CHAPITRE II
Dispositif expérimental.
Notre voi expérimental comporte D ol nonce
19 Une source de rayonnement & ;
209 Un canaliseur destiné à ter le faisceau de rayons ;
3° Un appareil détecteur de rayonnement (chambre d'ionisation) ;
4° Un appareil de mesure des courants d’ionisation produits par le rayonnement dans l'appareil détecteur ;
9° Des écrans absorbants destinés à être interposés sur le trajet des rayons.
$ 1°r. La source. Son rayonnement. — Parmi les radioéléments, le radium E est particulièrement indiqué comme source de rayons $. Etant donnée sa période de décroissance assez courte et les difficultés qu’il y a à l’obtenir pur en quantité suffisante, nous avons employé le mélange de Ra D et de Ra E en équilibre radioactif. L’intensité d’une telle source pourra être pratiquement considérée comme constante, étant donnée la longue période de décroissance du Ra D, 16 à 19 ans (t). En réalité le rayonnement de cette source comprendra aussi les rayons £ et y du Ra D, mais les rayons f sont trop absorbables pourintervenir, et les rayons y, étudiés antérieurement (?), ne forment qu’une proportion négligeable de l’ionisation totale dans les limites de notre étude.
(*) Anronorr, Phil. Mag., vol. 19, p. 825, 1910. (2) I. Curie et G. Fournier, C. R.,t. 176, p. 1301, 1923,
Quant au rayonnement & du Ra E, qui nous intéresse particulièrement, il a été étudié avant nous par la méthode des spectres magnétiques (‘). Voici la description du spectre du Ra E donnée récemment par I. Curie et J. d’Espine (?) :
-« La bande principale de rayons $ du Ra E est très nette- « ment délimitée du côté des grandes vitesses pour f (rap- « port de la vitesse des électrons à celle de la lumière) « — 0,936 et se termine d’une manière imprécise vers « B — 0,70 du côté des faibles vitesses ; la bande présente «un palier d'intensité maximum entre $ — 0,86 et 8 — 0,80. « L'aspect que l’on observe pourrait s’intérpréter par l'exis- « tence de deux bandes d’intensités peu différentes se recou- « vrant partiellement, l’une bien délimitée des deux côtés et « s'étendant de 8 — 0,936 à 8 — 0,80, l’autre, moins bien « délimitée, s'étendant de & = 0,86 à 8 — 0,70. On observe « un rayonnement 6 très faible pour des vitesses de l'ordre « de f— 0,50, mais il est difficile d’affirmer que ces rayons « ne sont pas dus à des effets parasites.
«Il existe un faible rayonnement £& de vitesse supérieure « à celle de la bande principale ; ces rayons ne forment pas « une raie unique : c’est un groupe de raies ou une bande, « de vitesses comprises entre 8 — 0,986 et 8 — 0,970. »
Cette description donne une idée de la complexité du rayonnement £ de la source, Il faut toutefois se méfier de l'interprétation visuelle d'une plaque photographique qui traduit elle-même à sa manière les intensités qu’elle reçoit. En effet la courbe photométrique de ce spectre, obtenue au Laboratoire Curie par M. Proca, ne présente pas l’aspect de deux bandes superposées, mais seulement un maximum correspondant à £ — 0,83.
Notre source a été constituée de la façon suivante : d’une solution chaude de chlorure de plomb contenant du radium
() Voir surtout : J. Danysz, Le Radium, vol., 10, p: 4, 1913. (2) L Cune étJ. D'Espine, C. R., t. 181, p.131, 1925.
(D +E), on à prélevé quelques gouttes que l’on a déposées sur une lame de mica.
La solution ayant cristallisé par évaporation et refroidissement, la source se présente sous la forme d’une tache cristalline à peu près circulaire de 6 à 8 mm. de diamètre. Pour éviter la détérioration de la source pendant le transport et l’utilisation, nous l'avons recouverte d’une très mince
feuille de mica, la plus mince que l’on puisse obtenir par
clivage, collée sur les bords. Cette source a été mise en observation pendant quelques jours, afin de nous permettre de contrôler son équilibre radioactif, après quoi elle a pu être directement utilisée.
$ 2. Le canaliseur. — La limitation du faisceau de rayon-
nement est obtenue par l'emploi d’un canaliseur en feuille de plomb de 2 mm. d'épaisseur, à section carrée de 2 cm. de côté, et de 2 cm. de hauteur. Ce canaliseur C est posé directement sur la source S et délimite par conséquent le faisceau, comme l’indique la figure 1, de façon à le faire pénétrer entièrement dans l’appareil détecteur de rayonnement D placé à 5 cm. au-dessus de la source.
$ 3. L’appareil détecteur de rayonnement. — Nous avons employé comme appareil détecteur de rayonnement une
chambre d’ionisation dite « chambre à rayons pénétrants ». Cette chambre est essentiellement constituée par un cylindre métallique C (fig. 2) de 95 mm. de diamètre et de 205,5 mm. de hauteur. Ce cylindre est muni d’une tige axiale T de 4 mm. de diamètre et 142 mm. de longueur, portant une
borne I et isolée à sa partie supérieure par un bouchon d'ambre A. Un anneau de garde métallique G, mis en com-
SI
Fig. 2.
munication avec le « sol » par la borneS, et isolé du cylindre C par une gaine d'ébonite E, assure la protection électrostatique.
Le cylindre C est fermé, à sa partie inférieure, par une feuille d'aluminium F de 0,02 mm. d'épaisseur serrée entre deux bagues B, B' à l’aide de vis. La monture M de la bague B entre à frottement dur dans le cylindre C, ce qui rend le démontage facile. La partie utile de la feuille d'aluminium F est un cercle de 80 mm. de diamètre.
Enfin le cylindre C se trouve à l’intérieur d’un cylindre plus grand S qui est en communication avec le sol par la borne $S,. Des pièces d’ébonite telles que D maintiennent et isolent le cylindre C à l’intérieur du cylindre S. Un passage P, isolé à l’ébonite, traverse le cylindre S et permet d'amener le cylindre C à la tension voulue.
L'ensemble de la chambre est monté sur une colonne verticale à crémaillère. Cette crémaillère permet d'approcher ou d’éloigner de la base de la chambre d’ionisation un plateau horizontal portant la source et le canaiiseur. La distance adoptée dans la plupart des cas entre le plan de la source et le plan de la feuille F qui ferme la chambre d’ionisation est de 5 cm. Dans ces conditions, comme le montre la figure 1, le faisceau canalisé entre tout entier dans la chambre d'ionisation.
f ee $ 4. Appareil de mesures. — Notre appareil de mesures est constitué par un système quartz piézo-électrique-électromètre,
Fig. 3.
fréquemment utilisé au laboratoire Curie. L'électromètre est à quadrants, du type ordinaire : les quadrants sont réunis par paires opposées, l’une des paires P étant en communication avec le sol (fig. 3), l’autre P'avec le « système isolé » (en
trait fort sur la figure) qui comprend en outre l’une des
armatures A’ du quartz et la tige axiale T de la chambre d’ionisation,
L’aiguille de l’électromètre est portée à une tension de 88 volts par rapport au « sol» de l'installation, à l’aide d’une batterie B d’accumulateurs à faible capacité. Un miroir concave de 1 m. de foyer, solidaire de l'aiguille, donne l’image d’une fente lumineuse sur une échelle graduée transparente.
La deuxième armature A de la lame de quartz Q est reliée au sol, ainsi que le cylindre extérieur $S de la chambre d’ioaisation et la paire de quadrants P. Le cylindre intérieur C de. la chambre d’ionisation est porté à un potentiel de 800 volts environ par rapport au sol, à l’aide de la batterie B'.
Pour toutes les expériences, nous avons utilisé une lame de quartz fournissant 9,775 U. E. S. de quantité d'électricité par kilogramme posé sur le plateau de l’appareïl ou enlevé de ce plateau.
Les liaisons électriques du système isolé, entre l’électromètre, le quartz et la chambre d’ionisation (en trait fort sur la figure), sont protégées électrostatiquement par des tubes de laiton en communication avec le sol. L'isolement est assuré par de la paraffine à l’intérieur des tubes et par des bouchons d’ambre aux extrémités. Dans le quartz et dans l'électromètre, toutes les parties du système isolé sont également montées sur ambre, ainsi que la tige axiale de la-chambre d’ionisation.
$ 5. Les écrans absorbants. — Nous ne parlerons ici que des écrans en lames solides que nous avons pu obtenir, en réservant pour d’autres chapitres la description des écrans en poudres ou liquides.
Certains métaux se trouvent dans le commerce en feuilles suffisamment minces pour nos besoins (0,005 à 0,5 mm.) : ce sont : l'aluminium, le cuivre, l'argent, l’étain, l'or. Nous avons dû laminer au laboratoire : le fer, le zinc, le cadmium, le thallium, le plomb et le platine. Pour certains métaux
très durs, nous avons dù nous contenter de lames un peu trop épaisses. Pour le magnésium, qui ne se laisse pas laminer, nous avons procédé de la façon suivante : prenant du magnésium en poudre, nous l'avons tout d’abord pressé à l’étau, de façon à obtenir une sorte de galette friable, Nous avons ensuite fait passer cette galette dans le laminoir et nous avons finalement obtenu une feuille mince, suffisamment homogène, ayant de la cohésion, et tout à fait semblable par son aspect à une feuille obtenue directement par laminage de métal fondu.
Pour le carbone, seul métalloïde que nous ayons pu étudier en lames, nous avons trouvé dans le commerce des lames de microphone dont la teneur en carbone est très voisine de 100 0/0 et qui, par leur minceur, se prêtent fort bien aux expériences d’absorption.
Pour les corps composés, nous avons pu préparéf les nitrates de sodium et de potassium, le sulfate acide de potassium, la naphtaline et le camphre en lames fondues. Le commerce nous a fourni des lames de quartz. Enfin, nous avons pu cliver le gypse en lames tout à fait propres aux déterminations.
La préparation des écrans consiste à choisir une lame ou feuille bien homogène, et à lui donner une forme reclangulaire de dimensions suffisantes pour recouvrir entièrement le canaliseur. On mesure ensuite la surface de l’écran aussi exactement que possible, enfin on pèse l'écran, pour connaître en définitive la masse superficielle. L'erreur sur chacune des mesures des dimensions d’un écran rectangulaire étant approximativement de 0,5 0/0, l’erreur sur la surface est de 1 0/o et l'erreur sur la masse superficielle est sensiblement la même, car l’erreur sur la pesée, effectuée à l’aide d’une balance Curie, ne dépasse guère 0,1 0/0.
Il est bon de s’assurer que les écrans ne possèdent pas une activité propre vis-à-vis de la chambre d’ionisation, activité qui viendrait troubler les mesures et fausser les résultats. Il
est préférable, de ce point de vue, de fabriquer les écrans avec du métal récemment acheté à l'extérieur, plutôt qu'avec des feuilles ayant séjourné longtemps au laboratoire.
Afin d'éviter toute souillure extérieure et toute détérioration des écrans, et aussi pour permettre de les mieux recon-. naître, les écrans ont été soigneusement conservés dans de petites enveloppes en papier transparent analogues à celles qui servent à conserver les clichés photographiques, chaque enveloppe portant mention de la désignation de l'écran, de sa surface, de sa masse, de son épaisseur et de sa masse superficielle.
Pour ne pas détériorer les écrans, nous avons évité le plus … possible de les manipuler, et nous nous sommes servi de pinces ayant les mors protégés par du papier.
