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" Perfectionnements apportés ou relatifs aux chambres d'io- nisation, aux tubes Geiger-Muller et les dispositifs similaires."
Dans la forme classique du tube de Geiger- Muller ou du tube G-M, la cathode tubulaire est longue, sa longueur étant au moins quintuple de son diamètre. Cette for- me allongée du tube G-M a été adoptée en vue de fournir une superficie ou aire de cathode aussi grande que possible pour la réception du rayonnement cosmique, ou du rayonnement émis par les matières radio-aotives, le tube G-M étant habituelle- ment utilisé pour la détection et le mesurage de ces formes de rayonnement.
Jus qu'à présent, aucune méthode réellement satisfaisante n'a été trouvée pour monter la cathode dans le vaisseau en verre, constituant l'enveloppe extérieure du tube, de telle manière qu'elle restera réellement coaxiale par rap- port à l'anode centrale en fil métallique. Il est important
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qu'elle reste dans cette position, car sinon il se produit une tendance à une décharge entre l'anode et le point le plus rapproché de la cathode.
Une méthode pour supporter la cathode con- siste à former sur'l'enveloppe de verre des fossettes en sail- lie vers l'intérieur ou des bourrelets circonférentiels. Ces parties du verre tendent toutefois à se briser du fait que les coefficient de dilatation de la cathode métallique et du verre sont différents, lors que le tube est soumis à une cuis- son à haute température durant l'évacuation à la pompe. Une autre méthode consiste à soutenir les extrémités de la catho- de par des fils métalliques scellés dans le verre. Durant le processus de la cuisson, les fils sont cependant suscepti- bles de se détacher ou les scellés de verre de se briser, avec le résultat que la cathode se détache et est déplacée aisément par vibration.
Des supports à ressort pour la catho- de sont peu satisfaisants, parce que non seulement les res- sorts, étant sous compression, sont sujets à la fatigue mais parce qu'il est en tout cas difficile avec cette méthode d'as- surer que la cathode sera supportée même initialement dans la position correcte.
Le but de l'invention est de fournir un tube comp- à ionisation destiné à servir de compteur teur / pour détecter et mesurer l'intensité d'un rayonnement, p. ex. des rayons X ou des rayons gamma, ou de l'énergie cor- pusculaire sous la forme de particules chargées telles que les particules alpha.
En faisant abstraction complète des diffi- cultés de supporter efficacement les électrodes, la forme classique du tube G-M susmentionnée n'est pas très satisfai- sante pour ces usages, par suite de la correction qui doit être faite lors de l'utilisation du tube pour tenir compte du facteur local dû au rayonnement cosmique et au rayonnement local étranger.
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L'invention est basée sur l'appréciation du fait que lorsque le tube est destiné à détecter et à mesurer un faisceau de rayonnement relativement concentré ou un flot de particules, une longue cathode n'est pas nécessaire dans son entièreté @ mais seulement la partie de la cathode sur laquelle se heurte le rayonnement est efficace pour pro- duire des électrons. Nous poursuivrons donc avec comme base u- ne cathode aussi petite que possible. Ceci facilite grande- ment l'utilisation de l'appareil pour les buts proposés puis- que cela rend les facteurs locaux dûs au fait du raccourcis- sement de la cathode, généralement si insignifiants en compa- raison de l'effet soumis à la mesure qu'ils peuvent être igno- rés. Les difficultés de supporter les électrodes disparaissent également.
En outre le tube compteur,puis que la pratique des soupapes ou lampes de radio,quant à l'assemblage de ses compo- sants peut être adoptée, est susceptible d'être fabriquée sur une base commerciale au lieu d'être,comme par le passé, un simple instrument de laboratoire.
L'invention fournit un tube-compteur à ionisation, comprenant une enveloppe extérieure contenant une charge de gaz inerte, un pincement scellé dans l'enveloppe, une courte cathode cylindrique maintenue par des fils métalliques sur le pincement et présentant un fil conducteur se prolongeant à tra- vers le pincement vers l'extérieur du tube, et une anode égale*- ment supportée par des fils métalliques sur le pincement et présentant également un fil conducteur s'étendant à travers le pincement vers l'extérieur du tube, ladite anode étant dis- posée dans la cathode , coaxialement à celle-ci.
Par l'expression "courte" employée ici et dans les revendications ci-annexées, l'on veut dire que la longueur de la cathode n'excède pratiquement pas son diamètre, tandis que, selon la pratique normale de construction des tubes G-M , la longueur de la cathode est ,au moins, quintuple de son..
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diamètre. La sensibilité du tube au rayonnement cosmique et au rayonnement local étranger est donc fortement réduite et la fabrication du tube est grandement simplifiée depuis que les électrodes peuvent être montées sur le pincement avant l'assemblage de ce dernier dans l'enveloppe. Comme les élec- trodes seront nécessairement courtes, il n'y a pas de ten- danoe, pour les fils de support, à se détacher du pincement par suite de la dilatation thermique différentielle, pendant la cuisson.
Dans le cas oà le tube doit être utilisé pour l'examen d'un rayonnement ou de particules facilement absor- bées, tels que , par exemple, des particules ./= ou Ó ou les photons de faible énergie, rencontrés dans l'analyse du spectre des rayons X, l'enveloppe peut être pourvue d'une mince fenêtre pour laisser pénétrer le rayonnement ou les particules à détecter. Cette fenêtre est , de préférence, une fenêtre en verre approximativement de l'épaisseur d'une bulle de savon, scellée en place dans l'enveloppe comme décrit dans le brevet anglais N 559181. Le tube peut être utilisé simplement comme chambre d'ionisation,la fenêtre de l'enve- loppe étant placée de telle façon que le rayonnement y péné- trant frappe axialement, ou à peu près axialement, l'espace entre les électrodes.
De préférence , cependant, la fenêtre est placée à l'extrémité de l'enveloppe, du côté opposé au pincement, et les électrodes s'étendent avec leurs axes nor- maux, ou à peu près normaux, par rapport au faisceau du rayon- nement ou des particules pénétrant par la fenêtre. Dans ce cas, la cathode sera, d'une façon générale, munie d'une ou- verture opposée à la fenêtre pour permettre l'accès du rayon- nement ou des particules vers l'espace situé entre les élec- trodes et de leur permettre de frapper la surface intérieure de la cathode.
Quoiqu'une cathode en forme de cylindre complet munie d'une ouverture opposée à la fenêtre dans l'enveloppe
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soit tout à fait satisfaisante, cette partie de la structure de la cathode, qui ne rejoint pas réellement le faisceau du rayonnement passant par l'ouverture, ne joue aucun rôle utile si ce n'est de maintenir la cathode et l'anode coaxialement.
Dans la forme préférée du tube selon l'invention, par consé- quent la cathode consiste seulement en une partie, de forme partiellement cylindrique, disposée coaxialement par rapport à l'anode du côté de cette dernière, éloigné de l'enveloppe et d'une grandeur suffisante pour recevoir le rayonnement in- cident ou les particules incidentes. Lorsqu'une fenêtre est prévue dans l'enveloppe, la surface concave de la cathode fe- ra face à la fenêtre. Cette forme préférée du tube présente les avantages de réduire très sensiblement la tendance à cap- ter le rayonnement cosmique, une énorme réduction de superfi- oie de la surface de la cathode qui, quoique préparée soigneu- sement , peut être contaminée par une matière radioactive, et une plus grande facilité de montage des électrodes sur le pin- cement.
Les effets photo-électriques indésirables sont dimi- nués, il est plus facile d'assurer physiquement et chimique- ment des surfaces uniformes sur la superficie plus petite de la cathode, et, par l'élimination de la partie inopérante de la cathode cylindrique, il est possible de réduire la distan- ce entre la paroi de l'enveloppe ( ou la fenêtre quand elle est prévue) et la cathode, et par conséquent la distance en- tre la cathode et le cristal, la poudre ou une autre surface soumise à l'examen. Ceci est de grande importance dans la spectrométrie des rayons X où les lignes ou les taches de faible intensité doivent être mesurées. Lorsque la cathode est de forme en partie cylindrique,elle peut être aussi petite que l'on désire et, d'une façon générale , n'excédera prati- quement pas un demi-cylindre.
Avec cette construction, la ca- thode peut être montée à proximité immédiate de la paroi de l'enveloppe, avec l'anode espacée de la paroi, ou de la ...
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fenêtre s'y trouvant, à une distance moindre que le rayon de la cathode.
Le fonctionnement d'un tube-compteur est sup- posé être le suivant : unefaible ionisation produite par l'en- trée d'une particule ou d'un photon amorce un processus d'a- valanches d'ionisation cumulative et, par conséquent, une grandeamplification interne, qui est ensuite accrue, lorsque la cathode est convenablement préparée, par l'éjection de particules de la cathode. Dans ce processus, un grand nombre de photons ultra-vb lets sont émis par les atomes gazeux exci- tés et tendent de produire des photo-électrons de la cathode.
Certains de ces photo-électrons s'attachent aux molécules de gaz et forment des ions négatifs, à faible mobilité, qui, à leur tour,libèrent leurs électrons sous l'influence du haut potentiel de l'anode. De nouveaux centres de décharge sont donc formés et le processus est susceptible soit d'augmenter le temps d'inactivité du compteur ( par exemple le temps du- rant lequel il est insensible aux particules d'ionisation ) et de réduire ainsi son efficacité, ou de produire des dé- charges multiples au lieu de décharges uniques et d'amener ainsi des calculs erronés.
Il est donc préférable d'employer une cathode n'ayant pratiquement aucune émission photo-électrique au voi- sinage de la partie visible du spectre. Tandis qu'une cathode faite d'un métal approprié, tel que du cuivre, émettra des électrons sous l'action des photons de la longueur d'onde des rayons X, il est désirable selon la pratique habituelle dans les tubes-compteurs, que la surface intérieure de la cathode soit de telle nature qu'elle réagisse sous l'action de photons de faible énergie de la longueur d'onde des rayons X, tandis qu'en même temps elle ait une légère tendance d'émettre des électrons sous l'action de photons des longeurs d'onde visi- bles ou ultra-violettes.
Comme il est bien connu, ceci peut..
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être réalisé par un choix convenable du matériel de la catho- de et/ou dans le cas d'une cathode métallique, par la forma- tion sur celle-ci d'une pellicule superficielle, par exemple d'un hydrure ou d'un oxyde, qui arrête le passage de tous pho- to:- électrons libérés du métal ou dont le seuil photo-élec- trique est à une beaucoup plus haute fréquence qucelle des photons ultra-violets produits par le procédé d'ionisation.
Cette sensibilité est tout à fait différente de celle utili- sée dans les cellules photo-électriques qui sont nécessaires pour réagir sous l'action des photons d'une longueur d'onde de l'ordre de 2500 - 9500 A.U., tandis que les tubes-compteurs sont nécessaires pour réagir sous l'action des photons de longueur d'onde des rayons X, par exemple ne dépassant pas soit 10 A-U.
Le remplissage gazeux consiste fondamentale- ment en un gaz inerte tel que de l'argon, qui contient, de préférence, une proportion- soit 10%- d'air sec, ou une vapeui polyatomique convenable, par exemple de l'alcool, ou de l'acé- tone, qui provoquera une combinaison des ions et une rapide extinction du tube. La pression du gaz sera normalement rela- tivement élevée, par exemple au moins 3 centimètres de mercu- re environ.
Deux formes de réalisation de tube-compteur, conformément à l'invention seront maintenant décrites avec plus de détails, à titre d'exemple, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : . La fige 1 est une vue en perspective de la première forme de tube;
La fige 2 est une coupe verticale correspon- dante ;
La fig. 3 est une vue correspondante en plan de dessus.
La fige 4 est une vue en perspective de la
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seconde forme de tube ;
La fig. 5 est une coupe verticale correspon- dante, et
La fig. 6 est une vue correspondante en plan de dessus.
Les mêmes chiffres de référence désignent partout les mêmes parties dans les figures.
En se référant tout d'abord, aux fig. 1-3, le tube comprend une enveloppe en verre 10, dans laquelle est scellé!on pincement en verre 11, l'enveloppe et le tube étant montés dans un culot standard de soupape de radio 12 en matiè- re isolante portant les ergots habituels 13. Le fait que le tube est monté sur un culot standard constitue un avantage pratique considérable car lorsqu'un tube défectueux doit être remplacé, le nouveau tube peut être fixé avec facilité dans la douille standard conjuguée dans l'appareil de détection dont le tube fait partie.
Dans l'enveloppe 10 est plaoée une mince fe- nêtre en verre 14, scellée en fondant le verre de la fenêtre aux limites de l'ouverture de l'enveloppe. De préférence, la fenêtre est approximativement de la grosseur d'une bulle de savon.
Sur le pincement sontsupportées les deux é- leotrodes. La cathode cylindrique 15, est supportée par deux fils 16,17.Cette cathode est faite en cuivre présentant une pellicule superficielle interne d'oxyde ou d'hydrure pour ré- duire sa tendance à émettre des électrons sous l'action des photons d'une longueur d'onde visible voisine, alors que,néam- moins, elle permet d'émettre des électrons sous l'action des photons d'une longueur d'onde de rayons X. Ces fils ainsi que les fils 19 et 20 qui supportent l'anode sont en un métal ou en un alliage ayant pratiquement le même coefficient de dila- tation que le verre du pincement; par exemple ils peuvent être
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en tungstène dans le cas de verre trempé. Le fil 17 est con- duit vers l'extérieur à ,travers le pincement jusqu'à un des ergots 13.
Un fil anodique 18 en tungstène est supporté coa- xialement par rapport à la cathode par deux fils 19, 20, dont l'un, 20, est conduit vers l'extérieur à travers le pincement jusqu'à un autre ergot 13. Les parties supérieures des fils 19, 20 sont enfermés dans des prolongements tubulaires diri- gés vers le haut 21 du pincement, et ces fils sont soudés par points aux extrémités de l'anode 18 et supportent celle-ci coaxialement dans la cathode 15. Les fils 16, 17 sont soudés par points à leurs extrémités supérieures à une bande de con- tact en nickel ou en molybdène qui entoute la partie inférieu- ré de la cathode et y est soudée par points.
Il est à noter que le diamètre interne des parties tubulaires en verre est ainsi plus grand que le diamètre des fils 19, 20, laissant/un espa- ce d'air 24 autour du fil et augmentant le trajet de fuite en- tre les fils 19,20 et la cathode 15. Ceci réduit à un minimum toute tendance à produire un court-circuit entre les fils 19,20 et la cathode.
La cathode présente une ouverture 23 à son côté supérieur opposé à la fenêtre 14 afin de permettre au rayonnement ou aux particules pénétrant par la fenêtre d'obte- nir un accès direct vers l'espace situé entre les électrodes et de frapper la surface intérieure de la cathode. La fenêtre 14 et l'ouverture 23 peuvent être décalées par rapport à l'a- node 18, de façon que le rayonnement, en pénétrant, ne frap- pe pas directement l'anode, mais ceci n'est pas essentiel.
Les électrodes sont réunies sur le pincement avant leur introduction dans l'enveloppe. Le pincement est alors scellé à l'enveloppe et l'on fait le vide dans cette dernière ; elle reçoit ensuite le remplissage nécessaire de gaz inerte, est scellée et montée dans le culot, le tout sui- vant la pratique normale. Il doit ,toutefois, être mentionné
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qu'avant le montage du pincement dans l'enveloppe, les électro- des sont traitées de manière à les rendre aussi exemptes que possible d'une contamination par des matières radioactives.
Le gaz inerte est ,de préférence, un mélange d'argon et d'en- viron 10% d'air sec et sa pression, dans un exemple typique, sera de 3 à 9,centimètres de mercure selon les caractéristiques désirées du tube.
Le tube montré sur les fig. 4-6 est similai- re en ses parties essentielles à celui montré sur les fig.1-3.
La différence principale réside dans le fait que, dans ce cas, la cathode 115 est pratiquement de forme semi-cylindrique,sa surface concave faisant face à la fenêtre.14, permettant ainsi à l'anode 18, d'être apportée plus près de la fenêtre, la dis- tance entre l'anode 18 et la fenêtre 14 étant moindre que le rayon de la cathode. La fenêtre 14, dans les fig. 4-6, est circulaire au lieu d'être elliptique, comme dans le cas des fig. 1-3. En outre, elle est intérieurement convexe au lieu d'être plate comme dans le cas précédent, réduisant ainsi en- core davantage la distance entre la fenêtre et l'anode. Sur les fig. 4-6 ; lefil de support 20 constitue le fil conduc- teur vers l'anode 18.
REVENDICATIONS
1. Un tube-compteur à ionisation, comprenant une enveloppe extérieure contenait un remplissage de gaz iner- te, un pincement scellé dans l'enveloppe, une courte cathode cylindrique supportée par des fils sur le pincement présentant un fil conducteur s'étendant à travers le pincement jus qu'à l'extérieur du tube, et une anode également supportée par des fils sur le pincement et présentant également un fil conduc- teur s'étendant à travers le pincement jusqu'à l'extérieur du tube, ladite anode étant disposée à l'intérieur de la cathode coaxialement à celle-ci.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.