béryllium :
Réactions nucléaires
Si les radio-éléments formés émettent un rayonnement β, on détecte ce rayonnement avec un compteur de Geiger-
Müller à paroi mince de mica ; le radio-
élément est alors identifié :
— par sa période ;
— par l’énergie de son rayonnement ;
— par son absorption dans des filtres en aluminium. Si les radio-éléments formés sont émetteurs de rayons γ, on les détecte avec un compteur à scintillation. On emploie également des spectrographes gamma, multicanaux ou non, qui donnent le nombre des photons γ émis en fonction de leur énergie.
La position des pics indique la nature des radio-éléments formés : leurs hauteurs indiquent leurs concentrations. Si les impuretés contenues dans l’échantillon sont très nombreuses, le nombre des pics est très élevé, les spectres γ
s’enchevêtrent et se superposent, et il est alors nécessaire de procéder à une séparation chimique de chaque élément en utilisant la méthode des entraîneurs.
Les mesures quantitatives s’effectuent par comparaison des activités entre l’échantillon à analyser et un étalon té-
moin, que l’on irradie en même temps dans les mêmes conditions.
Avantages et précision
Les avantages de l’analyse par activation sont les suivants :
— grande sensibilité pour les éléments ayant une forte section efficace ;
— sélectivité malgré le grand nombre des éléments et précision ;
— possibilités d’analyses non destructives pour les petites pièces.
On peut déceler 10– 6 g pour le fer, 10– 9 g pour le nickel et le zinc, 10– 12 g pour l’europium et le dysprosium.
L’analyse par activation est utilisée couramment pour les études sur les matériaux nucléaires : c’est ainsi que l’on dose le hafnium dans le zirconium, les terres rares dans le graphite, l’uranium 235 dans l’oxyde d’uranium enrichi. L’analyse par activation sous ac-célérateur peut permettre également le dosage de l’oxygène dans les métaux, celui des impuretés dans les métaux, les semi-conducteurs et les produits organiques (notamment la répartition du bore dans l’organisme), l’analyse
biologique, les mesures d’abondance isotopique, la recherche en métallurgie, en minéralogie et en géologie, l’analyse des météorites. Elle a même été mise à profit en matière d’investigation criminelle.
En mai 1958, on découvrait près
d’Edmunston, au Nouveau-Brunswick, le cadavre d’une jeune fille étranglée qui tenait dans une de ses mains quelques cheveux provenant, selon toute vraisemblance, de la chevelure de son assassin. À partir de ces cheveux, il a été possible de confondre le meurtrier. C’est à cette occasion que, pour la première fois, l’analyse par activation, procédé qui paraît être aussi efficace que les méthodes d’identification par les empreintes digitales, fut utilisée. En effet, les cheveux contiennent à l’état de traces certains éléments métalliques tels que le sodium, l’or et le cuivre. Or, les quantités de ces différents éléments présents dans chaque cheveu sont relativement constantes pour un individu, mais très variables d’une personne à l’autre ; on estime, comme pour les empreintes digitales, qu’il y a seulement une chance sur un million d’observer deux analyses identiques sur deux sujets différents. Le spectre d’un cheveu activé par un flux de neutrons présente un ensemble de pointes, ou pics, correspondant aux métaux activés se trouvant normalement, en quantité infime, dans le cheveu analysé ; cet ensemble constitue une caractéristique personnelle du possesseur de ce cheveu. En France, afin de développer les techniques d’analyse par activation, on a jumelé, à Saclay, au réacteur à haut flux Osiris (5.1014 n/cm2/s) le laboratoire Pierre-Süe spécialement équipé à cet effet.
Ph. R.
✐ G. Cohen et P. Treille, Précis d’énergie nucléaire (Dunod, 1957 ; nouv. éd., 1962). /
R. Guillien, Physique nucléaire appliquée (Ey-downloadModeText.vue.download 116 sur 543
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 1
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rolles, 1960). / P. Reine, le Problème atomique, t. VII (Berger-Levrault, 1969).
activité
Grandeur qui doit se substituer à la concentration molaire dans l’expression de la loi d’action de masse.
Un certain nombre de lois physiques sont des lois idéales : elles sont obtenues comme conséquences de théories développées en substituant aux corps réels des « modèles » définis de façon à la fois rigoureuse et simple, tels que les gaz parfaits ou les solutions idéales. Ce sont en même temps des lois limites, applicables aux corps réels avec une approximation d’autant meilleure
qu’une certaine grandeur — pression pour les gaz, molarité pour les solutions
— est plus petite. À l’inverse, l’écart se creuse entre les prévisions théoriques et les résultats expérimentaux à mesure que pression ou molarité augmentent, c’est-à-dire à mesure que le nombre des particules du gaz ou du corps dissous présentes dans un volume donné augmente ; cela suggère d’ailleurs que ces écarts sont dus, pour une part, aux interactions de ces particules, interactions que la théorie des gaz parfaits ou celle des solutions idéales ignorent.
Certaines lois importantes par leurs applications, telles que la loi d’action de masse, les lois de Raoult ou les lois des solutions ioniques, sont établies a priori à partir des précédentes et pré-
sentent donc aussi des écarts avec le réel.
On peut, cependant, faire en sorte que toutes ces lois restent applicables en convenant de substituer, dans leur application, à la pression d’un gaz réel sa fugacité, à la molarité d’un soluté son activité. Ces grandeurs sont définies à l’aide de relations de même forme, la fugacité f d’un gaz par la relation
μ = μ0 + RT Log f,
μ étant le potentiel chimique pour une mole du gaz, potentiel fonction de la température et de la pression. De même, l’activité a d’un constituant d’une solution est définie par
μ = μ0 + RT Log a.
On nomme coefficient d’activité le rapport
γ = a/x,
x étant la molarité ; il devient égal à 1
dans les solutions idéales.
À l’aide de la notion d’activité, introduite par G. N. Lewis, on peut appliquer sous sa forme habituelle la loi d’action de masse à des gaz réels même fortement comprimés ou à des solutions. On définit ainsi, à tempé-
rature donnée, une constante Ka qui remplace la constante Kc, relative aux concentrations. Divers procédés, par exemple mesures cryométriques ou de f.é.m. de piles, permettent de déterminer les activités.
La notion d’activité s’étend aux
solutions ioniques ; la théorie de P. J. W. Debye et E. Hückel des électrolytes forts permet le calcul des activités dans leurs solutions.
R. D.
activité
Nombre de désintégrations spontanées qu’une substance radioactive subit par unité de temps. Si, pour une substance radioactive, N est le nombre de noyaux et λ la constante radioactive, le nombre de désintégrations dN pendant le temps dt est donné par la formule
dN = – λN dt.
représente le nombre de désinté-
grations par unité de temps ; c’est, par définition, l’activité de la substance considérée. Comme est égal, au
signe près, à λN, pour calculer cette activité on fera le produit des deux facteurs λ et N. Le temps au bout duquel la moitié des noyaux se sont désinté-
grés s’appelle la période ; celle-ci est reliée à la constante radioactive λ par la formule
On parle quelquefois d’activité massique ou d’activité volumique : ce sont des activités nucléaires par unité de masse ou de volume. L’activité induite est celle que présentent les corps irradiés par un flux de neutrons.