ÉLECTRISATIO.N DRS RAYONS SECONDAIRES

à des pressions de plus en plus faibles, jusqu'au vide de Crookes (o""",ooi de mercure), afin de rendre à l'air ses propriétés isolantes, malgré raction des rayons de Rontgen et des rayons secondaires qui le traversent. Nous avons réduit à 3'"'" ou 4'""' seulement la couclie d'air ran^fié comprise entre le métal rayonnant et les parois métalliques voisines. Dans cette mince couche d'air très raréfié, la force électromoti^ice entre le métal rayonnant et les parois qui l'entourent produit seulement, sous l'influence des rayons, un courant inférieur, par exemple, à j^, du courant dû à l'électricilé négative des rayons secondaires d'un métal, tel que le platine, le plomb. Le dispositif est celui-ci :

Une feuille métallique mince M {^Jlg. i), reliée à un électromètre à quadrants et à un quartz piézo-électrique de M. P. Curie, est maintenue isolée au milieu et cà 3""" seulement des parois d'une

boite métallique plaie ABCD, qu'on peut mettre en relation avec la terre. La face inférieure CD de cette boite est formée, comme la face supérieure AB, d'une plaque épaisse d'un autre métal N, mais percée de fenêtres /' que recouvre une mince feuille du métal N. A ô'"" au-dessous de la face AB se trouve la lame focus /, source des rayons de Rontgen. Le système producteur de ces rayons (tube focus R, bobine RulimUorfl" et interrupteur électrolytique de \\ elineit ) est enfermé dans une grande caisse de plomb épais dont la paroi PP est mise à la terre. Les rayons de Rontgen sortent de la caisse PP par une ouverture circulaire de lo""" de diamètre recouverte seulement d'une mince feuille d'alumi-

366 OEIVRES DE p. CURIE.

nium aa. On peut faire le vide de Crookes dans la boîte étanche ABCD, reliée à la trompe à mercure.

Quand on opère à la pression atmosphérique, la conductibilité ■de l'air sous l'influence des rayons est considérable. Lorsque le métal M de la feuille intérieure est différent du métal N des fenêtres / et des faces internes de la boite ABCD, le système (M]N) fonctionne comme une pile dont la force électromotrice fait dévier l'électromètre. On peut, par la méthode d'opposition du quartz piézo-électrique de M. J. Curie, mesurer le courant électrique nécessaire pour maintenir Télectromètre au potentiel zéro; ou bien on peut, sans agir sur le quartz, ramener l'électromètre à demeurer au zéro en intercalant en E, entre la botte ABCD et la terre, une force électromotrice convenable e^ prise en dérivation sur le circuit d'un daniell.

Dans ces conditions, si l'on fait le vide dans l'appareil, l'équilibre de l'électromètre se maintient d'abord avec la même force électromotrice c^ de compensation, tant que la pression ne s'est pas abaissée jusqu'à l'ordre de grandeur du millimètre (seulement, le courant qui prend naissance en l'absence de ^o devient de plus en plus faible). Pour des pressions inférieures, la force électromotrice de compensation est modifiée. Elle dépasse bientôt celle d'un daniell, augmente constamment et semble croître au delà de touie limite à mesure qu'on se rapproche du vide de Crookes. Si l'on rétablit en E la force électromotrice primitive e^ qui compensait le phénomène à la pression atmosphérique, on peut, à l'aide du quartz, mesurer le courant nécessaire pour maintenir l'électromètre au zéro. Ce courant, qui apparaît aux pressions de l'ordre du millimètre, augmente d'abord légèrement avec la raréfaction de l'atmosphère, puis devient sensiblement constant pour le vide de Crookes.

Si, par exemple, le métal intérieur M est du platine et si le métal N des parois internes de la boîte .\BCD est de Valuminium, il faut maintenir l'aluminium à un potentiel négatif (inférieur en valeur absolue à i daniell) pour obtenir la compensation à la pression atmosphérique.

Dans le vide de Crookes, cette force électromotrice n'est plus suffisante, et il faudrait porter l'aluminium à un potentiel négatif de valeur absolue égale à 3o volts environ, si l'on voulait obtenir

ELECTRISATION DHS RWOXS SKCONDAIRES.

la compensation. Si Ton maintient la force électromotrice e^ qui compensait le phénomène à la pression atmosphérique, on constate que, dans le Aide de Crookes, sons l'action des rayons de luintgen, le platine se charge positivement. Le courant de charge, mesuré à l'aide du quartz, est de l'ordre de grandeur de io~"* ampère quand on utilise, à travers les fenêtres f recouvertes d'aluminium mince, une surface d'environ 30*^"' placée à 6*^"* de la source / des rayons de Rchilgen.

Ce courant est assez faible [jour qu'on puisse dire : Tant qu'on n'opère pas dans un gaz raréfié, les rayons secondaires provoquent la conductibilité des gaz en y libérant à''ésales quantités d'électricité positive et négative. Mais, dans un gaz raréfié, l'on voit que l'influence des charges négatives des rayons secondaires apparaît; alors les rayons X déchargent les corps négatifs plus rapidement que les corps positifs, ou même ils augmentent la charge des corps positifs. 11 est remarquable que cette dissymétrie de la décharge, produite dans le vide par les rayons de Rcintgen qui frappent un métal lourd, est de même sens que la dissymétrie de la décharge des conducteurs frappés par les rayons ultra-violets de Hertz et de Halhvachs.

Des résultats peu différents sont obtenus à l'aide de la disposi-

a Icloctrometro eiftu quartz

tion représentée par la figure i : la feuille métallique mince M est alors enroulée en cylindre, et la boite plate est remplacée par un

368 cœuvRES dk p. cirie.

second cylindre métallique ABCD de même axe que MM. On introduit le sysLème MMABCD dans le rçcij)ienl V de verre relié à la trompe à mercure, puis on ferme le récipient \ avec le couvercle de verre V mastiqué au golaz. Avec ce second dispositif, on évite les rentrées d'air plus facilemenl qu'avec le premier.

Ces faits pourraient, à la rigueur, s'expliquer par une variation continue de la force électromotrice de contact, qui croîtrait dans d'énormes proportions avec le degré de vide. Cette manière de voir est peu vraisemblable ('). On explique, au contraire, nettement les phénomènes en admettant que les rayons secondaires émis par les métaux en expérience emportent avec eux de l'électricité négative et libèrent, dans le métal, la quantité complémentaire d'électricité positive. Le platine transformant les rayons de Rontgen considérablement plus que l'aluminium, son émission d'électricité négative est de beaucoup plus considérable que l'émission opposée de l'aluminium, et le platine se charge positivement.

On peut renverser le phénomène en mettant l'aluminium en M à l'intérieur et le platine mince (-j-^ de millimètre) autour de M, en ABCD/ (y?^-. i) ou ABCD {fig- 2). On constate alors que l'aluminium intérieur M, soumis à "l'émission secondaire du platine, recueille de l'électricité négative.

Nous avons fait varier la nature des métaux et constaté en particulier que le plomb et le platine sont parmi les métaux qui émettent le plus de charges négatives^ sous l'action des rayons X. Viennent ensuite l'étain et le zinc. Quant à l'aluminium, des expériences faites avec une enceinte de Fai^aday tapissée extérieurement d'aluminium et recevant des rayons de Riintgen semblent montrer que les rayons secondaires assez pénétrants de ce corps sont, comme les rayons de Rontgen générateurs, dont ils difierent peu, sensiblement dépourvus de charge électrique.

L'intensité des charges électriques négatives des rayons secon-

(') On a démontré que, si l'on fait le vide de Crookes dans un récipient renfermant un condensateur dont les armatures sont formées de deux métaux M et N, la force électromotrice du coaple MN n'en est pas altérée; elle est même indépendante de la nature du gaz ambiant, raréfié ou non, tant que l'on ne chauffe pas les métaux M et N dans le vide de manière à en faire dégager les ga/. inclus et à les remplacer par un autre gaz ( Bottomley, B.-A. Report, i885; Spiers, PA/Ï. Mag., t. XLIX, janvier 1900, particulièrement p. 70).

ÉLECTRISATION DES RAYONS SECONDAIRES. SGg

claires du métal M, éludiées avec la disposition de la figure 2, ne s'aHadilil pas considérablement lorsqu'on compare un appareil dont l'enveloppe de verre V est relativement mince (1""") à un autre où elle est plus épaisse (3"""). Avec le disposilif" de la figure 1, les rayons X pénétrant dans la !)oite ABCD par les fenêtres à travers une feuille daluminium d'épaisseur de -pj t^e millimètre, l'interposition d'une glace de verre de .5""" sur le trajet des rajons de Rontgen affaiblit le phénomène, mais en le laissant comparable à ce qu'il était d'abord ; l'interposition d'une lame daluminium d'un demi-millimètre sur- le trajet des rayons de Piontgen réduit à peine (de moins de -j-5^ ) l'électrisation négative des rayons secondaires du platine. Les charges négatives des rayons secondaires pro\iennent donc surtout de l'action exercée sur le métal M par les rayons X les |)lus pénétrants du faisceau incident. Ce fait est analogue à celui qui a été signalé à propos de l'activité électrique des rayons secondaires ('), mais il est ici encore bien plus marqué.

Le rapprochement précédent est en accord avec celui que l'on peut faire au sujet du pouvoir de pénétration des charges négatives lancées par le métal M. Quand, au lieu d'opérer dans le vide, nous avons opéré en plongeant le condensateur MN dans un diélectrique tel que la paraffine, l'ébonite, le phénomène de l'émission d'électricité négative de M en N disparaissait sensiblement. Dans le cas seulement où M et N n'étaient séparés que par une fraction de millimètre de paraffine, l'électromètre accusait encore une faible charge correspondant à des courants de l'ordre de io~'- ampère; les variations de ces faibles courants avec la nature des métaux M et N s'accordaient à faire penser qu'ils étaient dus à l'émission par les métaux lourds de charges négatives rapidement absorbées |)ar la paraffine au voisinage du métal.

Une expérience directe a d'ailleurs montré le faible pouvoir de transmission (-) de l'émission électrique du plomb, par exemple :

(') G. Sagxac, De l'optique des rayons de Rontgen et des rayons secondaires qui en dérivent. Paris, GauLliier-Villai-s, 1900, p. io5 et iSa.

(-) La transmission étudiée ici peut avoir lieu en partie ou en totalité par diffusion postérieure; la même remarque s'applique d'ailleurs à la ti-ansmission de l'action électrique de décharge ou de l'action radiographique des rayons secondaires des métaux lourds, telle qu'elle a été, dans certains cas, étudiée par l'un de nous (G. Sagnac, loc. cit., p. 89 et 94).

SjO OEI VRKS DE P. CIRIF.

une mollit' longitudinale du plomb épais MM {/iî^'- 2) est recouverte d'une feuille d'aluminium battu, dont l'épaisseur, calculée d'après la surface, le poids et la densité a,-, est de o^,/[6. Les rayons X frappant le coté nu du cylindre, on observe, à la pression o'""\ooi de mercure, un courant de l'ordre de 10"'" ampère dû au bombardement (rélectricilé négative issue du j)lond) nu MM ; c'est-à-dire que le plomb MM se charge de la quantité complémentaire d'électricité positi\e, et il faut, pour le maintenir au potentiel zéro pendant 82^2, disposer sur le plateau du quartz piézo-électrique une masse de doo^^ en l'abandonnant progressivement à l'action de son poids. J^'appareil V\ ' une lois retourné de 180" autour de son axe, de manière que les rayons X frappent maintenant la face de plomb recouverte d'aluminium battu, l'émission d'électricité négative par le plomb à travers cette feuille d'aluminium correspond à un poids de 5ooS pour 53^5, c'est-àdire n'est plus que les | de celle du plomb nu. Ce coefficient de transmission des charges électriques est assez peu différent de celui que présenteraient les rayons cathodiques extérieurs à un tube à vide dans les expériences de Lenard. Il est aussi comparable à celui de l'action électrique de décharge des rayons secondaires, déjà étudié, et à celui de l'action radiographique (').

11 importe de remarquer que les mesures des courants délectricité négative issus des métaux lourds frappés par les rayons X ont, pour des conditions expérimentales données, un sens absolu; la quantité d'électricité transportée par les rayons secondaires est, dans un vide suffisamment poussé, indépendante de la distance parcourue par les rayons secondaires; au contraire, on sait que les intensités des actions électriques radiographiques ou radioscopiques des rayons secondaires et aussi des rayons X dépendent du mode d'utilisation des rayons et, en particulier, de l'épaisseur d'air du condensateur électrique et de la couche photographique ou luminescente qui les reçoit (-). Il ne paraît, d'ailleurs, y avoir aucun lien simple entre l'énergie des rayons secondaires, telle qu'on pourrait la mesurer au moyen d'un bolomètre fondé sur l'échaulTement d'un métal par ces rayons, et la quantité

(') G. Sagnac, loc. cit., p. 94. (-) G. Sauxac, loc. cit., p. i3i.

KLErTIUSATION DES RAYONS SECONDAIRES. 3;!

délectricité ncii;ati\e qu'ils transportent. Leusemble des faits observés conduit à penser que Vcniission électrique secondaire des métaux lourds |iossède des propriétés analogues à celles des rayons cathodiques et des rajons déviables du radium : les particules d'électricité négative des rayons sont capables de dissocier Télectricité neutre des particules des gaz en quantités d'électricité positive et négative, considérablement supérieures à la quantité d'électricité négative des rayons, tant du moins que le gaz étudié n'est pas trop raréfié. Il ne faut pas confondre la production de ces rayons cathodiques, qui, dans le vide et même en l'absence de tout champ électrique, émanent du métal M frappé par les rayons X, avec la production déjà signalée par l'un de nous ( ') d'un flux d'électricité soit positive, soit négative, dans ;un gaz soumis au champ électrique.

L'action des rayons X et des ravons secondaires sur les gaz n'est pas essentiellement dillérente de Faction des rayons ultra-violets étudiés par Lenard (-). D'autre part, l'émission des rayons cathodiques par un métal lourd que frappent les rayons X n'est pas plus étrange que le phénomène analogue produit par les rayons ultra-violets : le professeur Righi (-^j, et, plus récemment, le professeur P. Lenard ('), les professeurs E. Merritt et O.-M. Ste\vart(^), ont en effet trouvé qu'un métal frappé par les rayons ultra-violets émet un ilux d'électricité négative, même lorsque la surface métallique frappée par les rayons n'est pas électrisée. Cette émission a les caractères de rayons cathodiques particulièrement absorbables et l'étude n'a pu en être faite par le professeur Lenard que dans le vide de Crookes.

(') Sagn'ac, Comptes rendus du 5 février 1900 et l'article précédent : \ouvelles recherches sur les rayons de Rontgen, § 5 et G; — Journ. de Phys., Z" série, t. X, 1901, p. 677 et 680.

(') Cf., loc. cit., § 7. Journ. de Phys., 3= série, t. X, p. 683.

(3) A. Righi, Atti d. R. Ace. d. Lincei, 1900, p. 81.

(*) P. Lenard, Erzeugung von Kathodenstrahlen durch ultra-violetes Licht ( Drude's Annalen d. Physik, t. II, 1900, p. 359-370). Cette émission d'électricité négative permet au professeur Lenard d'expliquer la déperdition d'électricité négative sous l'action des rayons ultra-violets.

(^) E. Merritt, O.-M. Stewart, The developnient of Kathode Rays by ultraviolet light ( The Physical Review, octobre 1900, p. 220, et Journ. de Phys., 3" série, t. X, 1901, p. 578).

3^2 œiVRES DE P. CURIE.

L'électrisadon négative des rayons secondaires fournit donc une analogie nouvelle entre les rayons X et les rayons ultraviolets. Il devient alors de plus en plus probable qu'il y a, dans les rayons secondaires, des rayons non électrisés de Tespèce même des rayons X incidents qui les produisent en se diflusant ou se transformant.