NOUVELLES RECHERCHES SUR LES" PROPRIÉTÉS ET L'ORIGINE DES RAYONS X
Le professeur W. Rœntgen est revenu1 sur la passionnante question dont il avait soulevé le voile. Et, dussionsnous faire double emploi avec des recherches ultérieures
1 Revue générale, des Sciences, 30 mai 1896.
confirmalivesde ses recherches, nous croyons intéressant de donner également ce second texte, alors que les théories pourraient n'en être pas définitivement acquises. — Des théories sont-elles jamais inébranlables ! — D'ailleurs, celui qui a pénétré dans l'inconnu devine souvent intuitivement plus qu'il n'en a découvert, et cela à bon droit, car il y a pénétré.
« Depuis la publication de mes premiers travaux, que j'ai été forcé d'interrompre pendant plusieurs semaines, j'ai obtenu quelques résultats nouveaux, et je puis aujourd'hui faire connaître les suivants :
I. — « Au moment de ma première publication, je savais que les rayons X possèdent la propriété de décharger les corps électrisés, et je supposais que c'est aux rayons X et non aux rayons cathodiques, lesquels, dans les expériences de Lenard, traversaient sans modification la fenêtre d'aluminium de son appareil, qu'il faut attribuer Faction sur les corps électrisés éloignés qu'a observée ce savant. J'ai attendu, pour publier mes recherches, d'être en état de communiquer des résultats indiscutables.
« Ces résultats ne s'obtiennent que quand on effectue les observations dans un espace mis absolument à l'abri non seulement du champ électrostatique émanant du tube à vide des fils conducteurs, de la bobine d'induction, mais aussi de l'air qui vient du voisinage de l'appareil de décharge.
« Pour réaliser ces conditions, j'ai fait construire, avec des lames de zinc soudées l'une à l'autre, une chambre de dimension suffisante pour contenir ma personne et les appareils nécessaires, fermée hermétiquement, sauf une ouverture close par une porte de zinc. La paroi opposée à la porte est couverte de plomb sur une grande partie de sa surface ; en un point voisin du lieu où se trouve, à l'extérieur, la bobine d'induction, la paroi de zinc a été enlevée
MÙ LES RAYONS X
sur une longueur de 4 centimètres, avec la lame de plomb qui la recouvre, et l'ouverture a été refermée hermétiquement par une lame d'aluminium mince.
« Les rayons X peuvent pénétrer par cette fenêtre à l'intérieur de la chambre d'observations.
« Voici maintenant ce que j'ai constaté :
« 1° Des corps électrisés, positifs ou négatifs, conservés dans l'air, se déchargent quand on les expose aux rayons X, et cela d'autant plus rapidement que les rayons sont plus intenses. On évaluait l'intensité des rayons d'après leur action sur un écran fluorescent ou sur une plaque photographique.
« En général, il est indifférent que les corps électrisés soient isolants ou conducteurs. Jusqu'ici je n'ai d'ailleurs observé aucune différence spécifique entre les façons dont se comportent les différents corps, au point de vue de la rap idité de la décharge ; le signe de l'électricité ne semble pas avoir d'influence. Toutefois, il n'est pas certain que de petites différences n'existent pas.
« 2° Quand un conducteur électrisé est plongé, non plus dans l'air, mais dans un isolant solide, par exemple la paraffine, l'action des rayons est la même que celle d'une flamme mise à la terre qui lécherait la couche isolante.
« 3° Si l'on recouvre la couche isolante d'un conducteur qui l'entoure étroitement et qui soit mis à la terre, les rayons X n'exercent aucune action que j'aie pu déceler avec les moyens dont je disposais, même quand le second conducteur et l'isolant sont pris sous des épaisseurs assez faibles pour être transparents aux rayons X.
« 4° Les observations rapportées ci-dessus en 1,2, 3, prouvent que l'air qui a été exposé aux rayons Rœntgen a acquis la propriété de décharger les corps avec lesquels il vient en contact.
« 5° S'il en est bien ainsi et si, en outre, l'air conserve encore cette propriété quelque temps après son exposition aux rayons X, il doit être possible de décharger les corps électrisés qui n'ont pas été eux-mêmes atteints par les rayons, en amenant sur eux l'air quia reçu le rayonnement. On peut, de plusieurs façons, se convaincre que cette conséquence se vérifie. J'indiquerai une manière, qui n'est pas la plus simple, de disposer l'expérience. Je me servaisd'un tube de laiton de 3 centimètres de diamètre et de 45 centimètres de longueur; à quelques centimètres d'une des extrémités, on avait enlevé une portion de la paroi, qu'on avait remplacée par une plaque d'aluminium mince ; à l'autre extrémité, qui est fermée hermétiquement, est fixée une sphère de laiton portée par une ligne métallique isolée des parois du tube. Entre la sphère et l'extrémité fermée du tube est soudé un petit tube latéral relié à un aspirateur; quand on aspire, la sphère de laiton se trouve baignée dans un courant d'air, qui, en suivant le tube, a passé devant la fenêtre d'aluminium. La distance de la fenêtre à la sphère est d'environ 20 centimètres. Ce tube était disposé dans la chambre de zinc, dételle façon que les rayons X pussent pénétrer à travers la fenêtre d'aluminium, normalement à l'axe du tube ; la sphère isolée était en dehors de la région traversée, dans l'ombre. Le tube et la chambre de zinc étaient en communication conductrice ; la sphère était reliée à un électroscope de Hankel.
« On constata qu'une charge, positive ou négative, communiquée à la sphère, n'est pas modifiée parles rayons X tant que l'air du tube reste en repos, mais que la charge commence à diminuer dès qu'une aspiration énergique amène sur la sphère l'air exposé aux rayons. En mettant la sphère en relation avec des accumulateurs, de façon à maintenir son potentiel constant et en aspirant constamment par le
tube Pair exposé au rayonnement, on voit se produire un courant électrique, comme si la sphère était mise en relation avec la paroi du tube par un corps mauvais conducteur.
« 6° Une question se pose: Comment l'air peut-il perdre la propriété que lui ont communiquée les rayons X?
« La perd-il avec le temps, de lui-même, c'est-à-dire sans venir au contact d'autres corps? La réponse est encore douteuse.
«Par contre, il est certain qu'un contact de courte durée avec un corps de grande surface rend l'air inactif; il n'est pas nécessaire que le corps soit électrisé.
« Par exemple, si l'on introduit dans le tube un tampon de ouate suffisamment épais, à une profondeur telle que l'air exposé aux rayons doive le traverser avant d'atteindre la sphère électrisée, la charge de la sphère reste invariable pendant l'aspiration.
« Si le tampon est en deçà de la fenêtre d'aluminium, le résultat est le même que s'il n'existait pas, preuve que ce ne sont pas les poussières qui occasionnent la décharge observée.
« Des toiles métalliques agissent comme l'ouate; mais la toile doit être très fine, et il faut disposer l'une sur l'autre plusieurs toiles, pour que l'air qui les a traversées devienne inactif.
« En reliant ces toiles, non plus, comme nous l'avons supposé jusqu'ici, à la terre, mais à une source d'électricité de potentiel constant, l'expérience a toujours confirmé mes prévisions; mais ces recherches ne sont pas encore achevées.
« 7° Quand on place les corps électrisés, non plus dans l'air, mais dans l'hydrogène sec, les rayons X les déchargent également. La décharge dans l'hydrogène m'a paru un peu plus lente; toutefois, le fait reste encore
incertain, à cause de la difficulté qu'il y a à obtenir des rayons de même intensité dans deux expériences successives.
« La façon dont on a rempli l'appareil d'hydrogène permettait d'affirmer que la couche d'air condensée primitivement à la surface des corps n'avait pas joué un rôle essentiel dans la décharge.
« 8° Dans un vide poussé assez loin, la décharge d'un corps directement atteint par les rayons X se produit, dans un cas, soixante-dix fois plus lentement que dans la même enceinte remplie d'air ou d'hydrogène à la pression atmosphérique.
« 9° Des expériences sur l'action des rayons X sur un mélange de chlore et d'hydrogène sont en cours d'exécution.
« 10° Enfin, je voudrais indiquer que les résultats d'expérience sur la décharge par les rayons X, dans lesquels on n'a pas tenu compte de l'influence du gaz environnant, ne doivent être admis qu'avec circonspection.
«II. — Dans bien des cas, il est avantageux d'intercaler entre l'appareil à décharges, producteur de rayons X, et la bobine de Ruhmkorff, un appareil Tesla (condensateur et transformateur).
« Cette disposition présente les avantages suivants : d'abord les tubes à décharge risquent moins de se percer et s'échauffent moins: ensuite le vide, au moins dans les appareils que j'ai préparés moi-même, se conservaient plus longtemps et, enfin, beaucoup d'appareils donnent des rayons X plus intenses. Avec des appareils dans lesquels le vide n'est pas suffisant, ou est trop fort, pour qu'ils puissent fonctionner avec la bobine de Ruhmkorff seule, le transformateur de Tesla peut être employé avec succès.
« Une question qui se pose immédiatement — et je me
permetsdela soulever sans pouvoir, pour le moment, contribuer à y répondre — est de savoir si une décharge continue, à potentiel constant, peut donner naissance à des rayons X, ou si, au contraire, les oscillations du potentiel sont absolument nécessaires à leur production.
« Dans ma première publication, j'ai indiqué que les rayons X peuvent prendre naissance non seulement sur le verre, mais encore sur raluminium.
« En poursuivant mes recherches dans cette voie, je n'ai trouvé aucun corps solide qui, exposé aux rayons cathodiques, ne pût donner naissance aux rayons X. Je n'ai rencontré non plus aucun fait qui pût me faire croire que les liquides et les gaz ne se comportent pas de la même façon.
« Par contre, j'ai observé des différences dans le rendement en quantité des divers corps. Par exemple, si l'on fait tomber les rayons cathodiques sur une plaque dont une moitié est constituée par une lame de platine de 0ram,3 d'épaisseur, et l'autre moitié par une lame d'aluminium de 1 millimètre d'épaisseur, on observe, en prenant une image photographique de cette plaque à la chambre obscure, que la lame de platine envoie par sa face antérieure, exposée aux rayons cathodiques, beaucoup plus de rayons X que la lame d'aluminium au même côté. Sur l'autre face, au contraire, les rayons X n'ont, sur le platine, qu'une intensité pour ainsi dire nulle, tandis qu'il en part beaucoup de l'aluminium. Ces derniers rayons ont pris naissance dans les couches antérieures de la lame d'aluminium et l'ont ensuite traversée.
« On peut s'expliquer facilement ces résultats, mais il serait bon de continuer d'abord l'étude des propriétés des rayons X. Il faut observer que les faits précédents ont une grande importance pratique. D'après les essais que j'ai effectués jusqu'ici, le platine est le corps qui produit les rayons X
les plus intenses. Je me sers depuis plusieurs semaines avec grand avantage d'un tube à décharges dans lequel la cathode est un miroir concave, et l'anode une lame de platine fixée au centre de courbure du miroir et inclinée de 45° sur son axe.
« Les rayons X, dans ce tube, partent de l'anode. D'expériences faites sur des tubes de formes diverses, je puis conclure qu'il est indifférent, au point de vue de l'intensité des rayons X, que le corps sur lequel ils prennent naissance soit ou non l'anode.
« Pour exécuter spécialement des expériences avec les courants alternatifs du transformateur Tesla, je fais construire actuellement un tube à décharge dans lequel deux électrodes sont des miroirs concaves d'aluminium dont les axes sont à angle droit ; au centre de courbure commun est fixée une lame de platine exposée aux rayons de la cathode. Je rendrai compte, plus tard, de la façon dont a fonctionné cet appareil. »
Les radiations cathodiques et les radiations de Rœntgen sont parfaitement distinctes: l'influence de l'aimant, la réflexion (Seguy), l'absorption par les corps matériels pour les premiers, alors que les seconds ne subissent pas ces influences, sont des différences bien nettes. M. Perrin, à l'Ecole normale supérieure, a essayé les expériences d'optique (réflexion, réfraction) déjà traitées inutilement par Rœntgen, avec le même insuccès, facile à prévoir, dit M. Perrin, puisque le squelette d'un animal, malgré les liquides et les muscles demi-solides qui l'entourent, donne
cependant une silhouette exacte. La propagation rectiligne des rayons X, la diminution d'action avec le carré de la distance furent démontrées. On a augmenté les surfaces agissantes, les anodes {fig. 69), pour obtenir ces résultats. La réflexion, la réfraction n'ont pas été obtenues par M. Perrin. M. Rœntgen avait essayé, nous l'avons vu, deux fois, avec des résultats contradictoires, de réfléchir les rayons X. En revanche, MM. Batelli et Garbesso, à Pise, MM. Imbert et Bertin-Sans, à Montpellier, ont constaté une sorte de réflexion diffuse sur certains corps *. Mais aucun de ces observateurs n'a pu constater la réflexion régulière sur les miroirs polis.
Fig. 69. — Tube à vide à deux anodes.
Fig. 70. — Tube de Puluj.
Les liquides sont traversés (Bleunard et Labesse, Institut, 2 mars 1896) ; les liquides contenant en solution du bromure de potassium, du chlorure d'antimoine, du bichromate de potasse, sont opaques; les liquides au borate de soude, au permanganate de potasse sont plus transparents; l'eau colorée avec les diverses teintures dérivées de l'aniline est très transparente2. L'encre additionnée de bromure de
1 Académie des Sciences, 2 mars 1896.
a l'Électricien, 11 avril 1896,
potassium donne des caractères visibles aux rayons X par la radiographie, mais non aux rayons fluorescents radioscopiques.
MM. Bleunard et Labesse ont également vu que les corps simples transparents communiquaient généralement cette propriété à leurs composés; que l'opacité se comportait de même; ainsi, le carbone, le silicium et le bore et leurs composés sont très transparents; en revanche, le soufre, le sélénium, le tellure, le phosphore sont opaques, ainsi que les corps complexes qui en dérivent. M. Nodon a constaté la transparence aux rayons X coïncidant avec l'opacité aux rayons ultra-violets de la paraffine, de l'aluminium, du cuir et du papier noir.
M. Puluj (fig. 70) a fait une lampe phosphorescente donnant des rayons X si le tube a une paroi de verre assez mince à leur sortie (p. 229).
Les diverses substances peuvent être phosphorescentes, et faire mal interpréter les expériences faites ; en effet, M. Radiguet a montré récemment à l'Institut et à la Société française de Physique des verres rendus phosphorescents par les rayons de Rœntgen. MM. Gouy, Fonseré, ont obtenu une réflexion sur du mercure. M. Gouy n'a pas obtenu de réfraction à proprement parler, inférieure dans tous les cas à 2 secondes, et pas de diffraction1. MM. L. Calmette et Lhuillier ont signalé ce dernier phénomène 2.
MM. A. Winkelmann et R. Straubel ont publié une série d'expériences optiques très intéressantes dont voici les résultats : Les X Strahlen se réfractent à travers le fer, le cuivre, le zinc, l'argent et le plomb, avec un indice inférieur à l'unité; ils se diffusent et se réfléchissent diffusément dans le zinc, le laiton, le plomb, l'acier, l'aluminium,
1 Wied. Ann., t. XLIX, p. 324-346.
2 Académie des Sciences, 2 novembre 1896.
le flint;... les verres à bases de plomb sont opaques, ceux à bases de baryte, d'oxyde d'antimoine, d'oxyde de zinc sont peu transparents. Parmi les éléments du verre, l'acide borique, l'azotate de soude, l'alumine sont très transparents; l'azotate de potasse, l'oxyde de zinc, le sable ou acide silicique, la potasse sont moins transparents; la litharge, le minium, l'oxyde d'antimoine, l'azotate de baryte sont les éléments les plus opaques. Ce sont là des éléments d'appréciation des milieux transmetteurs (p. 192). Contrairement à M. Zenger, MM. Winkelmann et Straubel trouvent que la gélatine des plaques photographiques n'est pas fluorescente et n'absorbe pas les rayons de Rœntgen. Pour ces mêmes auteurs, l'évidence de la diffusion se montre, en plaçant un écran derrière une plaque de fer avec une planche de bois débordant cette plaque, par l'illumination qui se produit; il en est de même avec la paraffine, le charbon de cornue, la cire, le papier, l'ébonite, le verre, le clinquant, l'aluminium, la tôle galvanisée, les liquides. Mais ne pourrait-on interpréter autrement ces résultats et croire à une pénétration à travers le corps opaque; en effet, M. Buguet ayant placé une plaque de plomb devant une plaque photographique entre les rayons X et celle-ci, a constaté une plage circulaire sur la plaque sensible; de plus, ayant placé des épingles perpendiculairement à la lame de plomb, il en a obtenu la photographie 1 .
L'étude de la fluorescence, par MM. Winkelmann et Straubel, les a conduits à trouver l'existence de cette propriété, non seulement dans la fluorine, mais encore dans la célestine, la barytine, la baryte et la strontiane.
M. Sagnac a cherché, sans succès, à obtenir des phénomènes d'interférence. 11 a constaté des illusions de pé-
1 Académie des Sciences, 26 mai 1896.
nombre. De l'interprétation de ses clichés, on peut conclure que, si les rayons de Rœntgen sont dus à des vibrations transversales de l'éther, leur longueur d'onde est inférieure à 0,4; pour M. Gouy, à Of-,0051; et, pour M. L. Fomm, a = 0,014 (p. 225) 2.
Le prince Galilzine et M. Kamsjitzky ont fait l'expérience suivante de polarisation :
« Nous avons fait préparer trois petites plaques de tourmaline très minces (0mm,5 environ d'épaisseur). Sur la plus grande se posaient les deux autres, une parallèlement, l'autre perpendiculairement à la première. S'il y a polarisation là où les plaques sont croisées, on doit s'attendre à voir l'action des rayons X affaiblie. 11 va sans dire que l'action de la lumière ordinaire a été exclue, et qu'on a changé plusieurs fois la position relative des petites plaques, afin d'éliminer toute influence d'inégale épaisseur ou de manque d'homogénéité. Dans les huit épreuves obtenues, on peut distinguer que là où les épreuves ont été croisées, l'action des rayons Xa été moindre. »
On a renforcé les épreuves par la superposition de plusieurs pellicules semblables, et la polarisation, si elle existe, serait donc extrêmement faible.
On a contesté ce résultat. M. A. -M. Mayer avec des cristaux d'hérapathite (sulfate d'iodoquinine), M. H. Becquerel, avec des tourmalines, M. Sagnac, avec divers corps cristallisés, n'ont rien obtenu. M. Becquerel, comparant les rayons X avec les radiations des corps phosphorescents, n'a trouvé de polarisation que pour celles-ci.
Les rayons X illuminent un grand nombre de substances. Si l'on examine au spectroscope la lumière émanée d'un écran au platino-cyanure de baryum, par exemple, on
1 Académie des Sciences, 20- avril 1896.
2 Académie des Sciences, 6 juillet 1896.
trouve les raies de la base du sel, ce qui indique une décomposition du sel. Le verre, le collodion, ... sont en partie opaques à ces rayons, d'où la nécessité en radiographie déplacer la pellicule sensible du côté des rayons de Rœntgen. Le gélatino-bromure est très sensible, et MM. A. et L. Lumière ont impressionné en dix minutes 150 feuilles de papier gélatino-bromé, et, en prolongeant la pose, 250 feuilles ; les papiers sensibles sont à peu près deux fois plus opaques que les mêmes feuilles non recouvertes d'émulsion.
