A, permettent de comparer les degrés de transformations des rayons secondaires que ces diffiTents corps envoient dans l'électroscope. Les rayons secondaires reçus par Félectroscope sont dépouillés, par l'air et les divers milieux traversés avant d'atteindre la face interne de l'électroscope, de leur partie la plus absorbable et la plus transformée, et cette absorption élective est surtout importante pour les rayons de métaux tels que le plomb, le platine. Aussi, quand les métaux comparés rayonnent à une distance suffisante dans l'air, les rayons du plomb et du platine reçus par lelectroscope sont-ils beaucoup moins transformés et plus pénétrants que ceux du zinc, du cuivre, par exemple. Mais, quand on diminue graduellement l'épaisseur d'air traversée par les rayons, le platine envoie dans l'électroscope des rayons de moins en moins pénétrants dont le coefficient de transformation dépasse bientôt considérablement ceux du zinc, du cuivre. Si un métal dépasse ainsi un autre métal. Tordre de ces deux métaux ne change plus quand l'épaisseur d'air traversée diminue encore, ni quand on remplace la feuille d'aluminium battu a! b' {fig' 5) par une toile métallique. On trouve ainsi, pour un certain nombre de métaux, un ordre limite des coefficients de transformation décroissants, pour des épaisseurs d'air de plus en plus petites traversées par les rayons secondaires. Pour les métaux étudiés, cet ordre limite coïncide avec l'ordre limite des activités électriques décroissantes. C'est à la fois l'ordre limite des pouvoirs de pénétration croissants et des coefficients de transformation décroissants; ainsi, quand on emploie la méthode du condensateur et qu'on dispose sur l'armature frappée par les rayons une feuille mince d'aluminium, on réduit beaucoup la vitesse de décharge du condensateur si cette armature est en platine ou en plomb, moins si elle est en fer ou nickel, et moins encore si elle est en zinc, en cuivre. En résumé, les métaux qui transforment le plus profondément les rayons X émettent les rayons les plus absorbables et les plus actifs.

Les éléments qui transforment notablement les rayons X commu-

niquent cette propriété aux mélanges ou composés qui en renferment sans que l'état physique ni Fétat de combinaison paraissent influer notablement. Ainsi l'oxyde de cuivre CuO et l'oxyde de nickel NiO, à l'état pulvérulent, transforment les ra^^ons X, moins toutefois que les métaux cuivre et nickel, ce qui peut s'expliquer par l'absorption que les rayons émis par le cuivre et le zinc éprouvent de la part de l'oxygène combiné au métal et relativement très peu actif. D'ailleurs le nickel, plus actif que le cuivre, communique à son oxyde un pouvoir de transformation et une activité plus grande que ceux de l'oxyde de cuivre. Il en résulte que l'activité d'un mélange ou d'un composé n'est pas en relation générale avec sa densité. Par exemple, l'azotate d'urane, grâce à l'uranium (') qu'il renferme, est bien plus actif que l'aluminium, et cependant sa densité 2,8 diffère peu de la densité 2,7 de l'aluminium. Les corps très légers sont, il est vrai, souvent très peu actifs et n'émettent que des rayons secondaires sensiblement aussi pénétrants que les rayons X générateurs. Mais cette remarque n'est vraie que pour des corps, comme la paraffine, qui renferment seulement dans leur composition des éléments très peu actifs, encore faut-il prendre garde à des traces d'impuretés très actives enfermées dans un corps par lui-même très peu actif tant qu'il est pur. La propriété (ïaclivité secondaire se présente donc surtout comme une qualité atomique qui, pour les sept éléments ci-après, décroît dans l'ordre indiqué :

Pt.

Poids atomique 194

Densité ai, 5

On voit que l'étain est plus actif que le fer et le cuivre, bien qu'étant plus léger; de même, le fer et le zinc passent avant le cuivre. D'autre part, le nickel et le fer sont nettement plus actifs que le zinc et le cuivre, qui ont des poids atomiques plus élevés. Mais le nickel et le fer, qui ont des propriétés chimiques voisines et sont considérés comme éléments analogues^ ont des activités secondaires sensiblement égales.

L'ordre limite d'activité secondaire permettra de faire une comparaison de l'ensemble des éléments chimiques d'après un nouveau caractère spécifique. Cette comparaison semble dès à présent dépendre,

(') L'uranium n'agit pas sensiblement ici par ses rayons de Becquerel parce que ses rayons secondaires sont rendus facilement beaucoup plus actifs que ses rayons de Becquerel.

Sn.

Ni.

Fe.

Zn.

Cu.