DECOUVERTE DES RAYONS X
Le professeur Rœntgen, de l'Université de Wûrtzbourg, donna la primeur de sa communication désormais mémorable à la Société physico-médicale de cette ville.
L'observation heureuse et inopinée de la phosphorescence de quelques paillettes de platinocyanure de baryum auprès d'un tube de Hittorf enveloppé complètement clans du carton noir, et, par suite, opaque à toutes les radiations connues ; puis la construction consécutive et voulue d'un écran, et la vue du squelette des doigts le tenant, tel est le point de départ. — On vit ensuite que l'écran s'illuminait encore derrière un volume de 1.000 pages, une planche de bois, une plaque d'aluminium de 15 millimètres d'épaisseur. Le hasard aidaitl'observateur, mais combien aidé ce hasard ! que de travaux déjà faits, si près du but non entrevu !
M. Rœntgen étudiait depuis longtemps la question, sans quoi il n'aurait pas plus remarqué que maints de ses prédécesseurs la pénétration de rayons inconnus à travers
des corps opaques. Il reconnut d'abord la corrélation étroite entre la densité et l'opacité des corps.
Citons le texte même de M. Rœntgen, intéressant tant au point de vue des idées nouvelles qu'il renferme que pour introduire ici un document désormais historique1.
« 1° La décharge d'une grosse bobine d'induction traverse un tube à vide de Hittorf, ou un tube de Lenard ou de Crookes dont le vide a été poussé plus loin. Le tube est entouré d'un écran de papier noir qui s'y adapte exactement ; on peut alors constater, dans une salle où l'obscurité est complète, qu'un papier dont une face est recouverte de platino-cyanure de baryum, présente une fluorescence brillante quand on l'amène au voisinage du tube. La fluorescence est encore visible à 2 mètres de distance.
« Il est facile de montrer que la cause de la fluorescence réside clans le tube à vide.
« 2° On voit donc qu'il existe un agent capable de pénétrer une plaque de carton noir, absolument opaque pour les rayons ultra-violets, pour la lumière de l'arc ou celle du soleil.
c Il est intéressant de rechercher si d'autres corps se laissent pénétrer par le même agent.
« On montre facilement que tous les corps présentent la même propriété, mais à des degrés très différents. Par exemple, le papier est très transparent ; l'écran fluorescent s'illumine quand on le place derrière un livre, de mille
1 D'après la Revue générale des Sciences, de M. Louis Ollivier, 30 janvier 1896. Nous donnons le texte complet, mais avec de courts résumés de place en place.
pages : l'encre d'imprimerie n'offre pas de résistance sensible. De même, la fluorescence se manifeste derrière deux jeux de cartes ; une carte unique ne diminue pas visiblement l'éclat de la lumière. De même aussi, une seule épaisseur de papier d'étain projette à peine une ombre sur l'écran ; il faut en superposer plusieurs pour produire un effet notable. Des blocs de bois épais sont encore transparents. Des planches de pin de 2 ou 3 centimètres d'épaisseur absorbent très peu.
« Un morceau d'une feuille d'aluminium, de 15 millimètres d'épaisseur, laisse encore passer les rayons X (c'est ainsi que j'appellerai ces rayons pour abréger), mais diminue beaucoup la fluorescence.
« Des plaques de verre de même épaisseur se comportent de la même manière ; toutefois, le cristal est beaucoup plus opaque que les verres de plomb. L'ébonite est transparente sous une épaisseur de plusieurs centimètres. Si l'on tient la main devant l'écran fluorescent, les os projettent une ombre foncée et les tissus qui les entourent ne se dessinent que très légèrement.
« L'eau et plusieurs liquides sont très transparents. L'hydrogène n'est pas notablement plus perméable que l'air. Des plaques de cuivre, d'argent, de plomb, d'or et de platine laissent aussi passer les rayons, mais seulement quand le métal est en lame mince. Une épaisseur de platine de 2 millimètres laisse encore passer quelques rayons ; l'argent et le cuivre sont plus transparents. Le plomb, sous une épaisseur de lmm,05, est pratiquement opaque. Une tige de bois carrée, de 2 centimètres de côté, peinte au blanc de plomb sur une de ses faces, ne projette qu'une ombre légère quand on la tourne de façon que les rayons X soient parallèles à la face peinte, mais l'ombre est noire quand les rayons doivent traverser cette face. Les sels métalliques,
solides ou en dissolution, se comportent généralement comme les métaux eux-mêmes.
« 3° Les expériences précédentes amènent à conclure que la densité des corps est la propriété dont la variation affecte spécialement leur perméabilité.
« Au moins, aucune autre propriété ne semble avoir une influence aussi directe. Cependant la densité seule ne détermine pas la transparence.
« En augmentant l'épaisseur, on augmente la résistance offerte aux rayons par tous les corps. On a pris sur une plaque photographique une épreuve de plusieurs feuilles de papier d'étain, superposées comme les marches d'un escalier et présentant ainsi une variation d'épaisseur régulière. Cette épreuve sera soumise à des mesures photométriques quand on pourra disposer d'un appareil convenable.
« Des pièces de platine, de plomb, de zinc et d'aluminium en feuilles, ont été préparées de façon à obtenir le même affaiblissement de l'effet. Le tableau ci-joint donne les épaisseurs relatives et les densités de feuilles de métal équivalentes :
Epaisseur Epaisseur
mm relative Densité
Platine 0,018 1 21,5
Plomb 0,050 3 11,3
Zinc 0,100 6 7,1
Aluminium 3,500 200 2,6
« 11 résulte de ces valeurs que l'opacité n'est pas proportionnelle au produit de la densité par l'épaisseur d'un corps. La transparence augmente beaucoup plus rapidement que le produit ne décroît. On le prouve, en employant comme écrans des lames d'égale épaisseur de spath d'Islande, de verre, d'aluminium et de quartz, portées par un support (fig. 67). Le spath d'Islande se montre beaucoup plus transparent que les autres corps, bien qu'il ait approxi-
RADIOGRAPIIIE. H
mativement la même densité. Je n'ai pas remarqué que le spath d'Islande présentât uue fluorescence considérable relativement à celle du verre. »
Fig. 67. — Support pour l'étude des opacités.
Pour M. Guillaume, les expériences sur l'aluminium et le zinc ne peuvent guère renseigner sur le rôle de la densité, vu les phénomènes de luminescence que présentent les oxydes de ces deux métaux.
« 6° La fluorescence au platinocyanure de baryum n'est pas la seule action des rayons X qu'on puisse observer. 11 est à remarquer que d'autres corps présentent la fluorescence, parmi lesquels le sulfure de calcium, le verre d'urane, le spath d'Islande, le sel gemme, etc. Dans cet ordre d'idées, un fait particulièrement intéressant est la sensibilité des plaques photographiques sèches pour les rayons X. On peut ainsi mettre en évidence les phéno-
mènes, en excluant tout danger d'erreur. J'ai confirmé de la sorte beaucoup d'observations faites d'abord en regardant l'écran fluorescent. C'est ici que la propriété que présentent les rayons X de passer à travers le bois ou le carton devient utile.
« La plaque photographique peut être exposée à leur action sans qu'on ait à enlever le volet du châssis, ni aucune boîte protectrice, de sorte que l'opération n'a pas besoin d'être conduite dans l'obscurité. Il est clair que les plaques qui ne sont pas en expérience ne doivent pas être laissées dans leurs boîtes au voisinage du tube.
« Il resterait à savoir si l'impression sur la plaque est un effet direct des rayons X, ou un résultat secondaire dû à la fluorescence de la matière de la plaque. Des pellicules peuvent être impressionnées aussi bien que les plaques sèches ordinaires. Je n'ai pas réussi à mettre en évidence aucun effet calorifique des rayons X. On peut cependant supposer qu'un tel effet existe; les phénomènes de fluorescence montrent que les rayons X sont capables de se transformer.
« Il est donc certain que tous les rayons X qui tombent sur un corps ne le quittent pas dans le même état.
'« La rétine de l'œil est absolument insensible à ces rayons; l'œil placé tout près de l'appareil ne voit rien.
« Il résulte clairement des expériences que cela n'est pas dû à un défaut de perméabilité de la part des milieux de l'œil. »
M. Rœntgen a cherché les actions calorifiques des rayons X sans y parvenir ; cette énergie peut être faible et non encore mesurable par nos instruments, pas plus que perceptible par notre appareil visuel. L'œil, en effet, ne perçoit pas ces rayons. M. Rœntgen croit, on le voit, à l'insensibilité de la rétine, d'autres croient à l'opacité des milieux de l'œil. Le méde-
cin allemand, Dr Brandès, de Halle, attribuait au cristallin l'opacité de l'œil pour les rayons X, disant avoir vu des sujets dépourvus de cristallin être sensiblesà ces rayon s; le DrDarieix a vérifié ces dires, à Paris, à l'hospice des Quinze-Vingts en 1896, et y contredit formellement1. Des expériences faites avec M. de Rochas sur le passage des rayons à travers l'œil sorti de l'être vivant donnait le même résultat ; cependant le Dr Vuillomenet, puis le D1 Galezowski, reprenant la question, et plaçant un grain de plomb dans un œil de lapin, obtenaient la radiographie du grain de plomb 2. Nous reviendrons plus loin sur ces résultats (p. 431).
« 7° Après mes expériences sur la transparence d'épaisseurs croissantes de milieux différents, j'ai cherché à voir si les rayons X pouvaient être déviés par un prisme. Des expériences, faites avec de l'eau et du sulfure de carbone contenus dans les prismes de mica de 30°, n'ont fait voir aucune déviation soit sur la plaque photographique, soit surl'écran phosphorescent.
« Comme terme de comparaison, on a fait tomber des rayons de lumière sur les prismes disposés pour l'expérience. Les déviations ont atteint respectivement 10 millimètres et 20 millimètres avec les deux prismes.
« Avec des prismes d'ébonite et d'aluminium, on a obtenu sur la plaque photographique des images qui font soupçonner une déviation.
« Elle est toutefois incertaine et correspondrait à un indice au plus égal à 1,05. On n'a pu observer aucune déviation avec l'écran fluorescent. Des expériences sur les métaux lourds n'ont jusqu'ici conduit à aucun résultat, à cause de leur transparence et de l'affaiblissement qui en résulte par les rayons transmis.
1 Académie des Sciences (23 février 1896), et Société française d'ophtalmologieâ Académie des Sciences, 23 mars 1896; et Recueil d'ophtalmologie, 1897, n" 2-
« La question est assez importante pour qu'il y ait lieu de rechercher par d'autres moyens si les rayons X peuvent se réfracter. Des corps réduits en poudre fine ne permettent, sous une petite épaisseur, que le passage d'une faible partie de la lumière incidente, par suite de la réflexion et de la réfraction. Dans le cas des rayons X, au contraire, ces couches de poudre présentent, pour une même masse d'un corps, la même transparence que le solide lui-même. Nous ne pouvons donc conclure à l'existence d'aucune réflexion, ni d'aucune réfraction des rayons X. L'expérience a été exécutée sur du sel gemme finement pulvérisé, de l'argent électrolytique en poudre fine et de la poussière de zinc ayant déjà servi plusieurs fois à des opérations chimiques. Dans tous les cas, les résultats donnés, soit par l'écran fluorescent, soit parla méthode photographique, n'ont indiqué aucune différence de transparence entre la poudre et le solide cohérent.
« Il est clair alors qu'on ne peut pas compter sur les lentilles pour concentrer les rayons X ; effectivement, des lentilles d'ébonite.et de verre de grandes dimensions se sont montrées également sans action. L'ombre photographique d'une tige ronde est plus foncée au centre qu'au bord ; l'image d'un cylindre rempli d'un corps plus transparent que les parois présente plus d'éclat au centre que sur les bords.
« 8° Les expériences précédentes, et d'autres que je passe sous silence, indiquent que les rayons ne peuvent pas se réfléchir. Il sera néanmoins utile de rapporter avec détails une observation qui, à première vue, semblait conduire à une conclusion opposée.
« J'ai exposé une plaque, protégée par une feuille de papier noir, aux rayons X, de façon que la face libre regardât le tube à vide.
« La couche sensible était recouverte partiellement de platine, de plomb, de zinc et d'aluminium, en forme d'étoiles.
Le négatif développé montra que la plaque avait été fortement impressionnée devant le platine, le plomb et plus encore devant le zinc ; l'aluminium ne donnait pas d'image. 11 semble donc que ces trois métaux puissent réfléchir les rayons X; toutefois, une autre explication est possible, et j'ai répété l'expérience avec celte seule différence que j'interposais une lame d'aluminium extrêmement mince entre la couche sensible et les étoiles de métal. Cette plaque d'aluminium est opaque pour les rayons ultra- violets, mais transparente pour les rayons X. Sur l'épreuve les images apparurent comme précédemment, indiquant encore l'existence d'une réflexion sur les surfaces métalliques.
« Si l'on rapproche ce résultat de la transparence des poudres et du fait que l'état de la surface n'exerce aucune action sur le passage des rayons X à travers les corps, on est conduit à conclure avec vraisemblance que la réflexion régulière n'existe pas, mais que les corps jouent, vis-à-vis des rayons X, le même rôle que les milieux troubles vis-àvis de la lumière.
« Puisqu'on n'observe aucune trace de réfraction à la surface de séparation de deux milieux, il me semble probable que les rayons X se meuvent avec la même vitesse à travers toutes les substances, dans un milieu qui pénètre dans tous les corps et qui baigne les molécules de ces corps. Les molécules arrêtent les rayons X avec d'autant plus de force que la densité du corps considéré est plus grande.
« 9° 11 a semblé possible que la disposition géométrique des molécules modifiât l'action qu'exerce un corps sur les rayons X, de sorte que, par exemple, le spath d'Islande pourrait présenter des phénomènes différents, suivant l'orientation de la lame par rapport à l'axe du cristal. Des expériences faites sur le quartz et le spath d'Islande n'ont donné aucun résultat. »
