RAYONS

137. Découverte des rayons y. Pouvoir pénétrant. — La découverte des rayons y est due à M. Villard (') qui fut le premier à observer que le radium émet des rayons très pénétrants non déviés dans un champ magnétique. Dans les expériences de M. Villard^ un faisceau de rayons du radium soumis à l'action d'un champ magnétique était reçu très obliquement sur une pile de plaques photographiques. Le faisceau non déviable et pénétrant y traversait toutes les plaques sans diffusion et marquait sa trace sur chacune d'elles. Le faisceau dévié ,j produisait une impression sur la première plaque seulement; ce faisceau paraissait donc ne point contenir de rayons de grande pénétration.

La découverte de M. Villard a été confirmée par Becquerel (-). P. Curie a observé dans ses expériences que le faisceau des rayons pénétrants du radium étudié à grande distance de la source contient environ lo pour loo de rayons non déviés par l'action du champ magnétique. La présence de (jo pour i oo de rayons déviés par le champ semblait en contradiction avec les résultats de M. Villard. Toutefois ce désaccord s'explique par les propriétés des rayons [i. Dans les expériences de M. Villard, les rayons déviables et pénétrants [j n'impressionnent pas les plaques photographiques placées au delà de la première, parce qu'ils sont en grande partie diffusés dans tous les sens par le premier obstacle solide rencontré et cessent de former un faisceau. Dans les expériences de P. Curie, les rayons émis par le radium et transmis par le verre de l'ampoule étaient probablement aussi diffusés par le verre, mais l'ampoule étant très petite, fonctionnait alors elle-même comme une source de rayons déviables [i partant de sa surface, et l'on a pu observer ces derniers jusqu'à une grande distance de l'ampoule.

Les rayons y du radium sont extrêmement pénétrants ; avec une source suffisamment iiiLense on peut observer l'effet ionisant de ces rayons au travers d'épaisseurs de métal de 20"" ou 3o''"'.

(') ViLLAiiD, Comptes rendus, njoo.

('■) Becqukrkl, Comptes rendus^ i()oo.

NATURE DES «AVIATIONS.

L'action des rayons y sur un écran au platinocyanure de Laryum peut facilement être observée au travers du corps humain. Les rayons transmis par une épaisseur de plomb égale à 1"'" peuvent être considérés comme étant entièrement de l'espèce •'. Ils peuvent être observés par la méthode électrique de la manière suivante : un électroscope est placé sur une plaque de plomb de grandes dimensions et de quelques millimètres d'épaisseur; la matière active est placée au-dessous de l'électroscope. On mesure d'abord la vitesse de décharge de celui-ci quand la matière active est absente; ensuite on mesure cette même vitesse en présence de la matière active et avec interposition d'écrans d'épaisseur variable entre la matière active et l'électroscope. On a également utilisé pour des recherches de ce genre une chambre d'ionisation à plateaux parallèles verticaux; les écrans étaient placés horizontalement au-dessus de la chambre, entre celle-ci et la matière active. Avec un dispositif sensible on peut observer les rayons *' produits par l'uranium et le thorium.

La courbe représentée dans la figure 142 indique la variation de

Fig. 1^2.

Epaisseur de plomb en mm.

l'absorption avec l'épaisseur, la matière absorbante étant le plomb ('). L'absorption est relativement forte pour les épaisseurs

( ') Me Clelland, Phil. Mag., 1904.

1,So CIIAPITHE IX.

de plomb inférieures à i"""; ensuite la baisse du rayonnement devient beaucoup plus lente^ et l'on admet qu'elle caractérise alors les rayons y.

Le pouvoir pénétrant des rayons ■' a fait l'objet de diverses recherches. On a trouvé, le plus souvent^ que le coefficient d'absorption diminue quand croît l'épaisseur de matière traversée. De plus, le coefficient u. est très approximativement proportionnel à la densité d de la matière absorbante. Le pouvoir pénétrant des rayons y varie avec la nature de la matière qui les émet. L'augmentation du pouvoir pénétrant avec l'épaisseur de matière traversée est un fait connu pour les rayons Rimtgen.

Dans les Tableaux suivants les coefficients d'absorption i/ indiqués sont les coefficients moyens pour une augmentation donnée / de l'épaisseur de l'écran; ils sont calculés par l'application de la formule -"> = A„e^^"'.

Le Tableau I contient les valeurs des coefficients d'absorption pour les rayons y du radium et pour difïérentes matières absorbantes. Les écrans utilisés étaient précédés par une lame de plomb de 8""" d'épaisseur, destinée à absorber complètement les rayons ,3 :

Tablkau I; [J. [Me Clelland (')].

Platine .... i , 167

Mercure... 0,726 o,(i6r 0,538 0,493

Plomb 0,641 o,")63 0,480 0,440

Zinc 0,282 0,266 0,248 0,266

Aluminium. o,ioî o, ro4 0,104 0,104

Verre 0,087 0,087 0,087 0,087

Eau o,o3j o.o34 o,o34 o,o34

Dans ces expériences, l'absorption dans l'aluminium, dans le verre et dans l'eau était trop faible jDOur qu'on ait pu déterminer avec précision la variation de \j. avec l'épaisseur traversée.

Dans le Tableau II se trouvent réunies les valeurs du rapport -, entre les coefficients d'absorption contenus dans le Tableau I et la densité de la matière absorbante. On constate que pour les substances absorbantes de faible densité le rapport est constant; pour

( ') Me Clelland, Phil. Mag,, 1904.

AATLKli DES RADIATIONS

(Si

les substances plus denses le rapport est plus grand, mais tend vers la même valeur constante pour des écrans très épais.

Tableau U; '-• a

Platine .... o,o54 » >' »

Mercure ... o,o>3

Plomb 0,050

Zinc o,o39

Aluminium. o,o38

Verre 0,084

Eau o,o34

Voici un Tableau comparatif des résultats obtenus par différents expérimentateurs pour l'absorption des rayons y du radium par le plomb.

Tableau III.

iMc Clel/and (i).

Épaisseur. |x.

cm cm

Entre 0,8 et i,o),. o,(J4

Eve (2).

Épaisseur. ;jl.

cm cm

Entre 0,64 et I ,21 . . 0,07

Wlg^ffer (4).

Épaisseur. [i.

cm cm

Entre 1,6 et 5 o,2Ï

Soddy et Russell {^).

Épaisseur. \x.

cm cui

Entre i et 8,9 o,495

Les valeurs de 'j. relatives, d'après différents auteurs, à des

Tuomikoski {^).

Épaisseur.

cm cm

Entre 0,4 et i ,0 » 1,0 2 , 2 » 2,2 5,4 » 5,4 12,0 » 12,0 1 5 , 8 » I 5 , 8 18,0

(') Me Clelland, Phil. .Mag.^iijo!\.

(-) Eve, Phys. Zeit., 1907.

(•') Tuomikoski, Phys. Zeit., 1909.

(*) WiGGER, Jahrbuch d. Rad., 1906.

('•) Soddy et Russell, Phil. Mag., 1909.

l82 CHAPITUE IX.

rayons ayant traversé la même épaisseur de plomb^ offrent d'assez grandes divergences; les résultats obtenus semblent dépendre du dispositif expérimental employé. Le coefficient d'absorption 10. = 0^20, le plus faible de ceux qui ont été indiqués^ correspond à une diminution de moitié de l'intensité du rayonnement sur une épaisseur de 2""yS environ. Les observations peuvent être troublées par des effets secondaires produits sur les écrans. C'est ainsi que l'introduction d'une lame d'aluminium entre l'écran de plomb et la chambre d'ionisation peut avoir pour effet d'accroître l'ionisation si l'épaisseur de la lame n'est pas trop grande.

La valeur du rapport -^ qui est égale à o,o35 environ pour les

écrans épais d'après le Tableau II est égale à 0,02 d'après M. Wigger et à 0^04 d'après MM. Soddy et Russell.

Les pouvoirs pénétrants des rayons y du radium^ du thorium et de la pechblende ont été comparés par M. Eve qui a trouvé dans tous les cas le même coefficient d'absorption moyen.

Les rayons y de l'uranium sont plus absorbables que ceux du radium et du thorium. Ces rayons semblent homogènes. Le coefficient d'absorption moyen pour une épaisseur de plomb de o'"\64 est d'après M. Eve ;jl = 1,4. MM. Soddy et Russeff ( ' ) ont étudié ces rayons avec de l'uranium X extrait de ^jo^'^ de nitrate d'urane et ayant une activité relativement très grande; le coefficient d'absorption qu'ils indiquent pour le plomb entre les épaisseurs i*^'" et 5"'" est a =0,-2, soit très inférieur au nombre précédent.

Les valeurs des coefficients d'absorption pour les rayons y de l'uranium X et du radium^ d'après MM. Soddy et Russell^ sont réunies dans le Tableau IV; ces coefficients sont relatifs à des rayons qui^ en plus d'une épaisseur de plomb de i '^"'^ ont à traverser des écrans dont l'épaisseur est indiquée. Les mêmes résultats ont été représentés par des courbes dans la figure 1 4 '^ le logarithme de l'intensité du rayonnement étant porté en ordonnées et l'épaisseur de la matière absorbante en abscisses. On voit que l'absorption suit très approximativement une loi exponentielle simple. D'après MM. Soddy et Russell^ les rayons y du radium

(') Soddy et Russell, Phys. Zcil.^ '9"'J:

>\TLRE DES RADIATIONS. l83

seraient homogènes^ et leur coefficient d'absorption par le plomb serait constant et égal à 0,498 pour des épaisseurs de plomb comprises entre 2*^'" et 22*^"' (').

Tabi-fav TV.

Mercure

Plomb.

EPAISSEUR en cenlimclics.

\ (Ra) 0,34

■( (Ur) 0,343

\ (Ra) o

■' (Ur) o

Cuivre

Laiton

Fer

Elaiii

Zinc.

Ardoise

Aluminium

Verre

Brique de magnésie.

Soufre

Paraffine

Bois de pin

n.WONS -; du radium.

o, 1 iS

o, io5

RAYONS y de l'uranium \.

— , pour les rayons -' du radium, valeur movenne... 0,0899 a

de l'uranium X,

,a(UrX)

Rapport

;jL(Ra)

L'intensité des rayons y du nitrate d'uranium est relativement faible ; elle serait, d'après M. Eve, dix fois plus petite que l'intensité des rayons y du nitrate de thorium à poids égal; d'après MM. Soddy et Russell, le rapport de l'intensité des rayons y à celle des rayons j serait environ ju fois plus petit pour l'uranium que pour le radium C.

Les rayons "' de l'actinium sont encore plus absorbables que ceux

(') Soddy et Russell, Plitl, Mog., 1910.

104 CH.VPITRK IX.

de l'uranium ( ' ). Quand la substance est recouverte d'un écran de zinc de i"", 15, le coefficient d'absorption moyen du rayonnement pour un écran de plomb jusqu'à o'"'", 45 d'épaisseur est égal à i o, 5 ; il s'agit probablement en ce cas de rayons [i; pour des épaisseurs

Epaisseur de matière traversée, en centimètres.