OPTIQUE DES RAYONS DE «ONTGEIV
blit à peine, en général, l'action électrique des rayons secondaires du cuivre, tandis qu'elle réduit celle des rayons du fer sensiblement dans le rapport (i-,8) déjà trouvé par conipaiaison des deux métaux dans les mêmes conditions. Un a(raiblissemenl du même ordre des rayons secondaires de ceitains métaux 1res lourds, connue le platine, le plomb, résulte de la simple transmission dans la couche d'air comprise entre i*^"^ et ?>^"^ seulement (').
Il m'a paru intéressant de m'assurer, en raréfiant l'air autour du métal rayonnant, que ralïaihlissement par transmission dans l'air est bien dû à la présence même de l'air et non pas à une influence spéciale de la distance indépendante de la loi du <arié des distances : dans un petit récipient de verre R {Jfg- 17) communiquant avec
Fia, n.
une trompe à eau est disposé un petit miroir \^ métallique qui reçoit des rayons X d'un tube un peu mou à travers une paroi ^^v^ assez transparente, formée d'une peau de vessie soutenue par une toile métallique. Le récipient R
(») Par suite, si l'expérience de là/ig. 8 (p. f^o) est faite avec une lame MM d'un métal tel que le plomb, on peut, sans affaiblir notablement l'action électrique des rayons secondaires, supprimer la partie supérieure de la lame MM; la région inférieure de MM séparée de aa par quelques centimètres d'air au plus produit à elle seule la plus grande partie de l'action électrique secondaire.
go G. SAGWAC.
porte une lubuline latérale que lermine un petit plaieau métallique ce soudé à Ja paroi F/^ E'^ de l'électroscope C. Le cenire du plateau ce est percé suivant un orifice circulaire de i*^"^ de diamètre; une très fine toile métallique de laiton, soudée au bord du plateau ce, en recouvre l'orifice circulaire et suppoile une pellicule de collodion de 3 microns seulement d'épaisseur collée par ses bords au plateau ce avec du collodion pins épais. Dès que les rayons secondaires du miioir L sont soi lis du récipient R à travers la mince couche de collodion, ils se propagent dans le champ élecirique de l'électroscope, dont ils lendeni Pair conducteur de l'éleciricité, et déchargent ainsi la feuille électrisée/^sans avoir subi d'autre absorption que dans la mince pellicule et dans les 4^"^, 5 environ d'air compris entre cette pellicule et le centre du miroir rayonnant L. Avec la trompe à eau, on raréfie Tair autour du miroir L et l'on observe l'action électrique des rayons secondaires en suivant, comme d'habitude, le déplacement de la feuilleyau moyen d'un viseur à court foyei' muni d'un oculaire micrométrique ^ on laisse ensuite rentrer l'air dans le récipient et l'on constate alors que l'action électrique des rayons secondaires a notablement diminué si le miroir L est formé d'un métal lourd tel que le fer ou le iiickel, l'étain et surtout le platine, le plomb. Ij'action reprend sa valeur primitive si l'air est ramené à la raréfaction primitive. Ainsi, l'action électrique des rayons secondaires émis par un miioir L de platine était divisée par a ([uand la pression de l'air du récipient R s'élevait de 2*^™, 8 à 21'^'", 8 de mercure; elle reprenait i>a valeui' primitive cjuand la pression atmosphérique était rétablie dans le récipient. On va voir que le platine émet réellement des rayons secondaires encore plus absorbables que ce premier résultat ne semble le montrer.
G. IhUétogénéitc des faisceaux de rayons secondai/es. — L'action ('le( troscopicjue, 1 adiographi(pie ou
OPTIQUE DES RAYOJNS DE ROiNTGEJV. qi
ladioscopique d'un faisceau de rayons serondaires issu d'un rorps fjuelconqiie subit, quand le faisceau est transmis par une épaisseur déterminée d'ur) cei tain milieu, un affaiblissement d'autant moindre que les milieux supplémentaires déjà traversés par le faisceau sont plus nombreux et plus épais. En particulier, les actions des rayons secondaires transmis par des épaisseurs d'un milieu défini, qui croissent en progression arithmétique, ne vont point en décroissant en progression géométrique, comme il devrait arriver forcément si le faisceau était homogène à la manière d'un faisceau de lumière monochiomatiquc En s'aidant de l'analogie opti(|ue, on peut exprimer ce résultat comme le résultat semblable obtenu avec les ravons X, en disant : Le faisceau secondaire étudié dans chaque expérience se comporte < omme un mélange de rayons divers inégalement pénétrants^ une série d'écrans successifs yi/z/e/zi ces divers rayons en absorbant surtout les uns et laissant passer surtout lés autres, qui forment un faisceau moins actif et plus pénétiantque l'ensemble du faisceau incident ( ' ).
Les filtrations successives diminuent Thétérogénéilé du faisceau, sans cependant la supprimer. J'ai trouvé, par exemple, que, pour un faisceau secondaire émané du zinc et déjà filtré par 20"^™ d'air, une feuille de mica d'épaisseur de 35 micions, placée entre le zinc et l'électroscope, divisait l'action électroscopiquedu faisceau par 1,71; mais une seconde lame iderilicpie inteiposée ensuite sur le trajet du faisceau divisait l'action électrique par i,58 seulement.
De niême, dans les expériences sur l'influence de la distance qui ont été dé( rites (§ 5), j'ai trouvé que les couches
(') Dans celte analogie optique on admet implicitement que les divers rayons d'un faisceau secondaire coexistent sans s'altérer mutuellement.
92 G. SAGWAC.
d'air atmosphérique de même épaisseur ajoulées successivement entre le métal rayonnant L {fig- i.\) et l'électroscope C sont de plus en plus transparentes.
Dans l'expérience de la fig- 17, des rentrées successives de masses d'air égales dans l'atmosphère raréfiée qui entoure le miroir L réduisent de moins en moins l'action électrique des rayons secondaires. Ainsi, quand la pression de l'air du récipient R, primitivement égale à 2*^"™, 8 de mercure, subissait trois augmentations successives de 9^™, 5 de mercure, l'action électrique des rayons secondaires du platine était divisée successivement par les nombres décroissants : i,^, 1,2 et 1 ,1 ^ enfin, la pression ainsi amenée à 3i'^'",v3 passant d'un seul coup à 76^*", Taclion électrique secondaire ne subissait plus qu'une diminution relative voisine de -r^.
Si l'on admet que l'absorption par une même masse d'air est indépendante de la pression du gaz (^), les épaisseurs d'air de 4*"', 5 sous la pression de 2*^'", 8 ou bien sous la pression de 9^™, 5 équivalent lespectivenient à o^'",i6 ou bien à o^"%55 d'air à la pression atmosphérique^ alors on peut dire que, même supposés déjà filtrés })ar o*^"\ 16 d'air et une pellicule de collodion de 3 microns, les r;iyons secondaires du platine exerceraient une action électroscopi(|ue 1,7 fois plus faible quand ils auraient traversé une simple couche d air supplémentaire de o*^'", 55 d'épaisseur.
11 y a des rayons secondaires bien plus absorbabb^s en- <;ore : à partir de 2^"', 8 de pression, une augmentation de
(') Cela revient à admettre que l'absorption est proportionnelle au nombre des molécules de gaz rencontrées par le faisceau de rayons (lucllcs que soient les distances mutuelles des molécules.
iJaprès les vues théoriques (jue j'ai indiquées au Cliap. IV, § 'i, la proportionnalité signalée cesserait d'être exacte i)our des rayons formés de vibrations ayant des longueurs d'onde comparables ou supérieures au double de la distance moyenne des molécules du gaz considéré. .
OPTIQUE DES KAYOJVS DE ROJNTGEN. q3
pression de o*'"',8 seulement réduisait l'action électroscopique des rayons sccondaiies du miroir L de platine aux ~ de sa valeur primitive; m- cette variation de pression équivaudrait à la traversée d'une couche d'air à la pression atmosphérique de o*^™,o47 seulement; avec le coefficient de transmission défini par le résultat précédent, on trouve que les deux premiers millimètres d'air à la pression atmosphérique réduiraient l'action à la fraction ( — ) »
soit aux I de sa valeur primitive, c'est-à-dire supprimeraient I de l'action de décharge des rayons secondaires. Or ce nombre ne s'appli(|ue réellement qu'à l'ensemble du faisceau secondaire, et non pas aux rayons homogènes les plus absorbables de ce faisceau, et, d'autre part, le faisceau expérimenté a été dépouillé vraisemblablement dune notable partie de ses rayons les plus absorbables en traversant la pellicule de collodion de trois microns et les 4^"^, 5 d'air à la pression de 2^"^, 8 de mercure qui équivalent ào*^™,55 d'air à la pression atmosphérique. Le résultat ainsi calculé n'est donc qu'une limite très inférieure de l'absorption des rayons secondaires du platine par les premières couches d'air à la pression atmosphérique adjacentes au métal nu; on peut dire que le premier millimètre d'air atmosphérique adjacent au platine erdève aux rayons secondaires de ve métal une grande partie de leur activité électrique. L'absorption est bien moins importante avec les rayons secondaires de l'étain, du fer et du nickel ; dans les conditions de l'expérience, elle est presque insensible avec ceux du zinc et du cuivre.
L'énergique filtration par l'air des rayons secondaires, tels que ceux du platine, du plomb, permet de comprerjdre pourquoi les rayons secondaires de tels métaux, lorsqu'ils sont déjà transmis par plusieurs centimètres d'air, sont à peine affaiblis par une mince feuille d'aluminium battu, tandis que la môme feuille supprime une notable partie
G. SAfiWAC.
de l'action éloclrlqne des rayons secondaires des niemc^s métaux qui n'onl pas encore été (illiés par Tair; ce dernier fait se constate au moyen du dispositif de la fi^ 16.
Si Ton dispose en M un miroir d'aluminium (*), puis un miroir de platine, la ditrérence des deux actions de décharge exeicées dans les deux cas par les rayons X cjui frappent la surface M représente assez exactement l'effet du aux rayons secondaires du platine. Or cet effet du platine est réduit à environ moitié si 1 on recouvie la surface M du iniioirde platine avec une feuille d'aluminium d'épaisseur voisine du micron.
Les expériences relatives à l'action radiographicjue des rayons secondaires fournissent des résultats analogues : Un faisceau de rayons X tombe sur la plus giande parti(! d<î la surface d'une plaque pliolographi(|ue pp {fig- 18)
Fier. 18.
st
à Tabri de la lumière, en traverse le \eri.e pour venir impressionner la couche sensible tournée en dessous et nue, puis frappe une plaqu(*M\J dont les rayons secondaires viennent à leur tour impiessionnei- la couche sensible. Pour distinguer la seconde action de la première, il suffit de placer la plaque MM contre la couche sensible pp\ si l'on supprime tous les corps, tels que M'IM/, qui, placés dans le voisinage de la placjue sensible, pourraient lui envoyer aussi des rayons secondaires, l'impression est van-
( ' ) L'aluminium emjDloyc est épais de qucl(|ucs tnillimèlrcs et adossé à un miroir de plomb épais; de celte manière, les rayons X que laisse passer l'aluminium sont arrêtés par le plomb, et les rayons secondaires de celui-ci sont suflisammcnl arrêtés par l'aluminium.
OPTIQUE DES T\ AYONS DE ROWTGEN. g5
forcée au-dessus de la plaque MM, très faiblement si MM est en aluminium, fortement si MM esl formé d'un métal qui transforme beaucoup les ra jons X ; l'impression due aux rayons secondaires d'un métal est alors comparable à celle qui est due aux rayons X seuls. Dans ces conditions, une bande étroite d'aluminium battu d'épaisseur comparable à un micron seulement n'affaiblit que très légèrement le renforcement dû aux rayons secondaires du cuivre, du zinc, niais affaiblit notablement celui de l'élain et supprime presque complètement celui du zinc amalgamé, du plaiine, du plomb.
Si le miroir métallique MM est éloigné au-dessous de la couche sensible de pp, l'absorption par Taluminium battu très mince, qui était si importante à très petite distance pour les rayons du [)laline, pai" exemple, diminue très vite dès que l'épaisseur d'air qui sépare MM de la couche sensible dépasse environ i™"* et devient bientôt insignifiante. En mêuje temps, le renforcement dû aux rayons secondaires du métal diminue assez peu pour le cuivre, le zinc, notablement pour l'étain et surtout le platine, le plomb; on suit la variation de l'action du miroir, en comparant sur une même plaque sensible pp^ comme le montre ]a.Jîg. i8, le renforcement dû à MM placé assez près de pp au renforcement dû à un miroir M'M' de même matière placé plus loin de la couche sensible; on remplace la bande d'aluminium battu très mince par une bande d'aluminium d'épaisseur de jî^ de millimètre ou davantage, placée contre la couche sensible depp; au développement, la trace de cette bande apparaît sous forme d'une région moins impressionnée et cette trace est bien plus accusée sur la région de pp située au-dessus de MM (jue sur la région moins impressionnée, soumise à 1 action des rayons secondaires de M' M'; l'aluminium, sans agir notablement par son propre rayonnement secondaire, arrête les rayons secondaires de M' M' bien moins que ceux
g6 G. SAGWA.C,
de MM, si le métal de ces deux plaques est de l'élaii), du platine, du plomb, etc.^ l'action des rayons du mi roi i" M' M' est plus faible que celle du miroir M.M, et celle influence de la dislance parcourue par lis rayons secondaires est bien plus grande pour le platine, le plomb que pour le zinc, le cuivre, par exemple; cette différence s'explique bien par l'absorption par l'air.
L'expérience de Xaifig, i8 est refaite dans une cloche où l'air esl, dans une première expérience, à la pression atmosphérique, dans une seconde à la pression de i*^™de mercure; les rayons X entrent dans la cloche à travers une paroi d'ébonite. L'influence de la distance diminue de la premièie expérience à la seconde pour des métaux tels que le platine, le plomb ^ elle n'est guère modifiée pour le cuivre, le zinc.
L'influence de la distance se voit plus rapidement en inclinant une placjue sensible pp' {fig- 19) d'un peiit
angle sur une pla(jue MM de métal, par exemple. L'impression des layoïis X en chaque point P de la couche sensible nue tournée vers MM est renforcée* par l'impression due aux rayons secondaires S rjue le métal MM envoie en P à travers une épaisseur d'air dont la valeur moyenne a croît lentement de o à «, propoi tionnellement à la distance / du point P au bord p de la couche sensible en conlact avec MM. Une bande étroite découpée dans une feuille d'aluminium plus ou moins mince est disposée perpendiculairement au bord p en contact avec la couche sensible jus(|ue près de p' .
OPTIQUE DES RAYONS DE TlUNTGEN. gy
Le cliché obtenu après développement montre, près de l'arête p du coin d'air traversé par les rayons secondaires, une zone de renforcement maximum de l'action des rayons X; celte zone, peu accusée avec le cuivre, le zinc, est très nette avec le platine, le plomb, et sa limite correspond à une épaisseur d'air d'environ i™"*.
11 est intéressant d'observer la zone de renforcement non plus au bord p^ mais au milieu même de la plaque, en remplaçant le miroir plan MM par un miroir cylindrique dont la surface est convexe et placée contre la couche sensibles j la zone de renforcement maximum se produit alors le long de la génératrice de contact de la couche sensible et du miroir. Avec les deux dispositifs, on constate que la zone de renforcement maximum produite par le platine, par exemple, est sensiblement effacée là où elle croise une bande d'aluminium d'épaisseur comparable au micron, (jue l'on a disposée contre la surface de la couche sensible entre celte surface et celle du plaline ; la trace de la bande d'aluminium mince passe, au contraire, inaperçue en dehors de cette région.
Ces diverses expériences radiographiques ou électroscopiques s'accordent ainsi à montrer que les rayons secondaires sont très hétérogènes; les différents milieux qu'ils traversent les filtrent en ne laissant passer que les rayons les plus pénétrants. Les différents rayons secondaires émis simultanément par un même corps présentent une échelle de pouvoirs de pénétration div^rs, particulièrement étendue pour les éléments comme le fer, le nickel, l'étain et surtout le platine, le plomb. Les rayons les moins pénétrants des faisceaux émis par le platine, le plomb, sont très affaiblis par une épaisseur d'aluminium de l'ordre du micron, par une épaisseur d'air de l'ordre du millimètre, par une feuille de papier noir: ils produisent à eux seuls une grande partie de l'action électrique ou radiographique des rayons secondaires de ces éléments; de telles épaisseurs s. 7
9^ G. SAGJVAC.
d'aluniiniuni ou d'air afTaiblissent, au contraire, très peu l'action électrique ou radiograpliique des rayons du zinc ou du cuivre. Une fois dépouillé de celle partie la plus absorbable et la plus active, les rayons secondaires sont plus pénétrants, moins actifs et continuent à s'affaiblir en traversant, par exemple, les millimètres d'air suivants; comme nous avons vu pour les rayons du fer, ils s'affaiblissent encore parfois notablement dans les centimètres d'air suivants; ils deviennent graduellement aussi pénétrants que les rayons X qui les ont produits. On comprend très bien maintenant que cet affaiblissement par transmission dans l'air, le papier noir, l'aluminium, etc., s'exerçant très inégalement sur les faisceaux secondaires émis par divers corps sous l'influence du même faisceau de rayons X, l'ordre de divers corps au point de vue de leur activité secondaire puisse être bouleversé d'une expérience à l'autre. Nous en avons vu des exemples pour l'action électrique; de môme l'action radiograpliicjue du plomb, par exemple, au moins égale à celle du cuivre tant que les métaux sont placés contre la couche sensible nue {fig. i8) lui devient considérablement inférieure quand la couche sensible est recouverte de papier noir ou d'aluminium mince. Les expériences de ce genre peuvent être regardées comme un moyen d'étudier la composition des divers faisceaux secondaires (^ ). Il résulte de la complexité des
( ' ) La complcxllé des faisceaux secondaires et l'imporlantc absorption que certains rayons secondaires éprouvent eu traversant des feuilles minces d'alumini-um, de papier, ou de faibles épaisseurs d'air, ont échappe à IVI. D. Hurmuzescu qui, depuis mes premières recherches sur les rayons secondaires, a indiqué un certain nombre d'observations qu'il a faites de son côté sur la môme question : Sur le rôle du métal dans l'absorption et l'émission des rayons X {Société française de Pliysique, 17 avril 1898); Sur la transformation des rayons \ par les différents corps ( Comptes rendus, t. CXXVIII, p. [\-i-2; i3 février 1899); Sur la transformation des rayons X {A/xhives des Sciences physiques et naturelles de Genève, /f période, t. \\\, p. 509; 1899). M. ilurmuzcScu recevait les rayons secondaires dans un clectroscojic
OPTIQUE DES RAYONS DE IIUJNTGEJV. QC)
faisceaux de rayons secondaires que l'épaisseur de la couche superficielle d'émission secondaire, telle qu'elle résulte d'une expérience parliculière, est une moyenne entre les épaisseurs des diverses couclies d'émission correspondant aux divers rayons secondaires du faisceau étudié, couches d'autant plus épaisses que les rayons correspondants sont plus pénétrants. Par exemple, une feuille d'or hatlu de -^ ^^ micron d'épaisseur envoie à quelques millimètres de dislance de la fenêtre d'un élec- Iroscope fermée par une toile métallique des i ayons secondaires peu pénétrants et assez actifs^ d'autres feuilles d'or placées successivement sous la première ajoutent des actions de moins en moins fortes dues à des rayons secon-
à travers une paroi d'aluminium de o°"",i. Cette lame d'aluminium arrêtant les rayons S les plus absorbables, on comprend que les rayons S transmis n'étaient pas notablement absorbables par l'air. D'autre part, cette paroi d'aluminium suffisait à réduire l'action électrique des rayons du fer à moins que celle des rayons du zinc et de la paraffine, comme dans les expériences dont j'ai parlé au § 4 de ce chapitre, tandis que réellement l'action complète des rayons du fer est bien plus considérable. Aussi ne saurait-on dire en conclusion générale, comme le fait M. Hurmuzescu : « ... Un corps très absorbant comme le fer transforme beaucoup moins que la paraffine, et cette dernière, sous une épaisseur plus grande que 6°'™, transforme autant que le zinc...» (Arch. de Genève, loc. cit.., p. 54o.) M. Hurmuzescu emploie l'expression de transformer plus ou moins les rayons X dans le sens d'eme^^/'e des rayons secondaires plus ou moins actifs; ses expériences ne portent pas sur le changement de pouvoir de pénétration caractéristique de la transformation, qui est mis en évidence par l'influence de l'ordre des filtrations sur l'activité des rayons secondaires ( Chap. I, §§ 3 et 4, et ce Chapitre, §§ 7 et 8).
Dans l'expérience du Professeur Rôntgen relative au renforcement de l'action des rayons X par des métaux placés contre la plaque photographique {voir i'^® note du Chap. I), l'absorption des rayons secondaires par le papier noir avec lequel est entourée la couche sensible photographique rend moins frappantes les transformations éprouvées par les rayons X. La même circonstance se présente dans les expériences analogues de MM, Voiler et Walter ( Wied. Annalen d. Physik, t. LXI, p.88-io4; 1897); aussi la classification des divers métaux, d'après l'intensité de ce que les auteurs appellent la réflexion diffuse des rayons X, est-cUc très éloignée de la vérité: le plomb, par exemple,
(îaiies plus pénéiranfs; de trois à cinq feuilles, raclion n'augmente que de -^ environ de sa valeur et ne varie plus désormais sensiblement quand le nombre des feuilles superposées croît davantage^ c'est-à-dire que les feuilles que l'on ajoute au delà de la cinquième n'envoient que des rayons assez pénétrants et très peu actifs. Enfin la couche d'émission secondaire déterminée par l'expérience est d'autant plus mince que les rayons agissant sur le récepteur sont plus absorbables; elle diminue, en paiticulier, quand l'épaisseur d'air comprise entre le corps rayonnant et le récepteur diminue.
s'y trouve parmi les métaux les moins actifs, tandis que réellement ses rayons sont parmi les plus actifs s'ils agissent à petite distance dans l'air sur une couche sensible non recouverte de papier noir.
D'autres expériences radiographiques ont été faites, en particulier, par MM. Malagoli et Bonacini, principalement après la publication de mes premiers résultats {Rendiconti délia R. Accademia dei Lincei, t. VII, p. 2o3, 3 avril 1898). Les auteurs ont retrouvé que les rayons secondaires des métaux lourds sont moins pénétrants que les rayons X incidents. Mais ils n'ont pas aperçu l'importance de l'absorption des rayons secondaires par plusieurs épaisseurs de papier noir avec lesquelles ils enveloppaient leurs plaques sensibles, ni par les quelques centimètres d'air qui séparaient, dans leurs expériences, la plaque sensible et le corps rayonnant. Ils ont admis, sans démonstration véritable, que ceux des rayons secondaires dont le pouvoir de pénétration diffère peu de celui des rayons X étaient des rayons purement diffusés; pour ceux qui se montraient fortement plus absorbables que les rayons X incidents, ils ont admis l'existence de la transformation d'après mes résultats et aussi d'après les expériences radioscopiques de Roïti que je cite plus loin (Chap. III, § 3 ) et qui sont postérieures à mes expériences.
Relativement à l'existence de la transformation, j'ai appris, après avoir publié mes principales expériences, que M. ¥.-\. Dwelshauvers- Dery avait répété l'expérience du Professeur Rontgen en ayant soin de disposer la couche sensible nue contre le métal, le papier noir enveloppant le tout, et qu'il avait remarqué l'importante absorption que le papier noir fait éprouver à certains des prétendus rayons X réfléchis. [La réflexion des rayons X {Bulletin de l'Acad. roy. de Belgique, 3« série, t. XXXI, n" 5, p. [\^'i.-!\^'\ i8()6).] Celte expérience mérite d'être citée, car elle est, à ma connaissance, le seul excinple d'un résultat antérieur aux miens qui soit iiiliiiiciiienL lié à la transformation des rayons X.
