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Compteur de Geiger.
Le fonctionnement des compteurs de Geiger est basé sur la libération de photo-électrons dans un gaz ionisable.
Ce gaz se trouve dans un cylindre métallique qui fait office de cathode d'une décharge électrique; l'anode est constituée par un fil ou une tige disposés coaxialement à l'intérieur de la cathode. Pendant l'emploi du compteur, on fait en sorte que le rayonnement à observer pénètre dans le tube suivant l'axe de ce dernier. A cet effet, il comporte, à l'une de ses extrémités, une fenêtre qui ne provoque qu'une faible absorption des rayons.
Seul l'espace compris entre les électrodes précitées est actif. L'espace compris entre le sommet de l'anode et la fenêtre doit être considéré comme un espace mort ; réduit
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l'activité du compteur, car il absorbe des rayons et n'entraîne aucune accélération des électrons.
En général, la fenêtre est en verre Lindeman.
Pour la fixer à la paroi extérieure métallique du tube, on , prévoit un cylindre en verre doux entre la fenêtre et le cylindre métallique. L'un des bords de ce raccord, qui entoure l'espace mort est scellé à la fenêtre et l'autre à la cathode.
On s'est déjà efforcé de réduire l'espace mort, ce qui assure une augmentation du rendement du compteur, en remplaçant la fenêtre en verre par une fenêtre en mica. Le rac- cord est alors supprimé et le sommet dé l'anode vient plus près de la fenêtre. L'amélioration du fonctionnement qui en résulte contrebalance les dispositions nécessaires pour fixer hermétique- ment les fenêtres en mica.
L'invention concerne un compteur de Geiger à espace mort plus petit encore. La fenêtre du tube conforme à l'invention est conductrice de l'électricité et est reliée galvaniquement au cylindre de la cathode. Dans le tube conforme à l'invention l'espace compris entre le sommet de l'anode et la fenêtre est aussi le siège d'un champ électrique et contribue donc au comptage. Pour éviter que le champ n'atteigne localement une trop forte intensité, l'extrémité de l'anode tournée vers la fenêtre est arrondie.
La différence de potentiel que l'on entretient entre les électrodes pendant l'emploi du compteur est choisie aussi favorable que possible, tout en tenant compte de plusieurs fac- teurs. En deçà d'une valeur déterminée, le tube n'effectue aucun comptage. un peut modifier cette valeur critique, qui sera appelée par la suite "seuil de comptage", en modifiant l'écartement des électrodes ce qui, pour une tension donnée, entraîne une variation de l'intensité du champ.
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Dans le compteur de Geiger conforme à l'invention, l'écartement entre l'anode et la fenêtre est tel que le seuil de comptage correspondant au champ électrique dans l'espace compris entre l'anode et la fenêtre soit égal à celui obtenu dans l'espace compris entre l'anode et le cylindre métallique.
On évite ainsi une absorption inutile de rayons qui auraient pu libérer des photo-électrons dans l'autre espace.
Outre l'activité dans l'enceinte qui, dans les anciens compteurs, constituait l'espace mort, le tube conforme à l'invention offre l'avantage d'être plus robuste par le fait qu'il permet l'emploi d'une fenêtre en métal. Comme les fenêtres en mica, la fenêtre métallique peut se fixer directe- ment, à la paroi métallique du tube, et de plus, elle est plus robuste que les fenêtres connues.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La Fig. 1 montre schématiquement, en coupe longitudinale un exemple de réalisation d'un compteur de neiger conforme à l'in- vention.
La Fig. 2 montre les trajets des lignes de force du champ électrique dans le tube.
Le tube représenté sur la fig.l comporte une mince fenêtre métallique 1, par exemple en aluminium dur. Pour aug- menter la clarté du dessin, l'apaisseur de cette fenêtre y est exagérée; en réalité cette épaisseur n'est, par exemple, que de u.025 mm, de sorte que les rayons X peuvent la traverser sans difficulté. A l'aide d'un presse-étoupe.2 et d'une bague de raccord 3, cette fenêtre est fixée hermétiquement au cylindre métallique 4, qui forme la paroi extérieure du tube.
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L'autre extrémité du cylindre 4 est fermée par un bouchon perforé 5, également en métal. Dans l'ouverture de ce bouchon est introduit un isolateur de verre 6. Cet isola- teur est traversé par un fil 7 qui se dispose dans l'axe du cylindre 4 et qui forme l'anode du tube. L'extrémité 8 de l'anode est arrondie, car une arête vive provoquerait une trop forte concentration du champ électrique. Un cylindre en métal 8 qui entoure l'anode, fait office de cathode. Il est relié galvani- quement à la paroi extérieure métallique 4. Un peut donc entre- tenir une différence de potentiel entre l'anode et la cathode 9 en reliant galvaniquement le cylindre 4 et l'extrémité de l'anode qui dépasse l'isolateur 6 aux pôles d'une source de tension.
La cathode est supportée par des bagues 10 de façon à être coaxiale à la gaine métallique 4-
Le récipient est rempli d'un mélange de gaz que l'on introduit par un tuyau latéral 11. Ce tuyau est ensuite coupé et scellé.
La Fig. 2 montre schématiquement quelques organes du tube représenté sur la fig.l; ils sont indiqués par les mêmes chiffres de référence que'sur la fig.l. es traits 12 re- présentent des lignes de force du champ électrique créé lors de l'emploi du tube. La fenêtre 1 étant reliée galvaniquement au cylindre 9, il part de l'anode non seulement des lignes de force latérales, mais aussi des lignes de force qui se dirigent du sommet de l'anode vers la fenêtre. Lorsque des rayons, qui pénètrent dans le tube à travers la fenêtre, libèrent des photo-électrons dans l'espace compris entre le sommet 8 et la fenêtre 1, il se produit dans cet espace de brèves décharges qui peuvent provoquer une impulsion de comptage dans le circuit connecté au tube.
Cet espace ne constitue donc plus, comme dans les anciens compteurs un espace mort absorbant inutilement des quanta de rayons.
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La distance comprise entre le sommet 8 de l'anode et la fenêtre 1 est choisie de façon que la tension de démarrage, c'est-à-dire la tension au delà de laquelle le comptage débute, pour l'espace se trouvant directement derrière la fenêtre, soit égale à celle pour l'espace compris entre la tige et le cylindre 9.
L'anode peut être une tige d'environ 10mm. d'épaisseur, dont la pointe se trouve à environ 5mm.de la fenêtre. La ligne en pointillés 13 marque la limite du volume actif du gaz. Il ne subsiste pour l'anode qu'une très mince couche qui peut être consi- dérée comme espace mort; l'épaisseur de cette couche ne dépasse pas, par exemple, 1,5mm. De ce fait, on choisira pour la cathode un diamètre assez petit de façon à obtenir le même seuil de comp- tage dans les deux zones actives. Le diamètre effectif du tube est donc petit par rapport au volume total. Comme la durée de vie du tube dépend du volume de gaz disponible, le tube conforme à l'invention peut servir plus longtemps que les compteurs de Geiger connus jusqu'à présent.
Il n'est pas indispensable que la fenêtre soit entière- ment en métal, bien qu'un disque d'aluminium soit particulière- ment avantageux pour la transmission de rayons déterminés, par exemple les rayons caractéristiques émis par le cuivre. On peut cependant aussi utiliser des fenêtres en une substance non conduc- trice qui fait office de support pour une couche d'une matière conductrice, par exemple des fenêtres en mica revêtues d'une mince couche de métal. Le revêtement conducteur ne doit pas né- cessairement être en métal, on peut aussi utiliser par exemple du carbone. Une fenêtre appropriée pour un tube conforme à l'invention est constituée, par exemple, par un disque de mica recouvert d'une couche de carbone déposé d'une suspension (aquadag).
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Dans 1* exemple décrit, la paroi extérieure 4 du tube est en métal, ce qui assure une construction robuste. Si l'on impose des conditions moins sévères en ce qui concerne la robus- tesse, la paroi extérieure peut être en verre, ce qui est avantageux pour certaines applications.