SO

AzH^ ":'J9 •>)^9 o,go

natirh: des radiations. 209

Ionisation par atome.

Rayons a. Rayons jî. Rayons y.

H Ojijj 0.18 0,18

Az 0,47 0,475 0,45

Cl 1,16 1 ,44 1 .44

Bi 1 ,72 2,67 2.81

1 2,26 4.10 4 ^ijo

lio. Courant de saturation dans le gaz ionisé par les rayons -j.. ,3 et y. — Au courant de leurs recherches sur l'ionisation totale des gaz, MM. Bragg et Kleemann (') ont remarqué qu'il est^ en général^ beaucoup plus difficile d'obtenir le courant de saturation dans un gaz ionisé par les rayons a que ne permet de le prévoir la théorie d'ionisation des gaz quand on suppose la distribution des ions uniforme, et qu'on adopte pour le coefficient de recombinaison la même valeur que celle qui convient aux ions créés par les rayons X. Ainsi^ par exemple^ en employant l'oxyde d'uranium dans un condensateur à plateaux distants de o"",.^, on obtient, pour une différence de potentiel de S volts entre les plateaux, 78 pour 100 du courant de saturation obtenu pour 1200 volts, et pour 20 volts le courant n'est encore que 8- pour 100 du courant de saturation, alors que la théorie simple prévoit une perte d'ions par recombinaison de l'ordre de -^-^ seulement.

Tout se passe donc comme si le coefficient de recombinaison des ions se trouvait augmenté. Cet effet, d'après MM. Bragg et Kleemann. est d'autant plus fort que la profondeur de la chambre d'ionisation est plus petite et que l'ionisation est plus faible. Pour interpréter ces résultats, ces deux physiciens ont admis qu'en plus de la recombinaison générale des ions, il se produit dans le gaz une recombinaison initiale, c'est-à-dire que deux ions de signes contraires qui viennent de se former à partir d'une molécule neutre se trouvent dans des conditions très favorables à la recombinaison, étant très rapprochés, La recombinaison initiale ne semblait se produire que dans le cas de l'ionisation par les rayons a et n'avait

(') Br.\gg et Kleemann, Phil. Mag., iqoO.

C — II. i4

cil M'ITIΠ1\.

pas lieu quand l'ionisation était due aux rayons X primaires ou secondaires ou aux rayons [ii et -'^ d'où l'on concluait que les ions produits par les particules a ont une vitesse d'émission plus petite que ceux produits par les autres rayons.

L'effet de recombinaison initiale, d'après MM, Bragg et Kleemann, serait indépendant de la profondeur de la chambre^ proportionnel au nombre d'ions créés et dépendrait de la pression et de la nature du gaz ionisé; il serait particulièrement caractérisé dans les gaz complexes tels que le chlorure d'éthyle^ le tétrachlorure de carbone, etc.

On peut remarquer que les calculs qui servent pour prévoir le nombre des ions recombinés ne peuvent en réalité s'appliquer au cas d'une ionisation aussi peu uniforme que celle qui se produit au voisinage d'une substance radioactive émettant des rayons a. On peut donc chercher à rendre compte des phénomènes observés sans invoquer l'hypothèse de la recombinaison initiale. Un simple effet de diffusion des ions vers la substance active ne paraît pas suffisant pour l'explication des faits observés, parce que l'importance de la recombinaison initiale est indépendante de la profondeur de la chambre d'ionisation. M. Langevin a proposé l'interprétation suivante : une particule a produit sur son parcours un grand nombre d'ions qui ne sont pas répartis uniformément dans le gaz, mais qui, au moins au début, se trouvent distribués en colonnes le long des trajectoires des particules a; la recombinaison ordinaire qui a lieu entre les ions d'une même colonne doit dépasser de beaucoup celle qu'on obtiendrait pour un même nombre d'ions répartis uniformément, et il doit en résulter une difficulté de saturation. On prévoit, dans cette hypothèse, que la saturation sera plus facile à obtenir quand les directions du champ électrique et des trajectoires des particules a sont à angle droit que quand ces directions sont parallèles, parce que dans le premier cas la distribution en colonnes tend à disparaître, et dans le second cas elle tend à être conservée. Des expériences faites par M. Moulin (') ont prouvé qu'il en est bien effectivement ainsi. L'expérience était faite avec des rayons a du polonium rendus parallèles au moyen d'un diaphragme; ces rayons étaient envoyés dans une chambre

(') MouMX, Le Radium, 1908.

d'ionisation à plateaux parallèles^ distants de 3""", soit parallèlement aux plateaux^ soit normalement; dans ce dernier cas le plateau inférievir était formé par une toile métallique qui laissait passer les rayons. En utilisant les rayons normaux aux plateaux, on a trouvé que^ conformément aux résultats de MM. Bragg et Kleemann, la recombinaison est plus importante quand on utilise la fin du parcours de la particule a que quand on utilise une portion de ce parcours où le pouvoir ionisant est moindre, mais on a trouvé de plus que la recombinaison conserve la même importance relative quand on réduit le nombre des particules a utilisées en interposant, par exemple, une toile métallique entre la source et la chambre; par conséquent, l'effet de recombinaison ne dépend pas du nombre d'ions créés en tout, mais bien de la densité linéaire des ions dans les colonnes, le nombre des colonnes n'ayant pas d'importance. Dans les expériences de M. Moulin la saturation dans l'air à la pression atmosphérique était obtenue pour un champ de 1 3oo à 1 5oo — — -• Quand

la pression est réduite, la saturation est beaucoup plus facile à obtenir; ainsi pour une pression de lo'-'" de inercure, la saturation était obtenue pour un champ de 12 Quand les rayons

utilisés étaient parallèles aux plateaux, la saturation à la pression atmosphérique était obtenue pour une valeur du champ de 200 -,

c'est-à-dire bien plus facilement que dans le cas de rayons parallèles à la direction du champ. On a constaté aussi que, pour des rayons parallèles au champ électrique, la proportion du nombre des ions recombinés au nombre des ions produits est sensiblement proportionnelle au pouvoir ionisant de la particule y. sur la portion utilisée de son trajet, ce pouvoir ionisant étant déduit de la courbe d'ionisation. Le rapport de ces deux grandeurs a été désigné par r dans le Tableau qui suit.

Distance du polonium à la chambre d'ionisation.

cm 0,7 1,0 1,3 1,6

CHAPITRK

Courant

Manque

de saturation

pour 100.

Pour 1200

volts cm

r, - volts

J'our 2J

cm

Les courbes de la figure i45 représentent en fonction du champ le rapport du courant observé i au courant de saturation ^, avec l'emploi de rayons pénétrants (courbe I)^ de rayons a perpendiculaires au champ (courbe II) et de rayons a parallèles au champ

Fi g. 145.

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Champ en volls par cenhmèlre

(courbe III). Ces courbes ont été obtenues dans le gaz carbonique à la pression de 7.V'" de mercure et à la température de i()". Le courant de saturation était le même dans tous les cas ; il était obtenu

pour un champ de :îa)0 ^ dans l'expérience I, pour un champ

XATLRli Di:S RADIATIONS. 2l3

de ."Joo dans l'expérience II, et pour un champ de ijoo

cm ^ ^ r 1 cm

seulement dans l'expérience III.

1 i(3. Rayons o ou électrons de faible vitesse. — Nous avons vu plus haut qu'en dehors des rayons capables d'ioniser les gaz, les substances radioactives émettent des charges négatives portées par des électrons dont la vitesse relativement faible est insuffisante pour la production de l'effet ionisant. L'émission de ces électrons lents a été constatée par M. J.-J. Thomson (') pour le polonium, le radium et l'uranium^ et par Miss Slater (-) pour les émanations du radium et du thorium. Ces corpuscules étant arrêtés par une chute de potentiel de l'ordre de quelques volts, ont des vitesses de

l'ordre de lo* — • Ils sont émis en très grande quantité, ainsi

sec ^ '■

qu'il résulte des expériences de M. Duane sur le dépôt actif du radium.

liT. Action de la température sur le rayonnement des corps radioactifs. — L'émission de rayons par les corps radioactifs s'est montrée indépendante de la température dans les limites des observations faites jusqu'à présent à ce sujet.

Les premières expériences relatives à cette question ont été faites par H. Becquerel avec les rayons de l'uranium entre la température ordinaire et la température de -o" (§ 3o). Dans ces expériences le rayonnement a de l'uranium était intégralement utilisé dans la chambre d'ionisation.

L'émission du rayonnement subsiste aux températures les plus basses que nous puissions réaliser; la première observation à ce sujet est due à P. Curie qui a placé dans l'air liquide un tube de verre contenant du chlorure de baryum radifère ('). La luminosité du produit radiant persiste dans ces conditions. Au moment où l'on retire le tube de l'enceinte froide, il paraît même plus lumineux qu'à la température ambiante. A la température de l'air liquide, le radium continue à exciter la fluorescence du

(') Thomson, Conduction of electriclty through gases. Cambridge. (-) -Miss Slater, Phil. Mag., igoS.

(') CuniE, Soc. de Phys., mars 1900.

2l4 CHAPITRE IX.

sulfate d'uranyle et de potassium. P. Curie a vérifié par des mesures électriques que le rayonnement^ mesuré à une certaine distance de la source radiante^ possède la même intensité quand le radium est à la température ambiante, ou quand il est dans une enceinte à la température de l'air liquide. Dans ces expériences, le radium était placé au fond d'un tube fermé à un bout. Les rayons sortaient du tube par le bout ouvert, traversaient un certain espace d'air et étaient recueillis dans un condensateur. On mesurait l'action des rayons sur l'air du condensateur, soit en laissant le tube dans l'air, soit en l'entourant d'air liquide jusqu'à une certaine hauteur. Le résultat obtenu était le même dans les deux cas. Des expériences analogues ont été faites par Becquerel avec les rayons pénétrants de l'uranium ( ' ).

M. Dewar, en observant la décharge d'un électroscope par les rayons pénétrants du radium, a constaté que la vitesse de décharge était la même quand le radium était à la température de i5", quand il était à la température de l'air liquide ( — •<^3"), et quand il était à la température de l'hydrogène liquide ( — ^55").

Des observations du même genre ne peuvent être faites facilement pour les rayons absorbables parce que l'absorption de ces derniers par les gaz varie beaucoup avec la densité du gaz et, par suite, avec sa température; il est toutefois probable que l'émission de tels rayons se comporte à des températures variables comme l'émission de rayons pénétrants.

Quand on porte le radium à une température élevée, sa radioactivité subsiste. Le chlorure de baryum radifère qui vient d'être fondu (vers Soo") est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolongée à une température élevée a pour effet d'abaisser temporairement la radioactivité du produit. La baisse est très importante, elle peut constituer 'j5 pour loo du rayonnement total; la baisse proportionnelle est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons pénétrants qui sont sensiblement supprimés par la chauffe. Mais avec le temps, le rayonnement du produit reprend l'intensité et la composition qu'il avait avant la chauffe; ce résultat est atteint au bout d'un mois environ à partir de la chauffe.

Ainsi l'émission de radiations pav les corps radioactifs se présente

(') Becqueukl, Coniptea rendus, njoi.

XATIRE DES RADIATIONS. '1 r 5

avec les caractères d'un phénomène totalement indépendant de la température. Ce fait s'explique bien pour une propriété atomique de la matière, les propriétés des atomes n'étant pas affectées par les variations de la température dans les limites dont nous disposons.

DIVERS PHÉNOMÈNES OBSERVES EN PRESENCE DES CORPS RADIOACTIFS

Ce Chapitre comprend la description de divers eiïets qui peuvent être observés en présence de substances radioactives. Plusieurs de ces effets peuvent être considérés comme provoqués directement ou indirectement par les rayons a, [i», et -' émis par les substances ; certains d'entre eux ne seront pas décrits en détail, leur étude ayant déjà été faite dans les Chapitres précédents.

H8. Effets lumineux. Excitation de substances phosphorescentes. — Les rayons émis par les nouvelles substances radioactives provoquent la fluorescence de certains corps, P. Curie et moi ( ' ), nous avons tout d'abord découvert ce phénomène en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une couche de platinocyanure de baryum. La même expérience réussit encore plus facilement avec du baryum radifère suffisamment actif. Quand la substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est très belle.

Peu de temps après nous avons remarqué que les sels de baryum radifères sont spontanément lumineux (-).

L'excitation de la phosphorescence par les rayons du radium a été étudiée par H. Becquerel ( ') qui a examiné l'effet produit svir les sels d'urane^ le diamant, la blende, les sulfures de calcium et strontium, le rubis, etc. On constate que la sensibilité des substances phosphorescentes à l'action de la lumière, des rayons X et des

(') CuniE, Comptes rendus. cléc(Mnl)re 1898. (^) CuiUE, Soc. de Phys., mars 1S91).

(^) BiiCQUEREL, Comptes rendus, 1899.

DIVERS PHKNOMÈNKS OBSERVÉS EN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 21 7

rayons du radium ne conserve pas la même valeur relative. C'est ainsi que le rubis^ cjui est sensible à la lumière ultraviolette^ n'est pas sensible aux rayons du radium^ et que le diamant^ qui est sensible aux rayons du radium, n'est pas sensible aux rayons X; avec ces derniers le sulfate double d'uranyle et de potassium est plus sensible que la blende hexagonale^ tandis que l'inverse a lieu pour les rayons du radium. La phosphorescence obtenue est fortement réduite par l'interposition d'une feuille de papier noir entre la source et la substance phosphorescente^ ce qui prouve qu'une grande partie de l'effet est due aux rayons y..

M. Bary a montré que les sels des métaux alcalins et alcalinoterreux^ qui sont tous fluorescents, sous l'action des rayons lumineux et des rayons Rontgen^ sont également fluorescents sous l'action des rayons du radium ( ' ). On peut également observer la fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du radium. Parmi les différentes espèces de verre, le verre de Thuringe est particulièrement lumineux. Les métaux ne semblent pas devenir lumineux.

Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut étudier le rayonnement des corps radioactifs par la méthode fluoroscopique. On peut suivre l'effet des rayons du radium à des distances supérieures à 2"'. Le sulfure de zinc phosphorescent est rendu extrêmement lumineux, mais ce corps a l'inconvénient de conserver sa luminosité pendant quelque temps, après que l'action des rayons a été supprimée.

On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'écran fluorescent est séparé du radium par des écrans absorbants. Nous avons pu observer l'éclairement d un écran au platinocyanure de baryum à travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus intense, quand l'écran est placé tout contre le radium et qu'il n'en est séparé par aucun écran solide. Tous les groupes de rayons sont capables de produire la iluorescence.

Pour observer l'action du polonium il est nécessaire de mettre la substance très près de l'écran fluorescent, sans interposition d'écran solide, ou tout au moins avec interposition d'un écran très mince seulement.

(') Bahv, Comptes rendus, 1900.

2l8 CHAPITRE X.

On observe de très beaux effets lumineux avec des cristaux de platinocyanure de baryum, de lithium, de sodium, de calcium. Le sel de lithium émet une fluorescence rouge, les sels de baryum et de calcium une fluorescence verte, le sel de sodium une fluorescence jaune. La willemite (silicate de zinc) donne une belle fluorescence verte, la kunzite (variété de spodumène découverte par M. Kunz) donne une fluorescence rouge avec les rayons du radium et jaune avec les rayons cathodiques. La spartéite (calcite contenant un peu de manganèse) donne une fluorescence orangée avec les rayons j et "'. On peut réaliser une belle expérience en introduisant dans un récipient en verre des fragments de ces divers cristaux, et en y introduisant ensuite une grande quantité d'émanation du radium*

La sensibilité des différentes substances aux rayons a, ^i et y n'est pas la même. Ainsi le platinocyanure de baryum et la willemite offrent la plus grande sensibilité pour les rayons [j et y, tandis que le sulfure de zinc est particulièrement sensible aux rayons a.

L'emploi du sulfure de zinc pour mettre en évidence l'action de l'émanation du radium a été décrit par P. Curie et ]\L Debierne. M. Giesel s'est servi du même procédé pour l'étude de l'émanation de l'actinium. La production de scintillations sur un écran de sulfure de zinc soumis à l'action des rayons a a été décrite dans le Chapitre précédent, et l'on a vu l'usage qui peut être fait de cette propriété pour l'étude de ces rayons.

Le diamant qui est rendu lumineux par l'action des rayons du radium est très sensible aux rayons a et donne une belle luminosité avec le polonium. La fluorescence observée sur le diamant permet de distinguer cette pierre précieuse de ses imitations, dont la luminosité est faible.

La description d'un grand nombre d'effets de phosphorescence a été faite par MM. Kvmz et Baskerville (').

La luminosité des substances fluorescentes exposées à l'action des substances radioactives baisse avec le temps. En même temps la substance fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples :

Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une variété brune moins lumineuse (action analogue à celle pro-

(') Kunz et BASRiiiîViLi.K, Science, ujoi-i.

DIVERS PIIÉXONÈNES OBSKRVK« KN PRKSIÎNCE DES COUPS RADIO \CT1FS. 219

duite par les rayons Runtgen et décrite par M. Villard). Us altèrent également le sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le platinocyanure de baryum transformé est régénéré partiellement par l'action de la lumière. Plaçons le radium au-dessous d'une couche de platinocyanure de baryum étalée sur du papier, le platinocyanure devient lumineux; si l'on maintient le système dans l'obscurité, le platinocyanure s'altère, et sa luminosité baisse considérablement. Mais exposons le tout à la lumière; le platinocyanure est partiellement régénéré, et si l'on rétablit l'obscurité, la luminosité reparaît assez forte. On a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un corps radioactif, réalisé un système qui fonctionne comme un corps phosphorescent à longue durée de phosphorescence.

Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en brun ou en violet. En même temps, il devient moins fluorescent. Si l'on chauffe ce verre ainsi altéré, il se décolore et, en même temps que la décoloration se produit, le verre émet de la lumière. Après cela le verre a repris la propriété d'être fluorescent au même degré qu'avant la transformation.

Le sulfure de zinc qui a été exposé à l'action du radium pendant un temps suf lisant s'épuise peu à peu et perd la faculté d'être phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la lumière. Quand un récipient en verre contenant du sulfure de zinc a servi à une expérience de cours avec l'émanation du radium, et qu'on désire conserver l'appareil en bon état, il faut avoir soin d'en chasser l'émanation aussitôt après l'usage.

M. Crookes (') a observé de même l'altération du diamant exposé aux rayons du radium. Après -8 jours d'exposition un diamant dont la teinte d'origine était jaune pâle, avait pris une teinte foncée ; chauffé ensuite à 5o" pendant lo jours avec du chlorate de potassium, ce diamant perdit la teinte sombre superficielle et apparut transparent avec une teinte vert bleu. Dans cette expérience le diamant se trouvait à l'intérieur du tube contenant le radium, et tous les rayons étaient utilisés; la teinte sombre superficielle pouvait provenir de l'action des rayons absorbables, tandis que la coloration dans tout le volume était due aux rayons pénétrants.

(') Crookes, Proc. Roy. Soc, 190 (.

La sensibilité des substances phosphorescentes à l'action des rayons peut dépendre de la température. Ainsi le sulfure de zinc est moins sensible à la température de l'air liquide qu'à la température ordinaire.

Au point de vue de la numération des particules a^ il est important de se rendre compte^ de quelle manière^ la production des scintillations est influencée quand l'écran phosphorescent reste soumis à l'action d'une source intense de rayons a. M. Marsden ( ' ) a montré que, dans ces conditions^ la diminution de la luminosité doit être attribuée principalement à une baisse progressive de l'éclat de chaque scintillation, tandis que le nombre des scintillations n'éprouve qu'une légère diminution qui pourrait n'être qu'apparente, l'observation étant rendue difficile quand l'éclat des scintillations est faible. On peut suivre par une méthode photométrique la diminution de la luminosité totale de l'écran, sous l'influence d'une source radiante constante ou variable. La vitesse de diminution dépend de la substance phosphorescente utilisée, elle est bien moins grande pour le sulfure de zinc que pour le platinocyanure de baryum.

Pour interpréter les résultats obtenus, M. Rutherford (-) a supposé que l'émission de lumière est due à la dissociation d'agrégats moléculaires, répartis uniformément dans la substance phosphorescente. Chaque centre actif, rencontré par une particule x, cesse d'être efficace. Une scintillation résulte de la dissociation d'un grand nombre de centres actifs, rencontrés par la même particule, et l'éclat de la scintillation est d'autant plus grand que le nombre des centres inaltérés est plus grand. Il est possible d'établir ainsi une théorie susceptible de rendre compte des faits observés.

En utilisant l'action photographique de la luminosité du sulfure de zinc sous l'action des rayons a, on peut obtenir une bonne mesure du parcours de ces derniers (•'). Pour cela, il suffit de disposer, au-dessus de la surface active plane, un écran phosphorescent transparent, convenablement incliné; une plaque sensible est appliquée sur l'écran. La lumière émise par le sul-

(') MAiiSDEN, Proc. roy. Soc, njio.

(-) RuTiiKUFiMti), Proc. roy. Soc, 1910. ( ') Szii.AtiD, Le nadiiim, 1901).

DlVi:nS PIIKNOMENES OBSERVES EN l'UESENCE DES CORPS HADIOArTI I- S. 'il\

fiire de zinc impressionne la plaque au travers de l'écran; l'impression est assez nettement limitée et permet d'apprécier la valeur du parcours.

119. Luminosité propre des sels de radium. — Tous les composés de baryum radifère sont spontanémenL lumineux ('). Les sels haloïdes^ anhydres et secs, émettent une lumière particulièrement intense. Cette luminosité ne peut être vue à la grande lumière du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurité ou dans une pièce éclairée à la lumière du gaz. La lumière émise peut être assez forte, pour qu'on puisse lire en s'éclairant avec un peu de produit dans l'obscurité. La lumière émise émane de toute la masse du produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, la lumière émane surtout de la partie de la surface qui a été éclairée. A l'air humide les produits radifères perdent en grande partie leur luminosité, mais ils la reprennent par dessèchement (Giesel). La luminosité semble se conserver. Au bout de plusieurs années aucune modification sensible ne semble s'être produite dans la luminosité de produits faiblement actifs, gardés en tubes scellés à l'obscurité. Avec du chlorure de baryum radifère, très actif et très lumineux, la lumière change de teinte au bout de ciuelques mois; elle devient plus violacée et s'affaiblit beaucoup; en même temps le produit subit certaines transformations ; en redissolvant le sel dans l'eau et en le séchant à nouveau, on obtient la luminosité primitive.

Les solutions de sels de baryum radifères, qui contiennent une forte proportion de radium, sont également lumineuses; on peut observer ee fait en plaçant la solution dans une capsule de platine qui, n'étant pas lumineuse elle-même, permet d'apercevoir la luminosité faible de la solution.

Quand une solution de sel de baryum radifère contient des cristaux qui s'y sont déposés, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et ils le sont bien plus que la solution elle-même, de sorte que, dans ces conditions, ils semblent seuls lumineux.

M. Giesel a préparé du platinocyanure de baryum radifère. Quand ce sel vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure

( ' ) CuiiiK. Société de Physique, o mars iSyj. — Giesel. Wicd. Ami., l. LXIX, p. 91.

chapithk \.

de baryum ordinaire^ et il est très lumineux. Mais peu à peu le sel se colore spontanément et prend une teinte brune^ en même temps que les cristaux deviennent dichroïques. A cet état^ le sel est bien moins lumineux^ quoique sa radioactivité ait augmenté ('). Le platinocyanure de radium^ préparé par M. Giesel, s'altère encore bien plus rapidement.

Les composés de radium constituent le premier exemple de substances spontanément lumineuses.

Les conditions de la production de lumière par les composés de radium ne sont pas encore bien connues. Il est probable qu'un corps radioactif tel que le radium peut fonctionner à la fois comme source de rayons et comme substance dont les sels sont phosphorescents ainsi cjue tous les sels alcalino-terreux. Le degré de phosphorescence pourrait cependant être influencé par le mode de préparation et par la présence d'impuretés, ainsi que cela a lieu^, en général, pour les phénomènes de phosphorescence.

M. Debierne a constaté que les sels d'actinium sont également spontanément lumineux. L'actinium appartient selon toute vraisemblance au groupe des terres rares qui ont la faculté de devenir phosphorescentes par l'action des radiations.

La figure i {PL VII) représente deux épreuves, dont l'une est la photographie ordinaire d'une ampoule contenant un sel de radium, tandis que l'autre a été obtenue dans l'obscurité par l'action de la lumière propre du sel de radium.

loO. Spectre de la lumière émise par les composés de radium et d'actinium. — La lumière émise par un sel de baryum radifère peut être photographiée ; on peut aussi l'examiner au spectrocope. M. et M""' Huggins (-) ont obtenu une photographie du spectre de cette lumière au moyen d'un spectrographe en quartz, avec trois jours d'exposition. Ce spectre présentait des bandes c|ui ont pu être identifiées avec celles de l'azote. Des expériences analogues ont été faites par d'autres savants dans l'air, dans d'autres gaz ou dans le vide. On observe, en général, un spectre continu dû à la phosphorescence du sel et, dans certains cas, un effet dû au

(') Giesel, Wied. Ann., t. LXIV (-) Huggins, Proc. Boy. Soc, kjoS.

niviîRS l'iiiixoMKXKS (M{si:iivi:s kn i'hksiîxce des coups u.vdioactifs. 228

gaz. D'après M. Crookes et M. Dewar^ le spectre de bandes de l'azote n'est pas obtenu quand le sel de radium se trouve dans un vide parfait. Il en résulte que ce spectre est dû à l'action des rayons du radium sur l'azote occlus dans le sel ou se trouvant dans son voisinage immédiat. Ce mode de production d'un spectre en dehors de l'action de la décharge électrique est fort remarquable. MM. Himstedt et Meyer (') ont pu constater que la production du spectre de bandes de l'azote a lieu à une distance de 5""" des cristaux de bromure de radium; le spectre de l'hélium peut aussi être obtenu, mais on n'observe aucun effet avec rhydrogène, le gaz carbonique et l'oxyde de carbone; l'action svir l'azote est observée en présence de l'émanation du radium et du polonium. L'excitation du spectre de bandes de l'azote semble donc due aux rayons y., et l'on a constaté qu'elle ne se produit pas au travers du verre. MM. Stark et Giesel ( - ) ont observé la production du spectre de bandes de l'azote et du spectre de raies de l'hélium dans la zone lumineuse qui s'étend à 3'^'",8 environ d'une lame de polonium très active placée dans ces gaz.

La lumière émise par les sels d'actinium a été examinée par M. Giesel (^) ; elle se compose de raies brillantes qui ont été attribuées au didyme contenu dans le sel examiné.

loi. Production de thermoluminescence. — Certains corps, tels que la fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont thermoluminescents; leur luminosité s'épuise au bout de quelque temps ; mais la faculté de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est restituée à ces corps par l'action d'une étincelle^ par l'action des rayons cathodiques et aussi par l'action du radium. Le radium peut donc régénérer dans ces corps leurs propriétés thermoluminescentes ('). Lors de la chauffe^ la fluorine éprouve une transformation qui est accompagnée d'une émission de lumière. Quand la fluorine est ensuite soumise à l'action du radium^ une

(') Himstedt et Meyer, Phys. Zeit., 1906.

(-) Stauk et Giesel, Phys. Zeit., 1907,

(') Giesel, Ber. d. deutsch. chein. Ges., 1904 et 1905.

(*) Becquerel, Rapports au Congrès de Physique, 1900.

transformation se refait en sens inverse, et elle est encore accompagnée d'une émission de lumière.

Un phénomène absolument analogue se produit pour le verre exposé aux rayons du radium. Là aussi une transformation se produit dans le verre pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette transformation est mise en évidence par la coloration qui apparaît et augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre ainsi modifié^ la transformation inverse se produit^ la coloration disparaît^ et ce phénomène est accompagné de production de lumière. Il paraît fort probable qu'il y a là une modification de nature chimique^ et que la production de lumière est liée à cette modification. Ce phénomène pourrait être général; il pourrait se faire que la production de fluorescence par l'action du radium et la luminosité des substances radifères fussent nécessairement liées à un phénomène de transformation chimique ou physique de la substance qui émet la lumière.

La thermoluminescence est facilement observée avec la fluorine, le marbre, l'apatite. Pour la mettre en évidence il suffit de projeter des fragments de la substance sur une plaque de métal chauffée au moyen d'un bec de gaz à une température voisine de 5oo". Après une exposition aux radiations actives la substance semble conserver indéfiniment la faculté d'émettre une quantité de lumière déterminée lors de la chauffe.

La transformation dont dépend la thermoluminescence peut être produite par les rayons pénétrants du radium enfermé dans une ampoule scellée. Il est bien probable que la thermoluminescence naturelle de certaines substances est due à l'action des radiations auxquelles ces substances ont pu être soumises pendant de longues époques.

\ry2. Effet radiographique. — L'action radiographique des substances fortement radioactives est très intense. Toutefois la manière d'opérer doit être très différente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qvi'à très petite distance^ et son action est considérablement affaiblie par des écrans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen d'un écran très mince. Le radium agit à des distances considérablement plus grandes ; l'action radiographicjue des rayons du radium s'observe à plus

DIVEliS PIIKNOMKNF.S OBSERVKS E\ PHESENCK DES CORPS RADIOACTIFS. Vltt

de 2'" de distance dans rair, et cela même quand le produit radiant est enfermé dans une ampoule de verre; les rayons qui agissent dans ces conditions appartiennent aux groupes ^ et *'. Grâce aux dillcrences qui existent entre la transparence de diverses matières pour les rayons^ on peut, comme avec les rayons Riintgen, obtenir des radiographies de divers objets. Les métaux sont, en général, opaques, sauf l'aluminium, qui est très transparent. Il n'existe pas de différence de transparence notable entre les chairs et les os. On peut opérer à grande distance et avec des sources de très petites dimensions ; on a alors des radiographies très fines. Il est très avantageux pour la beauté des radiographies de renvoyer les rayons [i de côté, au moyen d'un champ magnétique, et de n'utiliser que les rayons y. Les rayons [ii, en traversant l'objet à radiographier, éprouvent, en effet, une certaine diffusion et occasionnent un certain flou; en les supprimant, on est obligé d'employer des temps de pose plus grands, mais les résultats sont meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu'un porte-monnaie, demande un jour avec une source radiante constituée par quelques centigrammes de sel de radium, enfermés dans une ampoule de verre et placés à 1 '" de la plaque sensible, devant laquelle se trouve l'objet. Si la source est à 0.0"'" de distance de la plaque, le même résidtat est obtenu en une heure. Au voisinage immédiat de la source radiante, une plaque sensible est instantanément impressionnée.

La figure 2 {PL VII) représente la radiographie d'une médaille en aluminium, obtenue par Becquerel au moyen des rayons de l'uranium. Une radiographie obtenue avec les rayons du radium est représentée dans la figure 3 {PL VII).

Tous les groupes de rayons qui ont pu être observés par la méthode d'ionisation semblent susceptibles de produire des impressions radiographiques. Cependant il n'a pas encore été possible d'obtenir l'effet radiographique des rayons a de l'uranium, même après 4^' jours de pose (Becquerel), alors que l'impression a été obtenue avec les rayons a de l'oxyde de thorium, dont l'intensité est comparable à celle du rayonnement a de l'oxyde d'uranium; ce fait est bien particulier si l'on admet, ainsi que cela est probable, que toutes les particules a sont de même nature.

L'effet radiographique des particules a du radium C a été C. — II. i5

étudié par M. Kinoshita ( ' ). L'intensité de l'impression était mesurée par une méthode photométrique. Cette intensité ne dépend que du nombre total des particules a reçues sur l'unité de surface. L'effet minimum qui ait pu être observé était produit par 1 o^ particules a reçues par centimètre carré. Quand le nombre des particules reçues augmentait^ l'intensité de l'impression augmentait aussi et tendait vers une valeur limite qui était atteinte pour 4- 'o** particules par centimètre carré. On a constaté aussi qu'un grain de sel d'argent est influencé par le choc d'une seule particule a; pour cela^ on examinait au microscope la plaque développée, et le nombre des grains d'argent était comparé au nombre des particules a reçues. L'action radiographique des rayons a sur une couche sensible très mince (épaisseur d'air équivalente, environ 2"") s'est montrée constante le long du parcours des rayons, et c'est seulement vers la fin de celui-ci, que se produisait une diminution rapide. Ce fait s'expliquerait en admettant que l'effet final ne dépend que du nombre des grains qui ont été rencontrés par une ou plusieurs particules

lo3. Effets de charge des rayons. Action sur la décharge électrique. Applications de l'effet ionisant dans les gaz. —

Nous avons vu qu'à l'intérieur d'une ampoule de verre mince contenant du radium il y a accumulation de charge électrique, les rayons [ii pouvant s'échapper de l'ampoule, tandis que les rayons a sont absorbés dans le verre (§ 107). L'accumulation de charge peut amener la décharge disruptive au travers du veri-e. Des effets analogues sont observés dans d'autres circonstances. Du polonium très actif ayant été conservé dans une coupelle de quartz, celle-cî s'est trouvée fendillée en un grand nombre d'endroits (-). Dans un petit tube de verre épais, contenant de l'émanation de radium pure à la pression atmosphérique, on observait la production fréquente d'étincelles dans le verre et de décharges lumineuses dans le gaz; de nomljreuses fentes se sont produites dans le tube (3).

(') Kinoshita, Pi oc. roy. Soc. 1910.

C) M. CuuiE el A. Dediekne. Comptes rendus^ i<)n

(') Debierne, Comptes rendus. 1909.

niVKRS l'IIKXOMKXKS OBSKItVKS KX PIlliSEXCE Di:S CORPS UADIOACTII'S. 227

MM. Elster et Geitel (') ont observé que^ sous rinfluenee des rayons du radium^ la distance explosive entre deux conducteurs métalliques pour une différence de potentiel donnée se trouvé augmentée; autrement dit, le passage de la décharge disruptive est facilité par l'action des rayons. P. Curie (-) a montré que ce phénomène est dû, au inoins pour une large part, à l'action des rayons les plus pénétrants. Si, en effet, on entoure le radium d'une enveloppe de plomb de ■>."", l'action du radium sur l'étincelle n'est pas considérablement affaiblie, alors que le rayonnement qui traverse n'est qu'une très faible fraction du rayonnement total. On peut observer facilement l'effet signalé en employant une bobine d'induction. Les pôles du circuit induit sont reliés par des fils métalliques à deux micromètres à étincelle, éloignés l'un de l'autre, et offrant deux chemins distincts, à peu près équivalents, pour le passage de l'étincelle. On règle les micromètres de telle sorte C{ue les étincelles passent à peu près également entre les boules de chacun des micromètres. Quand on approche le radium de l'un des deux micromètres, les étincelles cessent de passer à travers l'autre.

Le phénomène dont il s'agit a encore été peu étudié, et dans certaines conditions on a même signalé la production de l'effet inverse (•').

La décharge disruptive sans électrodes dans un gaz raréfié se produit pour une pression plus élevée, quand l'ampoule qui contient le gaz est soumise à l'action des rayons du radium ('). Par exemple, la pression criticj[ue qui était mesurée dans une expérience par - ji.im (jg mercure, a pris la valeur de ()<S""" de mercure en présence du radium.

En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air au voisinage de deux conducteurs métalliques, dont l'un est relié au sol et l'autre à un électromètre bien isolé, on voit l'électromètre prendre une déviation permanente, qui permet de mesurer la force électromotrice de la pile formée par l'air et les deux

(') Elster et Geitel. Anii. d. Pkys., i^^iyj. (-') .M"" Curie, Thèse de doctoral. Paris. ii;oo. (^) WiLLONS et Peck. Phil. Mag., ujoo.

(") Hemptinne, Comptes rendus, igui.

métaux (force électromotrice de contact des deux métaux^ quand ils sont séparés par l'air). Cette méthode de mesures a été employée par lord Kehviii et ses élèves^ la substance radiante étant l'uranium ('): une méthode analogue avait été antérieurement employée par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante des rayons Runtgen (-).

On peut^ par exemple^ employer à cet effet un condensateur à plateaux; l'un des plateaux est recouvert d'uranium ou d'oxyde d'uranium. La déviation fixe obtenue est indépendante de la distance des plateaux et de la pression du gaz. On n'a pas observé de variation avec la nature du gaz (air^ hydrogène et gaz carbonique). Voici^ par exemple^ le potentiel limite du plateau isolé pour différents métaux^ le plateau recouvert d'uranium étant relié au sol :

Zinc poli — <^; 7' voit

Cuivre poli — 0,17 »

Argent -Ho,oj »

Zinc amalganu' — 0,8 »

Aluminium poli — 1,1 3 »

On peut se servir des substances radioactives dans l'étude de l'électricité atmosphérique. La substance active est enfermée dans une petite boîte en aluminium mince^ fixée à l'extrémité d'une tige métallique en relation avec l'électromètre. L'air est rendu conducteur au voisinage de l'extrémité de la tige^ et celle-ci prend le potentiel de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les flammes ou les appareils à écoulement d'eau, généralement employés jusqu'à présent dans l'étude de l'électricité atmosphérique. Cette application a été réalisée d'abord par M. Paulsen (•''), ensuite par d'autres expérimentateurs.

L'étude du mode de fonctionnement des prises de potentiel au radium, en général, a montré que, dans l'air immobile, ces appareils ne donnent pas la même indication qu'un appareil à écoulement d'eau, l'écart pouvant être attribué à l'accumulation d'ions

(') Lonl Kici.wiN. IJ1.ATÏIK et Smol.vn. Nature. 1S97.

('-) Pkhiun, Thèse de doctorat.

(■'') I'al'lsen, Congrès de /'/ns/i/ae. Paris, i()0().

DlVKRs; PIIKXOMÈXKS OHSKUVKS KX l'RÉSENCi: DES CORPS UA DIOAdl FS. J.1t)

au voisinage de la prise ('). Si l'air est constamment renouvelé, cette accumulation ne se produit pas.

M. Moureaux {-), à l'observatoire du Parc St-Maur, à Paris^ a fait des essais à l'air libre avec des prises de potentiel au radium préparées par P. Curie; l'une de ces prises de potentiel est restée en service régulier pendant plusieurs années et a donné des résultats tout à fait comparables à ceux obtenus avec l'appareil à écoulement d'eau; la mise en équilibre était rapide et le fonctionnement régulier. Dans une étude détaillée des conditions de fonctionnement des prises de potentiel au radium, M. Moulin (') a montré qu'avec un appareil installé à l'air libre, convenablement disposé et exposé au vent, on peut mesurer le potentiel avec une erreur négligeable. La prise de potentiel est un disque sur lequel on colle la surface active, constituée par du sulfate de baryum radifère; ensuite on la recouvre d'une couche de vernis pour la protéger; la surface du disque est parallèle aux lignes de force du champ, et l'extrémité de la tige qui le porte est dirigée normalement au champ, de manière à ne pas introduire de perturbation dans la distribution de celui-ci. On obtient de bons résultats avec un disque de (i*"'" de diamètre portant o'"^, ') de sulfate de baryum radifère d'activité :>oooo fois plus grande que celle de l'uranium.

loi. Condensation de la vapeur d'eau sursaturée. Formation de brouillards en présence de l'émanation du radium. Influence sur le phénomène de cristallisation. — Les ions créés dans un gaz par les rayons X ou les rayons cathodiques possèdent la propriété de condenser la vapeur d'eau sursaturée. La rtiême expérience peut être réalisée avec les rayons du radium. Quand on opère une détente brusque dans l'air purgé de poussières et contenant de la vapeur d'eau saturante, la condensation sous forme de brouillard ne se produit que si la détente représente une augmentation de volume dans le rapport i,38; mais si le gaz est soutnis à l'action des rayons du radium, la condensation est déjà obtenue

(') Hexxing, Ann. cl. P/tysik. 1902. — Lixke. P/ns. Zeit., kjo'ô. (-) AIoL'REAUx, Le Baciiu/n, 1904.

(^) Moulin, Le Radium, 1907.

CIIAIMniK X.

pour une détente qui correspond à une augmentation de volume dans le rapport i^i").

J'ai constaté que la présence de l'émanation du radium peut aussi provoquer la condensation de la vapeur d'eau^ mais, contrairement à ce qui a lieu dans le cas où Ton utilise seulement les rayons pénétrants du radium, il n'est pas nécessaire que la vapeur d'eau soit sursaturée ni même saturée. Un vase qui contient de l'eau distillée et de l'air chargé d'émanation et qui est maintenu à une température constante, contient néanmoins un brouillard permanent visible à la lumière de l'arc électrique. Le même phénomène se produit quand on remplace l'eau distillée par un mélange d'eau et d'acide sulfurique à poids égaux ( ' ). Les centres de condensation en ce cas ne peuvent être les ions formés dans le gaz, puisque la sursaturation n'est pas nécessaire; j'ai montré aussi que ce ne pouvaient être les molécules d'émanation, parce que le brouillard peut être supprimé quand on établit un champ électrique intense dans le gaz, et que sa réapparition n'a lieu que progressivement lors de la suppression du champ. On pouvait donc penser que les centres de condensation sont constitués soit par les particules de dépôt actif présentes dans le gaz, soit par des composés chimiques qui se forment dans le gaz sous l'action de l'émanation et qui sont susceptibles d'absorber la vapeur d'eau jusqu'à formation de gouttelettes. L'expérience est favorable à cette deuxième manière de voir. On constate, par exemple, que le brouillard obtenu avec l'eau pure et l'air chargé d'émanation est faible; sa durée est de quelques jours; si l'on t-emplace l'air par le gaz carbonique, aucun brouillard persistant n'est observé. Mais si, au lieu d'employer l'eau pure, on emploie un mélange d'eau et d'acide sulfurique à poids égaux, on obtient, aussi bien en présence de l'air cju'en présence du gaz carbonique, un brouillard intense généralement très fin au début ; ce brouillard peut être observé pendant plus d'un mois ; les gouttes deviennent de plus en plus rares et finissent par disparaître. La production du brouillard a donc été grandement facilitée par l'addition de l'acide sulfurique à l'eau, alors que la pression de la vapeur d'eau est fortement diminuée.

(') jM'"" Curie, Comptes rendus, mj»-] et 1908.

DIVERS PHKNOMENES OBSERVES EN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 23 1

Dans ces expériences les particules de dépôt actif ne doivent pas servir directement comme centres de condensation; ces particules existent, en eiïel^ dans l'air comme dans le gaz carbonique^ et leur action devrait être plus énergique avec la vapeur d'eau saturante qu'avec celle non saturante. Il est assez naturel de penser que^ si l'on opère avec de l'eau et de l'air, les centres de condensation sont les composés nitrés qui se forment dans l'air en présence de l'émanation. Si l'on opère avec le mélange d'eau et d'acide sulfurique, on est conduit à faire la supposition, qui peut paraître étrange, que des particules d'anhydride sulfurique se trouvent dans le gaz à la suite d'une action de l'émanation sur le liquide. Un brouillard persistant est aussi obtenu dans un ballon qui contient de l'acide sulfurique concentré et de l'émanation dans du gaz carbonique; ce brouillard dure plus d'un mois, tandis que les brouillards bien plus intenses qu'on peut produire dans le ballon à expériences par échaufîement local durent moins d'une journée.

Des expériences variées ont été effectuées pour mettre en évidence le rôle des réactions chimiques. Pour obtenir un brouillard persistant dans un vase contenant de l'eau distillée et de l'air chargé d'émanation, il suffit de placer dans l'air du ballon à expérience un fragment de soufre ou un bouchon de caoutchouc; dans le premier cas on constate après l'expérience que l'eau contient aussi des traces d'acide sulfurique; dans le deuxième cas on pevit penser qu'il y a eu attaque du bouchon avec oxydation de la matière organique et du soufre.

On observe des brouillards très intenses au début et très persistants avec l'éther de pétrole, le sulfure de carbone ou l'éther anhydre; il s'agit probablement dans tous ces cas d'une attaque de ces corps organiques; l'altération est manifeste avec le sulfure de carbone. J'ai obtenu de même des brouillards intenses et très persistants en employant l'iode dans le gaz carbonique chargé d'émanation ou le camphre dans l'air chargé d'émanation; tandis qu'avec l'iode en présence d'air et d'émanation l'effet n'est pas persistant. J'ai observé aussi un brouillard avec l'actinium en présence d'eau distillée.

Les brouillards formés en présence de l'émanation ne semblent pas chargés; si Ton établit dans le ballon à expériences un champ

'>.'i2 CIIAI'ITUE X.

électrique intense^ le Ijrouillard est rapidement supprimé; toutefois ce n'est là probablement qu'un elîet de déplacement de particules non chargées dans un champ non uniforme; l'entraînement a lieu vers les bords des électrodes^ et l'aspect du déplacement est indépendant du sens du champ.

La formation d'un brouillard dans un vase qui contient de l'émanation peut être considérée comme un indice de réaction chimique. Une concentration assez forte en émanation est nécessaire au début pour la production du brouillard (par exemple^ l'émanation saturée de V^ de chlorure de radium^ dans un volume de lao*^'"'); une fois formé^ le brouillard peut durer pendant un mois^ alors que la concentration en émanation est devenue 200 fois plus faible.

Des effets de condensation de vapeur d'eau faiblement sursaturée ou simplement saturée ont été obtenus sous l'influence de rayons X, de la lumière ultraviolette et des rayons pénétrants du radium ('); la condensation a été attribuée à la formation dans le gaz de certains composés chimiques tels que les composés nitrés.

Les gouttelettes que j'ai observées sont fines et mobiles; elles sont entraînées dans les lents mouvements du gaz dans le ballon d'expériences, et il n'a pas été jaossible d'observer qu'elles fussent sensibles à l'action de la pesanteur. Ces gouttelettes^ qui doivent d'ailleurs être chargées de dépôt actif, sont cependant certainement plus grosses que les agglomérations qui se forment dans un gaz humide sur les particules du dépôt actif, et dont la vitesse de chute a pu être révélée (con" i; 86) ; dans ces expériences la concentration de l'émanation était, en effet, beaucoup trop faible pour qu'un brouillard pût être observé. La chute des gouttelettes visibles pourrait donc, sans doute, être constatée dans une enceinte à une température parfaitement constante. Observées au microscope, ces gouttelettes manifestent un mouvement brownien.

Il semble d'après cela qu'il existe, dans les gaz contenant Témanation du radium, des agglomérations chargées de dépôt actif dont la grosseur est très variable. Ces agglomérations utilisent pour leur formation les molécules du gaz, les molécules d'eau et les molécules des composés chimiques formés dans le gaz

(') Barkow, Ann. d. l'Iiys., 1907.

DIVERS PIIKNOMi:XES OBSERVES EN l'RESE.NCE DES CORPS RADIOACTIFS. M >

en présence de l'émanation. Les jdIus petits de ces aggrégats ne se manifestent que par la manière dont ils interviennent dans le phénomène d'activation d'un corps solide au contact du gaz contenant l'émanation; ils sont vraisemblablement formés sans le secours de molécules d'eau. Les agglomérations formées à l'aide de molécules d'eau et de certains autres composés sont plus grosses; elles sont sensibles à la pesanteur, et peuvent même devenir visibles.

Les rayons pénétrants du radium déterminent la cristallisation de substances à l'état de surfusion. L'expérience a été faite avec le soufre soigneusement purifié ( ' ). Un grain de soufre étant enfermé entre un porte-objet plan et un verre de montre, on peut obtenir par distillation une couche uniforme de gouttelettes sphériques d'un diamètre de j.iv- à ()o!^. La cristallisation spontanée de ces gouttes se propage lentement mais régulièrement. Pour étudier l'influence des rayons du radium^ on exposait à l'action de ces rayons la moitié de la surface occupée par les gouttes^ l'autre moitié étant protégée par un écran en plomb. La source des rayons était une petite ampoule de verre mince contenant une petite quantité de sel de radium. L'accroissement du nombre des gouttes cristallisées était observé au microscope pour la partie A exposée au rayonnement et pour la partie B non exposée^ et l'on constatait que dans la partie A cet accroissement était plus rapide. C'est ainsi qu'après 28 jours d'exposition la partie A accusait un nombre 5 fois plus grand de centres de cristallisation; en même temps la cristallisation se propageait plus rapidement de goutte à goutte, de sorte que le nombre total des gouttes cristallisées était I 1 fois plus grand dans la partie A que dans la partie B. Cependant il restait toujours des gouttes conservant leur transparence. La préparation ayant alors été portée pendant 6 heures à une température de 'jo", toutes les gouttes dans la partie A étaient après ce temps cristallisées sans exception^ alors que la formation de cristaux dans la partie B n'aA'ait fait que des progrès médiocres. Une exposition de 2(S jours à l'action des

(') Frischauer, Comptes 1-endus. 1909.

aS'i ciiAPiTRi: X.

rayons avait donc influencé toutes les gouttes de soufre^ en donnant lieu à la formation de germes de cristallisation; mais tous les germes formés ne s'étaient pas développés à la température ordinaire; réchauffement à 70" en augmentant la vitesse de cristallisation, sans produire de noyaux nouveaux^ a suffi pour provoquer le développement des germes restés latents.

La cristallisation du soufre surfondu est également facilitée en présence de l'émanation du radium, et l'effet semble attribuable surtout à la radioactivité induite produite par celle-ci. Les gouttelettes de soufre cristallisent de préférence sur les parties de la surface du récipient qui reçoivent le dépôt actif en vertu de l'action de la pesanteur sur ce dernier.

En exposant la préparation de soufre pendant 20 heures à l'action de rayons Rontgen, on n'a constaté aucune différence entre la partie exposée et la partie non exposée. Il est probable d'après cela que, dans les expériences avec les rayons du radium, l'effet sur la cristallisation doit être attribué aux rayons [j plutôt qu'aux rayons y. Cet effet est probablement lié à la charge électrique des rayons.

15o. Action ionisante des rayons du radium sur les liquides et

les solides isolants. — P. Curie a montré que les rayons du radium et les rayons R('»ntgen agissent sur les diélectriques liquides comme sur l'air, en leur communiquant une certaine conductibilité électrique ('). Voici comment était disposée l'expérience {fig. i4t>) ". Le liquide à expérimenter était placé dans un vase métallique CDEF, dans lequel plongeait un tube de cuivre mince AB; ces deux pièces métalliques servaient d'électrodes. Le vase était maintenu à un potentiel connu, au moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un pôle était à terre. Le tube AB était en relation avec l'électromètre; on mesurait le courant qui passait au travers du liquide. Le tube de cuivre MNM'N', relié au sol, servait de tube de garde pour empêcher le passage du courant à travers l'air. Une ampoule contenant le sel de baryum radifère pouvait être placée au fond du tube AB; les rayons agissaient sur le liquide après avoir traversé le verre de l'ampoule et les parois du tube

(') 1'. CcRiE, Coiitples rendus, 17 février i()0:>.

DIVKRS PHKXdMÈNIîS OBSERVÉS EN PRÉSENCE DES COIU'S R ADIO ACTIES. 235

métallique. On pouvait encore faire agir le radium en plaçant Tampoule en dessous de la paroi DE.

Pour agir avec les rayons Rtintgen^ on faisait arriver ces rayons au travers de la paroi DE.

L'accroissement de conductibilité par l'action des rayons du radium ou des rayons Rimtgen semble se produire pour tous les

Fiic. l'i'i

M^îilCcev

diélectriques liquides; mais^ pour constater cet accroissement^ il est nécessaire que la conductibilité propre du liquide soit assez faible pour ne pas masquer l'effet des rayons.

En opérant avec le radium et les rayons de Runtgen^ P. Curie a obtenu des effets du même ordre de grandeur.

Quand on étudie avec le même dispositif la conductibilité de l'air ou d'un autre gaz sous l'action des rayons de Becquerel^ on trouve que l'intensité du courant obtenu est proportionnelle à la différence de potentiel entre les électrodes^ tant que celle-ci ne dépasse pas quelques volts: mais pour des tensions plus élevées^ l'intensité du courant croît de moins en moins vite^ et le courant de saturation est sensiblement atteint pour une tension de i oo volts.

Les liquides étudiés avec le même appareil et avec le même produit radiant très actif se comportent différemment; l'intensité du courant est proportionnelle à la tension quand celle-ci

■>3G ciiAPirur: x.

varie entre o et /\.)o volts^ et cela même quand la dislance des électrodes ne dépasse pas ()""". On peut alors considérer la conductivité provoquée dans divers liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mêmes conditions.

Les nombres du Tableau suivant multipliés par iu~''' donnent la conductivité en mhos (inverses d'ohm) pour i""' :

Sulfure de carbone lo

Ether de pétrole i )

Amylène i i

Chlorure de carbone S

Benzine 4

Airliquid e i,3

Huile de vaseline 1.6

On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent d'une façon analogue, mais que^ pour les liquides, le courant reste proportionnel à la tension jusqu'à une limite bien plus élevée que pour les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, chercher à abaisser la limite de proportionnalité en employant un rayonnement beaucoup plus faible. L'expérience a vérifié cette prévision; le produit radiant employé était i5o fois moins actif que celui cjui avait servi pour les premières expériences. Pour des tensions de 5o, 100, 200, 4<^<* volts, les intensités du courant étaient représentées respectivement par les nombres 109, i85, ^.oj, 335. La proportionnalité ne se maintient plus, mais le covxrant varie encore fortement quand on double la différence de potentiel.

Quelques-uns des liquides examinés sont des isolants à peu près parfaits, quand ils sont maintenus à une température constante et qu'ils sont à l'abri de l'action des rayons. Tels sont : l'air liquide, l'éther de pétrole, l'huile de vaseline, l'amylène. Il est alors très facile d'étudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins sensible à l'action des rayons que l'éther de pétrole. Il convient peut-être de rapprocher ce fait de la différence de volatilité qui existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a ])OuilIi pendant quelque temps dans le vase d'expérience est plus sensible à l'action des rayons que celui qu'on vient d'y verser; la conductivité produite par les rayons est de 20 pour 1 00 plus grande dans le premier cas.

DIVKRS PHÉNOMÈNES OlîSERVKS liN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 73~

P. Curie a étudié sur l'amylène et sur l'éther de pétrole l'action des rayons aux températures de ^-lo" et de — i-". La conductivité due au rayonnement diminue de ~ seulement de sa valeur, quand on passe de i o" à — 1 7". Dans les expériences où l'on fait varier la température du liquide on peut, soit maintenir le radium à la température ambiante, soit le porter à la même température que le liquide; on obtient le même résultat dans les deux cas. Cela tient à ce que le rayonnement du radium conserve la même valeur à la température ordinaire et à la température de l'air liquide.

La découverte de cette action des rayons sur les liquides isolants a une grande importance au point de vue de la théorie de l'ionisation; elle prouve que les rayons qui ionisent les gaz peuvent aussi communiquer aux liquides une conductibilité qui consiste, selon toute vraisemblance, dans une ionisation de ces liquides. Les différences observées dans la nature du phénomène proviennent de ce fait que les ions dans les liquides doivent être beaucoup inoins mobiles que les ions créés dans les gaz.

L'étude de l'action des rayons pénétrants du radium sur les diélectriques liquides a été poursuivie par M. Jaffé ('), qui employait à cet effet un condensateur à plateaux plongé dans le liquide; un faisceau étroit de rayons de radium pénétrait dans le condensateur normalement aux plateaux. Les recherches ont porté sur l'éther de pétrole, dont les échantillons les plus purs se sont montrés les plus sensibles à l'action des rayons; la conductibilité spontanée de ces échantillons pouvait être négligée. La conductibilité due aux rayons augmente lentement avec le temps, l'augmentation atteignant, par exemple, i ■> pour 1 00 en i o jours ; mais pour un temps limité on trouvait une conductibilité bien définie. La saturation n'était jamais atteinte; pour les champs très intenses le phénomène devenait irrégulier, annonçant l'approche de la distance

disruptive ; le champ le plus foit employé était voisin de Glioo —

L'ordre des courants observés était entre io~" et io~'- ampère par centimètre carré de surface des plateaux dont la distance variait entre i""" et -""",5, la source radiante étant constituée

(") Jaffe. Journal de Pliysique, 190G: Aiin. d. Physik. 1908.

238 ciiAi'iTun: x.

par '2"^ de sel de radium pur. M. Jafîé a constaté que la courbe i ^= f(^h) qui donne l'intensité du courant en fonction du champ ne semble pas indiquer comme limite lin courant de saturation indépendant du champ^ mais un courant proportionnel au champ suivant la loi d'Ohm. La relation observée est de la forme

/= J\li) -t ch,

oii j[h) représente un courant saturable, dont l'intensité limite est

atteinte pour h = qoo — — environ, et c une constante qui augi "'cm A o

mente avec la distance des plateaux; la valeur limite de /(A) croît

aussi avec la distance des plateaux. Aussi bien /(/i) que c sont

proportionnels à la quantité du radium employée. On peut donc

penser c{ue, dans le cas des liquides isolants^ deux espèces d'ions

interviennent : une espèce d'ions relativement mobiles^ et une

deuxième espèce d'ions de mobilité beaucoup plus faible; ces

derniers interviendraient pour produire la conductibilité ohmique.

La conductibilité due aux petits ions devrait fournir une valeur

limite du courant proportionnelle à la distance des plateaux pour

des rayons pénétrants; en réalité /(/i) croît d'abord moins vite que

la distance des plateaux, ce qui tient probablement à la production

de rayons secondaires absorbables sur la surface des plateaux.

La conductibilité ohmique c croît aussi avec la distance des plateaux, moins vite que celle-ci; elle ne peut donc correspondre à une production uniforme de gros ions dans le volume compris entre les plateaux,, une telle production donnant lieu à une conductibilité indépendante de la distance des plateaux.

Les mêmes caractères se retrouvent pour la conductibilité d'autres liquides isolants; le tétrachlorure de carbone, le sulfure de carbone et le benzène.

Au lieu d'admettre que les petits ions et les gros ions sont formés d'une manière indépendante dans le liquide soumis aux rayons du radium, on peut chercher à expliquer les résultats expérimentaux en admettant que les gros ions sont formés aux dépens des petits par un mécanisme analogue à celui par lequel M. Langevin a expliqué la formation de gros ions dans l'atmosphère ( ' ) ; dans cette manière

(■) Langevin, Comptes rendus, i<|()5.

DIVERS PHÉXOMÈNES OBSERVÉS EN PRÉSENCE DES CORPS RADIOACTIFS. 289

de voir, les petits ions se transforment en gros ions en se fixant sur des particules de plus grandes dimensions, vers lesquelles ils diffusent au sein du milieu cjui les contient.

Il semble cependant possible d'obtenir^ par une purification très soignée, des diélectricjues liquides dans lesquels la formation de gros ions n'est pas sensible. M. Jafïé a pu préparer de l'hexane et de l'éther de pétrole dont la conductibilité est définie, et avec lesquels le courant de saturation est obtenu pour une différence de potentiel de 400 volts sur une longueur de .>"""; la saturation se maintient jusqu'à une différence de potentiel de 2000 volts. Cette conductibilité spontanée est 1 2 fois plus grande que celle de l'air à l'état normal; elle est due à l'action de rayons pénétrants venant de l'extérieur; on constate, en effet, qu'on peut la diminuer en entourant le liquide par un écran épais; la conductibilité est indépendante de la température entre 0° et io" et ne présente pas d'effets résiduels. L'hexane pur peut être utilisé avec avantage pour l'étude de rayons très pénétrants.

La mobilité des ions dans l'éther de pétrole est de l'ordre

de io~^ ■:; — pour un champ de i volt par centimètre, et le coefficient de recombinaison est de Tordre de io~"^. Ces valeurs sont considérablement plus faillies que celles observées clans les gaz ( ' ).

H. Becquerel (-) a montré que les diélectriques solides peuvent aussi acquérir une certaine conductibilité par l'action des rayons du radium. L'expérience a été faite avec de la paraffine cjui remplissait l'intervalle compris entre l'électrode centrale et l'armature extérieure d'un condensateur cylindrique. L'électrode était reliée à l'électromètre et le vase extérieur à la batterie. L'isolement était parfait en l'absence du radium; mais quand on faisait agir le radium, on pouvait observer un courant de charge de Télectromètre, La conductibilité augmente avec le temps d'exposition aux rayons du radium. Elle persiste quand on retire le radium, et peut encore être observée après 1 heure. Si, après avoir enlevé le radium, on relie au sol le vase extérieur, l'électromètre se charge

(') E. V. SCHWEIDLER et CaCILIA BnHMWENDT.

(-) Comptes rendus, igoS.

en sens contraire par suite de la présence dans la paraffine de charges résiduelles qui ne se dissipent que très lentement; la disparition de ces charges est favorisée par une exposition aux rayons du radium en l'absence du champ. Des phénomènes analogues sont observés avec le soufre. La conductibilité qui s'établit dans les diélectriques^ soumis à l'action des rayons pénétrants du radium, semble se maintenir en présence du radium; elle peut être observée pendant un grand nombre de jours.

Ainsi la production d'ions sous l'influence des rayons pénétrants des corps radioactifs a lieu dans les corps solides comme dans les corps liciuides et les corps gazeux. Les effets observés rappellent les effets de polarisation résiduelle des diélectriques après action du champ électrique, de sorte qu'on peut se demander si cette polarisation n'est pas liée à la présence d'ions à l'état normal dans les diélectriques solides.

On peut étudier l'action des rayons y. sur les diélectriques solides, en utilisant comme source radiante le polonium ( ' ), (-). Les diélectriques : soufre, paraffine, sont utilisés en couche très mince. Le courant dû au rayonnement, très fort au début, en comparaison du courant spontané, se réduit rapidement à zéro. Si alors on réunit entre elles les armatures du condensateur, on observe la production d'un courant de sens inverse qui restitue la quantité d'électricité recueillie auparavant par le système. Ces résultats paraissent attribuables entièrement ou presque entièrement à la présence de bulles gazeuses entre la lame isolante et les armatures qui la recouvrent. Cependant on pourrait s'attendre à observer un phénomène analogue en admettant que les rayons -j. produisent l'ionisation dans une couche très mince du diélectrique, et que les ions produits ne peuvent éprouver qu'un déplacement très limité; le courant s'éteindrait (juand le déplacement des charges dans la couche ionisée aurait donné lieu à la production d'un champ inverse annulant le champ primitivement établi.

Les diélectriques solides possèdent, en général, une faible conductibilité spontanée, qiii augmente avec la température; il en est de

(') BiALOBjESKY, Co/»;D/es /r»<yf/.s. 1901). (-) Greinacher, Le Radium, ujoi).

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même pour la conductihillté provoquée par les rayons pénétrants du radium f ' ). Les expériences étaient faites avec une couche de paraffine de i """ d'épaisseur, contenue entre les deux plateaux d'un condensateur; la différence de potentiel entre les plateaux était de -20 volts. Au voisinage du point de fusion on observe un accroissement rapide; dans l'intervalle de 10 degrés les deux conductibilités sont devenues 8 fois plus grandes. Ensuite l'accroissement se ralentit. Le rapport des deux conductibilités varie peu avec la température, de sorte qu'on peut penser que la conductibilité est due dans les deux cas à des centres analogues; la variation du courant avec la température peut être attribuée à la variation de mobilité des ions qui le transportent^ le nombre de ces ions restant à peu près le même. La persistance de la conductibilité due au rayonnement^ après l'arrêt de l'action des rayons, est beaucoup moins marquée pour la paraffine liquide que pour la paraffine solide; la durée de la persistance est de quelques minutes dans le premier cas et de plusieurs heures dans le second cas. Pour la paraffine liquide l'intensité du courant croît avec la différence de potentiel entre les plateaux et tend vers la saturation pour des champs très élevés; la mobilité des ions est dans ce cas du même ordre que celle qui a été trouvée pour l'éther de pétrole.

M. Kohlrausch (-) a étudié l'action du rayons du radium sur la conductibilité de l'eau. Quand l'eau pure est conservée dans un vase de verre, sa conductiijilité augmente peu à peu, peut-être par suite de la dissolution progressive du verre. En présence du radium, l'augmentation de conductibilité- est plus rapide.

MM. Kohlrausch et Henning ( ') ont d'ailleurs constaté que la conductibilité des solutions de bromure de radium pur est très analogue à celle des solutions de bromure de baryum. Ce résultat n'a rien qui puisse surprendre, la conductibilité étant en ce cas trop grande pour que l'action des rayons puisse la modifier d'vme manière appréciable.

D'après yi. Himstedt, la résistance du sélénium est diminuée

(') BiALOBJESKY, Co/uptes rend US, uyxj-

(-) KoHLRAUCH, Deutsch. phys. Ces., l'jo^.

(■^) KoHLRAUCH et Hkxxing, Deutscfi. phys. Ges., 1904.