PROPAGATION DES RAYONS X DE RONTGEN

1. Propagation dans Tair. — 2. Propagation à travers les prismes. — .3. Absorption par les cristaux. — 4. Illusions diverses. — 5. Déplacements et déformations des silhouettes. — 6. Maximums et minimums apparents d'cclairemcnt. — 7. Conclusions expérimentales. — 8. Considérations théoriques.

I. Propagation dans Valr. — Dans le Mémoire où il expose sa découverte ('), Rontgen insiste sur la perfection de la propagation reetiligne des nouveaux rajons sans interférence ni réfraction uotable.

L'absence de franges d'interférence ou de diffraction ne fournit pas de renseignement sûr relativement aux longueurs d'onde possibles d'un faisceau de rayons hétéroi^rne. Si, en effet, le récepteur est impressionné par des ladiations dont les longueurs d'onde diverses forment une gamme assez étendue, les oscillations d'intensité cjue donnerait chaque rayon simple peuvent disparaître par suite de l'action simultanée des différentes radiations. Ainsi les franges d'interférence colorées (pje l'œil perçoit en lumière blanche cesseraient d'être visibles si la rétine ne se trouvait pas aveugle pour l'infra-rouge et l'ultraviolet, ni particulièrement plus sensible dans la région verte du spectre. Or, les faisceaux de rayons X utilisés jusqu'ici se comportent comme hétérogènes; ilsdevicnnenl^ en effet, plus [lénélrants après avoir traversé une lame d'aluniininni (-) on d{; toute autre matière. D'autre pari,

(') IloNTOEN, premier Mémoire, Sitzungsberichte der Wurtzburffcr physih. niedec. GesclL, décctiibrc iSgS; Wied. Ann. d. Pliysik, t. L\U'. p. i-ii, 1898; Journal de Physique, 3" série, t. V, p. loi.

(•) IJknoist et IIuiiMUZESCL', Comptcs rendus, t. CXXII, p. 235; 17 février t^cyi. Le fait a été retrouvé plus tard par Hoïli et par Hontgen.

OPTIQUE DES RAYONS DE RONTGEJN . ô

les préparations pliotograpliiques utilisées pour les enregistrer sont sensibles à des ra^'^ons de Rôntgen de pouvoirs de pénétration très différents.

Mais, quelles que soient la eomplication et l'étendue d'un spectre, V épanouissement par diffraction à^nw faisceau de rayons au delà d'une petite ouvertured'un écran opaque est toujours lié par les lois géométriques de la diffraction aux longueurs d'onde des rayons. J'ai été ainsi conduit à étudier la propagation des rayons de Runtgen à travers une fente étroite et, pour avoir plus d'intensité, à travers un système de plusieurs fentes parallèles fournies par un réseau de fils de platine.

A l'épocjue de mes expériences [^), les générateurs de rayons de Runtgen seuls employés étaient des tubes à vide de Crookes dans lesquels les rayons cathodiques, issus d'une cathode plane ou concave, viennent fiapper directement la paroi de verre du tube. De la région du verre ainsi frappée partent les rayons X de Runtgen. Dans le tube de ce type que j'ai employé, le lil servant d'anode, placé verticalement en travers du faisceau horizontal des rayons cathodiques, exerce sur eux une attraction électrique grâce à laquelle les rayons cathodiques convergent assez bien sur la paroi de verre dans une région allongée de 4'""^ environ de largeur. Cette zone, sorte d'image du fil anodique, émet à elle seule une grande partie des rayons X de Runtgen issus du tube. La source allongée de rayons X ainsi obtenue est disposée contre une première fente; métallicjne verticale F, large de i'"'", qui en respecte la partie la plus active.

Au delà de la fente F, les rayons se propagent dans l'air sur une longueur de 7 5"'™, traversent une seconde fente métallique veiticale /, large de o™"\47 puis, à 25"'"^ au delà, un réseau de fils de platine verticaux, enfin,

(') G. Sagnac, Camptes rendus^ t. CXXIl, p. 784 ; 3o mars 1896,

^ G. SAGWAC.

à 323""" au delà du réseau, inipressionnenl une placjue pliolographique au gélalinobroniure d'argent enfermée dans un cliâ-sis de bois. La moitié inférieure du faisceau défini par les fentes F el f passe au-dessous du léseau. Sur laplacjuepliotograpliicjue, l'image inférieuredufaisctau el l'image supérieure seront comparées pour reconnaître l'inilueuce du réseau. Les fils de plaline du réseau ont près de o'"'",o5 de laigeur et l'intervalle fondamental du réseau a cette valeur. Le plan des fils du réseau est incliné à environ 4^^ sur le pinceau des rayons incidents, ce qui augmente l'action diffringente du système en réduisant à o'"'",02 les largeurs des fentes comptées en projection sur le plan normal à l'axe du pinceau de rayons.

Une étude piéalahle de cet appareil, dans lequel la source de rayons de Ronlgen est remplacée par une source lumineuse et la placjue sensible par un verre dépoli, a pei'inis de régler le parallélisme des bords des deux fentes et des fils du réseau. L'image supérieure, dessinée sur le verre dépoli par le faisceau lumineux qui a traveisé le réseau, est composée de l'image de la fente F donnée par la fentey^et des images paiagénicjues (|U y ajoute à droite et à gauche le réseau dinVingent. Grâce à la giande largeur de la fente F, ces diverses images se lenforcent mutuellement et se recouvrent en grande partie pour fournir un(; image unique d'aspect cannelé.

L^épanouissement de dijjraciion se définit par l'excès de !a largeur de celle image supérieure cannelée sur celle de l'image inférieure due aux rayons (jui n'ont pas traversé 'le réseau. La photographie obtenue en éclairant la fente F par !a lumière du sodium et en remplaçant le verre dépoli j)ar une plaque Lumière sensible au jaune, a montré un é[)anouissemenl d'au moins 7""", en négligeant même les Loris de 1 image supéiieure qui sont formés par des images parygéniques d'ordie supéiieur assez peu intenses.

En remplaçant le biùleur à sel marin pai" la source

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allongée de rayons de Ronigeii dont j'ai parlé, j'ai obtenu sur une plaque sensible oïdinaire une radiographie pour laquelle l'épanouissement, s il existe, n'est certainement pas supéiieur à j de millimètre ('). Or, la longueur d'onde de la raie D correspond à l'épanouissement de '^'"'" au moins, soit 28 fois environ -| de millimètre. On peut donc dire que les longueurs d'onde principales que peuvent avoir les rayons de Ronigen enregistrés par la platjue sensible ne dépassent pas la vingt-huitième partiede X^ et, en toute certitude, qu'elles sont notablement inférieures ^ TT ^'D? soit à o^',o4' Ell<^s sont ainsi considérablement inférieures aux longueurs d'onde de tous les rayons lumineux connus, puisque la longueur d'onde oH, i est li limite extrême que l'on ait pu atteindre jusqu'ici dans le spectre ultra-violet [Scbumann (-)].

Quelfjues mois apiès que j'eus ainsi établi le premier en toute sûreté une limite supérieure des longueurs d'onde possibles des rayons de Rontgen, on construisit des tubes à vide fournissant des sources de rayons de Rontgen à La fois beaucoup plus puissantes et beaucoup plus petites que celles dont j'avais pu disposer. Dans ces tubes,

(1) Dans le cas des rayons de Rontgen, les fentes du réseau traversées par le pinceau de rayons fonctionnent indépendamment les unes des autres, chacune à la manière de l'ouverture d'une chaniore noire de Porta, et donnent autant d'images de la fente. L'image supérieure diffère, en effet, de l'image inférieure en ceci: dans les pénombres qui la bordent, elle présente de petites cannelures noires qui correspondent bien aux images des bords de la fente F, données par les fentes du réseau.

Dans une expérience préliminaire, la plaque sensible était placée à 800""" du réseau et à 825°^" de la fente /. La fente F était assez fine pour que la silhouette de la fente / fût, dans le cas des rayons lumineux, bordée d'une frange de diffraction sur chaque côté. Les images paragéniques latérales, séparées ici de l'image centrale et les unes des autres, présentaient les mêmes franges très nettes. Avec les rayons de Rontgen, ces franges de diffraction disparaissaient en même temps que les images paragéniques.

(-) V. ScHUAiANN, Von den brecJibarsten Strahlen uiid Hiver photo graphischen Aufnahme {Eders Jahrb.)\ 1896.

6 G. SAGKAC.

â\ls focus^ les raj^oiis de Rontgeii prennent naissance sur une lame de platine placée au point de concours {fojer) des rayons calliodiques émanés d'une cathode concave. Le verre du tube ne risque plus de fondre sous le choc des rayons cathodiques; il reçoit seulement les rayons cathodiques diffusés par la lame de platine, lesquels en provoquent la fluorescence, et il livre passage aux rayons de Runigen. La lame de platine {lame Jo eus ou anticathode) pouvant élre échauffée et rougir sans danger, on peut augmenter beaucoup la puissance de l'excilalion électrique du tube, et les repos prolongés du tube focus ne sont pas nécessaires, comme pour les tubes à anticathode de verre ; enlin, dans les mêmes conditions, le platine émet beaucoup plus de rayons de Rontgen que le verre.

C'est avec un tube focus que M. Gouy (') a pu reculer jusqu'à q!^', 000 la limite supérieure des longueurs d'onde possibles des rayons de Rontgen. M. Gouy choisit encore, pour caractériser nettement la diffraction, l^épanouissement d'un faisceau de rayons trarismis par une fente étroite. Il emploie une seule fente verticale étroite/ (largeur o'"'",o45), placée à 25oo""" de la plaque sensible et à la même distance d'une source linéaire de rayons de Rontgen formée par une lame focus verticale / rayonnant presque par la tranche (-). Bien que les rayons de Runigen transmis par la fente / ne fassent qu'un

(') Gouy, Comptes rendus, t. CXXIII, p. 44 1 ^ juillet 1896.

(-) Le remplacement de la première fente I^^ de mon expérience par une fonte fine (largeur o'""',o3) équivalant à la source linéaire de M." Oouy, le remplacement du réseau par une seule fente fine, enfin l'augmentation des distances que j'employais jusqu'à colles utilisées par M. <louy auraient exigé une énorme multiplication du temps de jiosc (jui, déjà de quelques dizaines d'heures dans mes expériences, aurait dû alors dépasser un an. Cela montre que mon dispositif est particulirrcnicnt bien adapté à la recherche de la diffraction de radiations peu actives issues d'une source de diamètre apparent notable et dont on ne peut utiliser la réfraction .