OPTIQUE DES RAYONS DE ROJVTGKIV

le lubc focus / el la lame méialliciue INJM léduile aux dimensions de l'ouverture de l'écran EE, de manière à prolonger la cage de l'électroscope jusqu'à l'espace compris en Ire A A et MM. Des lignes de force sont maintenant écliangres entre la feuille d'or/ et le métal MM. Les rayons X agissent à la fois sur l'air que tiaversent ces lignes de force dans l'espace compris entre AA et MM

Fi g. 22.

{effet ifiiniaire)^ et en frappant le métal MM maint' iiairl placé dans le champ électri(jue [effet secondaire).

Le second ellet est ici bien plus considérable que le pieniiersi MM est une lame d'un métal lourd. Disposons, en effet, une nouvelle feuille d aluminium à la place de la feuille de métal lourd MM; la faible action de décliarge que nous observons alors conespond assez exactenjcnl à relfel piimaire; elle lui est même un peu supérieure

à cause de l'aclion propre de ralnniinium et des rayons secondaires envoyés par l'air placé denière. Nous pouvons rendre Teiret primaire beaucoup plus intense en reliant éleclrifpienient à la feuille d'or f une plaque métallique JM' {fîg- 22) isolée électriquement et assez rap- ])rocliée de MlM pour échanger avec iMM de nombreuses lignes de force; l'etlet piimaire peut atteindre alors l'eiï'et secondaire ('), c'est-à-dire (pie l'eifet obtenu en plaçant le métal louid en INîM étant repiésenié par 2, l'effet obtenu quand MiM est une feuille d'aluminium est voisin de i .

Quelle que soit la grandeur de l'effet primaire, supposons-nous d'abord dans le cas où cet effet se produit presque seul. MM est alors une feuille d'aluminium battu d'une épaisseur de Tordre du micron. Au-dessous de cette feuille mince MM disposons parallèlement à MM une lame ZZ d'un métal lourd, 1<1 que le zinc, qui reçoive les rayons X transmis à travers INJM. La rapidité de la décliarge augmente aussitôt. Rapproclions la lame ZZ de MM parallèlement h elle-même^ la rapidité de la décharge augmente graduellement. L'action est maximum quand la lame ZZ est appliquée contre la feuille mince d'aluminium MM. Enlevons enfin cette feuille d'aluminium de manière (|ue la lame ZZ remplace maintenant l'armature MM du condensateur (M, M'). L'effet secondaire seul augmente de j^ , par exemple, de sa valeur dans le cas du zinc, du cuivre, quand on met ainsi le métal lourd à nu. La plus grande partie au moins de VeJJet secondaire de tels métaux est donc due à une action à distance, au rayonnement secondaiie émané de ces métaux.

J'ai véiifié que les rayons secondaires rendent l'air con-

( ') Les rayons X ne rcnconlrciit pas M'. Pins ils en passent loin, plus l'cdet primaire est faii)le. Ici encore on peut rendre l'clleL primaire nolablcment plus faible que reiïet secondaire de MM en faisant tomber les rayons X sur M sous une incidence assez rasante cl de manière que tout le faisceau de ravons \ rencontre la surface MM.

OPTIQLir; DF'.S IIAYOJNS DE PvCijNTGEJV. 123

ducleur de 1 élecli icilé, (oirime les rayons X, el peuvent décliarger une surface métallique, comme dans les expériences de M. J. Periin, sans lencoiitrer ni celle surface ni les surfaces avec lesc|uelles la preuiière échange des lignes de force. De Là l'explication suivanie de la décharge d'un conducteur C {/fg- 2.3) frappé par les

Fie;. 23.

rayons X : chaque élément de volume f/p* do l'atmosphère adjacente au conducteur C est traversé à la fois par les layons X incidents, par les i-ayons secondaires S, (jue le métal M émet sous l'influence des rayons X; si un autre conducteur C se trouve assez rapproché de C, l'élément de volume ri^ peut être traversé aussi par des layons secondaiies émanés du conducteur C, ou môme par les rayons tertiaires T, qui proviennent de chacun des conducteurs sous l'influence des rayons secondaires de l'autre ; en toute rigueur, il faut encore tenir compte des rayons disséminés envoyés dans l'élément d^ par le reste de la masse du gaz. La conductibilité du gaz est produite dans chaque élément de volume dv du gaz sous l'influence de tous les rayons qui ira versent cet élément*, il y a lieu de supposer, comme on le fait pour les rayons X, (]ue les iayons secondaires ou tertiaires agisscMit eu libérant dans chaque élément de volume dv d'égales quantités d'éleciricité positive et négative que le champ électricjue entraîne respectivement en sens opposés jusque sur les conducteurs électrisés négativement ou positivement.

G. SAGJNAC.

On peut se domauder si les efTels secondaires ou tertiaires^ évidemment nécessaires pour expliquer le mécanisme de la décliarge, y suffisent complètement. L'expérience montre que PelTet secondaire électrique accompagne la production des rayons secondaires, leurs actions sur les plaques plioiograpliiqnes et sur les écrans luminescents. Au lieu du dispositif de la Jig\ 22 on peut employer celui de la Jtg. 2/^ et obtenir des résultats ana-

Fig. 24.

logues : un faisceau de rayons X traverse normalement les deux armatures d'aluminium A A et aa d'un condensateur plan; on approche derrière aa une lame ZZ d'un métal lourd relié au sol comme aa^ on constate (|ue la vitesse de décliarge de Tarmalure AA (') augmente aussitôt. Quand ZZ touche aa^ si Ton supprime cette feuille d'aluminium aa, d'épaisseur de l'ordre du micron, on voit ici encore augmenter l'eireL secondaire. Cette augmentation s'explique sufiisamment par ï absorption des rayons secondaires de ZZ dans l'aluminium : elle est de l'ordre de -pjj avec le zinc et le cuivre^ or nous avons vu

(') Il peut cire commode d'étudier la vitesse do décliarge de aa ; dans ce cas AA est mise au sol et le potentiel de aa doit être assez élevé pour qu'on puisse négliger rellet de décharge |)i-o(luit par les rayons de ZZ dans la couche d'air comprise entre aa et ZZ, sous l'influence de la force électromotrice entre Icb métaux rt//. et ZZ, liés |)ar le lil iM('li(juc c

OPTIQUE DES RAYONS DE lUJNTGEJV. ] 2J

que l'aclion radiograpliique de ces métaux placés contre la couche de gélalinohioinure (//^>, i- et 18, Chap. II, § 6) était légèrement affaiblie par l'inlei [)Osilion d une feuille d'aluminium de l'ordre du tnicroii.

L'affaiblissenieiil de l'effet secondaire électrique et celui de l'action radiograpliique, dans ces conditions, varient parallèlement; ils deviennent tous deux plus importants quand on passe du cuivre au zinc, au fer et au nickel, à l'ctain, au platine et nn plomb; pour ces deux derniers niélaux, une épaisseur d'alununium de l'ordre du micron arrête environ la moitié de l'effet secondaire éleciricpie (résultat déjà indiqué au Cliap. II, § 6); nous avons vu justement que la même épaisseur d'aluminium arrête une grande partie de l'action radiograpliique des layons sG|Condaires des mêmes niélaux (/oc. cif.).

D'autre pari, (juand le métal ZZ, recouvert de la mince feuille d'aluminium aa^ est éloigné derrière cette feuille, les layons secondaires, avant d'agir sur l'air du champ électrique compris entie A A et aa^ doivent traverser la couche d'air d'épaisseur a comprise entre aa et ZZ: or, relïét secondaire électrique s'atïaiblit dans ces conditions, comme on pouvait s'y attendre, d'après l'influence géométrique de la distance et l'absorption par l'air; la première intlnence est assez faible avec le dispositif de la Jig. 24, il y a peu de rayons secondai r(^s qui n'entrent pas dans le condensateur quand l'épaisseur a est, par exemple, de !'""% le diamètre des armatures AA et aa étant de plusieurs centimètres-, or, dans ces conditions, l'elïet secondaire du cuivre, par exemple, s'affaiblit à peine, tandis que celui du platine diminue d'une fraction notable de sa valeur-, nous avons vu justement que les rayons du platine sont fortement absorbés par l'air (Chap. II, § 5 et 6). D'une manière générale, il n'est pas nécessaire, même pour les méiaux très lourds comme l'or, le platine, le plomb, d'admettre qu'une partie notable de l'effet du métal soit due à un phénomène superficiel. Je montrerai

126 Cr. SAGNAC.

pins lard (Cliap. IV, § o) que la surface d'iiM métal est le siège d'un phénonièiic électiîque, mais lié à V émission des rayons secondaires, essentiellement diiréient de l'ionisalion superficielle imaginée par M. J. Peirin et qui ne saurait produire un elTei superficiel de décharge appréciable tant que l'air n'est j)as extrêmement raréfié.

Conformément à ce qui précède, Taclion d'un métal dans la décharge n'est pas uniquement définie, comme le pensait INI. J. Perrin, par la nature du niélal, la natuie et la pression du gaz ambiant, l'intensité du cliam[) électrique, la forme et l'étendue de la surface métallique. Elle dépend de l'épaisseur du mêlai et angmenleavec celle épaisseur (c/*. Cliap. II, § 2 et 6). Elle augmente avec le volume du gaz soumis à l'action électrique des rayons secondaires. ]M. J. Perrin a reconnu lui-même, confornîémenl à mon explication, que l'efTet dii au métal dans la décharge d'un condensateur augmente quand on augmente la dislance des armatures ('); il faut toutefois prendre garde cjue la signification de l'efrel observé est extrêmement complexe et ne saurait servir à étudier l'absorption des rayons secondaires par l'air :

1'' Les rayons secondaires émis par une armature IM.M d'un métal lourd i^fig- 26) (|ui reçoit les rayons X à travers une armature d'aluminium AA, sont en partie émis latéralement en deliois du condensateur et traversent de Pair soumis à un champ électrique notablement inférieur à celui ([ui règne entre; les deux arnialures. Or, l'action de décharge varie dans le même sens que la valeur du champ éleclri(|ue. Les rayons secondaires latéraux sont donc mal utilisés et la proportion de (-es layons est d'autant plus imporiante que Parmature IM.Vl est plus éloignée de AA(^).

(') J. l'ERRiN, Comptes rendus, t. GXXVI; 17 janvier 1898.

(') Ola est vrai a fortiori quand l'armalnic AA est formée d'un disque a|ii eonitmiriiqu.int seul avec, l'cleclroinrlrc et entouré d'un anneau de yarde {/ii^. -'■'>); les rayons ers-^enl d'avoir iniitc ;i(ii<iii d«'-s (^l'ils

OPTIQL'E DES RAYO^S DE KUW'irxFN. I27

1^ Une partie de raclion du niclal M est due à ce que les rayons secondaires envoyés par M sur AA y donnent quelques rayons tertiaires dont l'action électrique est, elle aussi, d'autant plus faible que la source des rayons secondaires est plus éloignée de AA. Celte influence des rayons tertiaires n'est loulefois notable que pour un condensateur dont les armatures sont seulement distantes de quelques millimètres, par exemple.

sortent du volume d'air compris entre les deux armatures et limité à la surface du cylindre de base aji. C'est ce qui arrive dans l'expérience décrite page 5i du Mémoire de M. J. Perrin [Ann. de Chim. et de Phys. (7), t. XI, p. 54Ô] : le déplacement d'un pinceau de rayons X de c en c' (flèches de Xafig. 25) transporte le centre d'émission des rayons

Fig. 25.

dj

oc

secondaires en dehors du champ électrique utile; ce sont alors seulement certains rayons secondaires inclinés sur MM qui sont utilisés; l'action des rayons secondaires issus decc' sur l'air de l'hémisphère c' d^d[ est inutilisée; de même, dans l'hémisphère de rayon c' c^ l'action n'est utile que dans la partie hachurée; on s'explique ainsi que les armatures AA, MM étant distantes de 2"", la majeure partie de l'action du métal MM frappé par un pinceau étroit de rayons X disparaisse quand ce pinceau (flèches de Xdifig. 20) subit un déplacement latéral ce' d'au moins S"""; cela est surtout vrai si le métal M émet des rayons secondaires dont l'action électrique est très afl'aiblie par quelques millimètres d'air, et c'est justement le cas du plomb qui forme l'armature MM dans cette expérience de M. J. Perrin. Les influences signalées ci-après interviennent aussi dans cette expérience.

3" Sous l'influence des rayons X, le cliamp élecliKjue cesse (l'èlre uniforme clans toule l'épaisseur du condensateur et se localise principalement au voisinage des armatures. M. Cliild, qui a découvert ce phénomène ('), a observé que, par exemple, avec nn condensateur dont les armatures élaienl à nue différence de poleniiel de i 20 volts et distantes de 6o'""\ il existait, dans une couche d'air d'environ 3'"'" au voisinage de chaque armature, un champ correspondant à un gradient d'environ 100 volts par centimètre, tandis que le champ était environ dix fois plus petit en moyenne dans les 54'"'" d'air testant. 1^'actiou de décharge augmentant avec le champ, on comprend que l'effet dû aux rayons secondaires soit, indépendamment

Fi g. 26.

de l'absorpiion par l'air, plus grand dans h*s premières couches d'air au voisinage du métal, f^'ensemhle de c('S circonstances permet de compiendre cpie l'action dne au métal M augmente scellement d'une fraction de sa valeur, comme l'a observé M. J. l*errin, quand la distance des

(') Cnn.D, Ueber die Potentialgradienten an Metalcleclroden bei der Knlladung durcli K-St/vi/ic/i {J^ied. Anncilen d. Pliysik^ L. L\V, p. 102, el aussi JVie Phys. /{ev., l. V, p. i()3; 1897). '"^ pliénoiuène a été étudié depuis pai- Zklkny {l'Itil. M(i<^., j'' si'i ic, l. \L\'I, p. \H)\ juillet i>^9^). .le ne connaissais i»as eiicoti; ce derniiM* Ménioiie lors((uc j'ai doiiiK': aux (Joniptes rendus du /| juillet iH(jK rexplicjlinn (lu ))li('u(jMi(*ue l(;lle (|ue j»' l'eNposr iri cl (jui est tout à fait d'accoid avec la llii-orie délaillc-e de M. Z(leii\.

OFTlQt'E DES RAYoJNS DE KO.MGEM. 1 2Q

di'ux armaiures MM et A A augmente de i'"'" à lo'"'", avec un niélal comme le zinc.

Quant aux phénomènes observés par Cliild, ils s'expliquent bien comme il suit : à travers chaque suiTace de niveau S du champ éleclri(|ue {fig- 26) il passe un double ilux d'éle(!lrici(é, savoir : i" un fluK négatif formé de charges négatives cpje les la^'ons nnt libérées dans la couche d'air comprise entre 2 et l'armalure négative IMAI et cpie le champ éleclrirpie entraîne vers AA; 2^* un flux positif formé d<* toutes les charges positives libérées dans la couche d'air comprise entre S et AA. Ces flux d'éleclrieiié se déplacent avec des vitesses finies (h; l'ordre de (piehjues centimèires par seconde ('). Ne considérons d'abord cpie l'action des rayons X. Si la surface S e.">t plus rapprochée de l'armature positive A A qire de l'armature négative MM , le flux positif qui traverse S émane d'une couche d'air S \ plus mince que la couche d'air SM, d'où émanent les charges négatives; il y a alors prédominarux^ du flux négatif, c'est-à-dire (ju il v a en S un excédent d'éleclri( iié jrégative libre err mouvement, par suite uruMlimi nution du potentiel. Près de l'armature negatrve MM, au coniraiic. il j a piédominance de flux positif et augmentation du poientifl. Si la différeuce de potenliid des armatures e-l maintenue irrvariable, la chute de [)Olentiel est donc localisée près des armatures; le gradient du potentiel, (jui étart re[)rés(Miié par la ligne droite Mo avani raction des rayons X, devierrt, quand les rayorrs X agisserrt, irrrc; ligne courbe irrfléchie telle (\\\c Mvov'' . Va' régime permanent urre fois établi, la densité cubi(jue de l'électricité libre est constante sur chaque surface de niveau i], et elle est d'autant plirs grande en valeur absolue (pie la sur lace li est

(') Voir Cliap. IV, § 2. La vitesse du ilux purement négatif produit par la lumière ulLra-violeLLc est ordinairement du même ordre dans les mêmes conditions, c'est-à-dire dans un cliamp de quelques volls par centimètre [cf. 11. Buissox, CôinpLes rendus du -.r'i juillet i-^oN).

1 3o G. SAGIVAC.

plus rappiocliéo de rniie ou 1 autre (les deux armai ures. Elle sera nulle sur la surface équidistaute des deux ai matures si les charges positive et négative se déplacent avec la même vitesse, et le polenliel y aura la même valeur que si les rayons X n'agissaient pas. En réalité, M. Cliild a observé que la surface de niveau sur laquelle le potentiel demeure inaltéré par le passage des rayons X est un peu plus éloignée de l'armature négative MM que de l'armature positive AA, comme le montre \ajî^. 26. Cela s'explicjue bien si Fou admet que les charges négatives se déplacent dans l'air un peu plus vile que les charges [positives.

Si les rayons X pénètrent normalement à travers l'armature d'aluminiuui AA et fiappent l'armature MM formée d'un métal lourd, les rayons secondaires du métal M interviennent et accélèient la vitesse de décharge du condensateur. Leur action est plus importante dans les couches d'air voisines de MM (jue dans les couches d'air voisiries de AA, où les rayons secondaires arrivent aiî'aiblis par l'influence de la dislance et de l'absorption par l'air ^ les charges positives libérées dans l'air près de MM, par les rayons secondaires de MM, sont entraînées aussitôt vers MM ; les charges négatives sont entraînées à droite et agissent sur un parcours plus long, en sorte que relï'et qui domine est la diminution de rexcédeni des chaiges positives libres près de MM. En ellet, M. (Cliild a observé «|ue l'allération du gradient près de l'aimalure MM frappée par les rayons Xest plus faible si cette armature est formée d'un métal lourd (jue si elle esl en aluminium, et d'autant plus qui; le métal absorbe davantage les rayons X, ce cjui justement correspond, pour les métaux étudiés par M. Child, à une émission secondaire dorrt l'action esl plus grande cl plus localisée [)rès de l'armature MM.

Tout ce (jui précède esl relatif à la décharge d'une lame métallique frappée par les rayorr? X du côlé de sa face électrisée. Si la lame n'est pas assez épaisse pour arrêter les rayons X cl qu'elle soit frappée par l'autre face, les

OPTIQUE DES RAYONS Di: lîOJNTGEN. l3l

layons secondaires postérieurs la déchargent en même Umps (jue les lajons X hansinis. C'est ce qui arrive, par exemple, dans les expériences sii^nalces déjà au sujet de l'influence des rayons secondaires postérieurs sur la transparence appareille d' une lame formant, par cxem[)le, la paroi, reliée au sol, d'un électroscope (Chap. III, § 2), et au sujet de l'influence de l'ordre d'un système de deux lames, formant on non la paroi d'un électroscope, sur la transparence apparente du systèaie (Chap. llf, § 3). Des phénomènes de même espè( e ont été lelrouvés par le prof<'sseur A. Winkelmann (').

Parmi les divers caractères de l'effet secondaire élecii iqne, il iniporle de signaler le (ait rpi'il peut atleindre et même dépasseï- Ti^ffet primaire, dû aux rayons X, cjuand ils agissent sui- un condcnsalcur dont on raj)proche suffisamment les armatuics. On comprend, en effet, que l'effet des rayons secondaires, plus important dans les prcMuières couches d'air voisines du méial rayonnant, diminue avec l'épaisseur de la lame d'air du condensateur bien moins vite que l'effet primaire. D'autie part, les rayons secondaires d'un métal lourd étant beaucoup plus absorbés par l'air que ne le sont les rayons X incidents, on comprend que la conductibilité de l'air provoquée par les rayons secondaires puisse être plus importante que celle (|ue provoquent les rayons X, bien que les rayons secondaires c'inis par une mince couche superficielle ne doivent représenter qu'une petite partie de l'énergie des rayons X incidents; on peut dire cpi'il y a une sorte de couipensation entre la petitesse de la couche d'émission des rayons secondaires très transfoimés et leur faible pouvoir de pénétration, qui en est précisément la (onséquence. La même remaïque s'applique aux actions radiographiques, qui utilisent surtout les rayons les plus absnrbables et

( ' ) A. WiiNKELMANN, Wied. Aniuilen d. Physik, t. LXVl, p. i ; i8g8. Mcrnoii'C analyse dans l' Éclairage électrique, t. XXI, p. 34(); 1899.

piést'iUenl d'assez grandes analogies avec les actions électri(|ues ; rappelons, par exemple, que l'imporlance de l'effet secondaire électrique ou radiograpliique dans l'edel total augmente quand les rayons X sont filtrés pai un écran et deviennent plus pénétrants (voir Cliap. Il, § 3 et 7; Cliap. III, § 2; (ufîn, ci-après, Chap. IV, § 5).

Il résulte des différences observées entre les trois modes principaux d'action des rayons X ou secondaires (action électrique, radiogi aphique ou radioscopique, Gliap.I,§6, et Cliap. m, § *2 et 3) qu'on n'a aucune raison de supposer aucun de ces modes d'action relié simplement à l'énergie des rayons incidents; tout dépend du mode d'utilisation des rayons*, en particulier, à mesure que l'épaisseui- de la lame d'air d'un condensateur augmente, l'importance relative des rayons les moins pénétrants, qui sont absorbés dans les premières couches d'air, va en diminuant et les diiïérences entre le récepteur électiique et l'écran luminescent sont atténuées : il est clair aussi que l'épaisseur de la couche senhible photographique ou de la couche de sel luminescent employées ne sont pas sans influence. Seul le phénomène de l'écliautlement des métaux frappés par les rayons X, découverlet étudiépar le professeur Dorn ('), [)uis par M. Schœps (-), par MM. K. Rutherford et R.-K. Me. Rlung (=^), pourrait permettre d'étudier l'énergie des rayons X, du moins celle des rayons absorbés. Il résulte du mécanisme de l'émission secondaire (^voir Cliap. II, § 2, 3 et sulv.) qu'une partie au moins de la transformation de l'énergie des rayons X en chaleur dans la massc^d'un métal loiiid est précédée de leur transiormalion en rayons moins pénétrants qui sont éloullés avant d'avoir pu émeigei' du métal.

(') E. Dorn, Wiedemann's Anna/en, t. lAIil, p. i(3o; 1897.

(-) K. SciiŒVs, /irnnffe' s Xeitschrift fur iXat/t/iviss. Slutlgart; t. LXXII, p. i^ij; i«(,9.

(•') I']. Hi'TUKUKoui) l'I \\.-W. .Mc.-Klung, Soc. /{<)}■. cl. Loinlres. iiu\ nii lue m|00.

OPTIQUE DES RA^OJNS DE R(")]NTGE]\ . I 33