Recherches sur les substances radioactives. Marie Curie
est constant pour les tensions faibles, et représente la conductance initiale entre les plateaux.
Fig. 2.
Fig. 3.
On peut donc distinguer deux constantes importantes caractéristiques du phénomène observé: 1º la conductance initiale pour différences de potentiel faibles; 2º le courant limite pour différences de potentiel fortes. C'est le courant limite qui a été adopté comme mesure de la radioactivité.
En plus de la différence de potentiel que l'on établit entre les plateaux, il existe entre ces derniers une force électromotrice de contact, et ces deux causes de courant ajoutent leurs effets; c'est pourquoi la valeur absolue de l'intensité du courant change avec le signe de la différence de potentiel extérieure. Toutefois, pour des différences de potentiel notables, l'effet de la force électromotrice de contact est négligeable, et l'intensité du courant est alors la même, quel que soit le sens du champ entre les plateaux.
L'étude de la conductibilité de l'air et d'autres gaz soumis à l'action des rayons de Becquerel a été faite par plusieurs physiciens[15]. Une étude très complète du sujet a été publiée par M. Rutherford[16].
Les lois de la conductibilité produite dans les gaz par les rayons de Becquerel sont les mêmes que celles trouvées avec les rayons Röntgen. Le mécanisme du phénomène paraît être le même dans les deux cas. La théorie de l'ionisation des gaz par l'effet des rayons Röntgen ou Becquerel rend très bien compte des faits observés. Cette théorie ne sera pas exposée ici. Je rappellerai seulement les résultats auxquels elle conduit:
1º Le nombre d'ions produits par seconde dans le gaz est considéré comme proportionnel à l'énergie du rayonnement absorbé par le gaz;
2º Pour obtenir le courant limite relatif à un rayonnement donné, il faut, d'une part, faire absorber intégralement ce rayonnement par le gaz, en employant une masse absorbante suffisante; d'autre part, il faut utiliser pour la production du courant tous les ions créés, en établissant un champ électrique assez fort pour que le nombre des ions qui se recombinent devienne une fraction insignifiante du nombre total des ions produits dans le même temps, qui sont presque tous entraînés par le courant et amenés aux électrodes. Le champ électrique moyen nécessaire pour obtenir ce résultat est d'autant plus élevé que l'ionisation est plus forte.
D'après des recherches récentes de M. Townsend, le phénomène est plus complexe quand la pression du gaz est faible. Le courant semble d'abord tendre vers une valeur limite constante quand la différence de potentiel augmente; mais, à partir d'une certaine différence de potentiel, le courant recommence à croître avec le champ, et cela avec une rapidité très grande. M. Townsend admet que cet accroissement est dû à une ionisation nouvelle produite par les ions eux-mêmes quand ceux-ci, sous l'action du champ électrique, prennent une vitesse suffisante pour qu'une molécule du gaz, rencontrée par un de ces projectiles, se trouve brisée et divisée en ses ions constituants. Un champ électrique intense et une pression faible favorisent cette ionisation par les ions déjà présents, et, aussitôt que celle-ci commence à se produire, l'intensité du courant croît constamment avec le champ moyen entre les plateaux[17]. Le courant limite ne saurait donc être obtenu qu'avec des causes ionisantes, dont l'intensité ne dépasse pas une certaine valeur, de telle façon que la saturation corresponde à des champs pour lesquels l'ionisation par choc des ions ne peut encore avoir lieu. Cette condition se trouvait réalisée dans mes expériences.
L'ordre de grandeur des courants de saturation que l'on obtient avec les composés d'urane est de 10-11 ampères pour un condensateur dont les plateaux ont 8cm de diamètre et sont distants de 3cm. Les composés de thorium donnent lieu à des courants du même ordre de grandeur, et l'activité des oxydes d'uranium et de thorium est très analogue.
Radioactivité des composés d'uranium et de thorium.—Voici les nombres que j'ai obtenus avec divers composés d'urane; je désigne par i l'intensité du courant en ampères:
| i × 1011. | |
| Uranium métallique (contenant un peu de carbone) | 2,3 |
| Oxyde d'urane noir U2 O5 | 2,6 |
| Oxyde d'urane vert U3 O4 | 1,8 |
| Acide uranique hydraté | 0,6 |
| Uranate de sodium | 1,2 |
| Uranate de potassium | 1,2 |
| Uranate d'ammonium | 1,3 |
| Sulfate uraneux | 0,7 |
| Sulfate d'uranyle et de potassium | 0,7 |
| Azotate d'uranyle | 0,7 |
| Phosphate de cuivre et d'uranyle | 0,9 |
| Oxysulfure d'urane | 1,2 |
L'épaisseur de la couche du composé d'urane employé a peu d'influence, pourvu que la couche soit continue. Voici quelques expériences à ce sujet:
| Épaisseur de la couche. mm | i × 1011. | |
| Oxyde d'urane | 0,5 | 2,7 |
| » | 3,0 | 3,0 |
| Uranate d'ammonium | 0,5 | 1,3 |
| » | 3,0 | 1,4 |
On peut conclure de là, que l'absorption des rayons uraniques par la matière qui les émet est très forte, puisque les rayons venant des couches profondes ne peuvent pas produire d'effet notable.
Les nombres que j'ai obtenus avec les composés de thorium[18] m'ont permis de constater:
1º Que l'épaisseur de la couche employée a une action considérable, surtout avec l'oxyde;
2º Que le phénomène n'est régulier que si l'on emploie une couche active mince (0mm,25 par exemple). Au contraire, quand on emploie une couche de matière épaisse (6mm), on obtient des nombres oscillant entre des limites étendues, surtout dans le cas de l'oxyde:
| Épaisseur de la couche. mm | i × 1011. | ||
| Oxyde de thorium | 0,25 | 2,2 | |
| » | 0,5 | 2,5 | |
| » | 2,5 | 4,7 | |
| » | 3,0 | 5,5 | en moyenne |
| » | 6,0 | 5,5 | » |
| Sulfate de thorium | 0,25 | 0,8 |
Il y a dans la nature du phénomène une cause d'irrégularités qui n'existe pas dans le cas des composés d'urane. Les nombres obtenus pour une couche d'oxyde de 6mm d'épaisseur variaient entre 3,7 et 7,3.
Les expériences que j'ai faites sur l'absorption des rayons uraniques et thoriques ont montré que les rayons thoriques sont plus pénétrants que les rayons uraniques et que les rayons émis par l'oxyde de thorium en couche épaisse sont plus pénétrants que ceux qu'il émet en couche mince. Voici, par exemple, les nombres qui indiquent la fraction du rayonnement que transmet une lame d'aluminium dont l'épaisseur est 0mm,01:
| Substance rayonnante. | Fraction du rayonnement transmise par la lame. | |
| Uranium | 0,18 | |
| Oxyde d'urane U2 O5 | 0,20 | |
| Uranate d'ammonium | 0,20 | |
| Phosphate d'urane et de cuivre | 0,21 | |
| mm | ||
| Oxyde de thorium sous épaisseur | 0,25 | 0,38 |
| » » | 0,5 | 0,47 |
| » » | 3,0 | 0,70 |
| » » | 6,0 | 0,70 |
| Sulfate de thorium | 0,25 | 0,38 |
Avec les composés d'urane, l'absorption est la même quel que soit le composé employé, ce qui porte à croire que les rayons émis par les divers composés sont de même nature.
Les particularités de la