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MONTAGE POUR TUBES COMPTEURS D=EIECTRONSET CHAMBRES D'IONISATION POUR LA MESURE DE RADIATIONS RADIOACTIVES ET DES RAYONS X.
On emploie généralement pour 1?évaluation de 1?effet radioactif
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indiqué par le tube compteur ou la chambre dpionïsation, des tubes am.pl3ica teurs à cathode chauffée. Ces instruments comprenant des étages d!!am.plifica= tion, de sélection, de réduction et de sommation ainsi que des étages à puis-
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sance terminale pour les dispositifs compteurs sont d9ur montage compliqué et sont grands consommateurs d'énergieo Cela est particulièrement désagréa- ble pour les instruments portatifs à alimentation par batterie.
Ces difficultés peuvent être évitées par 1?emploi de tubes de décharge remplis de gaz ou de vapeur. Leur consommation de courant est extra- ordinairement faible et est limitée à la durée de la décharge. Il n'y a pas de consommation d'énergie pour le chauffage, étant donné que l'on travaille avec cathodes froides.
Les tubes de décharge équipés d'une ou de deux grilles (électro-
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de d'allumage) sont connus sous le nom de "relais à décharge!! et se distin- guent par un pouvoir d'amplification extraordinairement élevé. En plus ces
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tubes de décharge ont la propriété de transformer des impulsions dal1umage d'intensité variable en des impulsions de courant légale valeur. Ces pro- priétés permettent de construire en employant une seule triode, un amplifi-
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cateur de tube compteur correspondant à un amplificateur composé d9amplifica- teurs d'entrée, d?un étage de sélection et d9un étage de puissance finale.
Au lieu dune triode on peut employer dans ce cas deux diodes montées en série (relais à tension en série), tandis que le joint de jonction joue le rôle de grille. Bien que la sensibilité de cette combinaison de deux diodes soit un peu plus faible que celle des triodescette combinaison est plus robuste et
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peut fonctionner avec des courants d9intsasi sensiblement plus élevée. Pour cette raison il est à conseiller de les employer surtout pour un deuxième éta- ge si une triode seule s9avère insuffisante.
Les dessins annexés représentent quelques exemples de montage pour l'illustration de 1,9invention. A 19aide de ces figures on a décrit également
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d'autres formes de réalisation et amélioration de l'inventiono
Suivant le montage de fig. 1 le fil du tube compteur 1 est mis à
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la terre par l'intermédiaire de la résistance de fuite habituelle 2 (1070:b:ml ) )o Le condensateur 3, d9une capacité d'environ 20 pFe est relié à la grille de la triode 4. L'anode de ce tube est reliée par l'intermédiaire de la résis-
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tance série 5 deenviron 100 000 ohm à la borne positive. Parallèlement à 4 sont montés un condensateur 6 d9environ 50 000 pF et une résistance de perte 7 d'environ 60 ohm.
Si au lieu de la résistance 7 on raccordait un instrument
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compteur il faudrait que le condensateur 6 soit plus grand (1fE').. Cela rédui- rait cependant le pouvoir séparateuroLe deuxième étage de l'amplificateur sui-
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vant la figure 1 se compose des tubes de décharge $99 du condensateur 10 d9 1A/F, de l'appareil compteur 11 et de la résistance série 12 d9environ 5 000 ohm. Le couplage a lieu à l'aide du condensateur 13 d9environ 50-100 pF'.
Si on désire lire le nombre de particules directement sur un ins- trument de mesure du courante il faut monter dans la conduite aboutissant à la borne négative de la source de courant un très grand condensateur 14 et en parallèle un instrument de mesure 15. On peut évidemment effectuer ce montage montage par sommation) déjà dans le premier étagele deuxième étage étant omis.
Les grandes puissances que l'on peut contrôler grâce au montage suivant l'invention donnent la possibilité de prévoir en des endroits appro- priés des relais électro-mécaniques,à l'aide desquels, comme on le constate aisément, on peut effectuer des commutations de coïncidence (Koinzidenzschal- tung) et à l'aide desquels la tension peut être supprimée au tube compteur ou aux autres tubes de décharge en vue d'une rupture certaine.
Un montage d'un type quelque peu différent est représenté par la
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figure 2 : dans ce cas le condensateur d9accoup.ement 3 est supprimé, contrai- rement au montage suivant fig. 1, et la cathode de la triode n'est pas mise à la terre, mais est soumise à un potentiel égal à la différence entre la hau- te tension du tube compteur (1000 V) et la tension de service (200 V). Les impulsions d'allumage provenant du tube compteur se manifestent donc avec leur puissance complète en 4.
Comme on 1-la déjà cité plus haut, le réducteur accompagnant l'am- plificateur du tube compteur est d'une importance essentielle. Il exige une dépense particulièrement élevée de tubes amplificateurs à vide poussé et d' éléments de contrôle. Ce problème peut également être résolu de façon simple à l'aide d'une triode, si dans le montage suivant fig. 2, comme le montre fig. 3, on monte le condensateur 16 entre la grille et l'anode. Grâce au choix approprié des dimensions de 16 (500 - 5000 pF) on peut obtenir que seu-
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le chaque l0e ou chaque 1OOième décharge dans le tube compteur provoque un al- lumage de 4 et donc un enregistrement par l'appareil compteur 11.
Par l'emploi
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d2une résistance 17 (environ 108 ohm) montée en parallèle avec 16 dans la fige 3 on peut en outre réaliser quegrâce à une décharge simultanée du condensa- teur 16 par cette résistance 17, la tension nécessaire à l'allumage de 4 n'est atteinte quaprès qu'une suite de décharges de valeur déterminée ait eu lieu dans le tube compteur. De cette manière on peut réaliser que l'allumage de 4 ne commence que pour une quantité de rayonnement déterminée atteignant le tu-
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be compteur. Ceci constitue donc une méthode simple permettant d9îndîquer qu' une intensité de rayonnement déterminées, correspondant par exemple à la dose nocive, est atteinte.
Si pour un tel but l'indication par un écouteur sensible est suffisante, on peut également employer le montage suivant la figo 4 pour la réduction et l'indication d'une dose déteminée, ce montage utilisant une diode 18. Si dans ce cas le condensateur 16 a recueillie la tension nécessai-
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re à l'allumage de 189 il est déchargé par l'internédiaire de l'écouteur 19. Ce montage suivant la fig. 4 est particulièrement important pour des instru- ments portatifs,,étant donné qu'il ne nécessite qu'une batterie de 1000 V,
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qui peut être de dimensions réduites à cause de la consommation dpénergie ex- traordinairement faible.
Au lieu d'une charge interrompue du condensateur 16 par le tube
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compteur 7.9 dans les montages suivant les figures 3 et 4p on peut également imaginer une charge ou une décharge continue par un courant faible produite par exemple par des radiations dans une chambre dgionisationo On obtient de la sorte un instrument de mesure simple dans lequel le nombre des impulsions de courant enregistrées par l'appareil compteur ou 19écouteur est la mesure de la dose fournie. Par variation de la capacité du condensateur 16 on peut régler la sensibilité de l'instrument de mesure. Comme pour le montage sui-
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vant la fig. 1 on a ici également la possibilité d9uti1iser en vue d'une am- plification supplémentaire, un second étage amplificateur, et pour la mesure de la puissance entière de la dose, un montage par sommation.
Les tubes de décharges de cet amplificateur de tube compteur sont allumés par la tension produite à la capacité grille cathode par la charge pro- venant des charges transmises à partir du tube compteurun condensateur et un relais ou un appareil enregistreur - montés en série -, étant montés en pa- rallèle avec le tube de décharge. Le condensateur est dans ce cas chargé par
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la tension anodique tandis que,, au cours de allumage du tube de décharge une impulsion de courant part du condensateur à travers les tubes et le re- lais ou 19appareil enregistreur et cette impulsion actionne le relais ou 19 appareil enregistreur.
On peut à présent produire un courant d9entrée, c9est .mdire un courant qui traverse le tube de décharge non allumé et qui produit dans une résistance de grille une chute de tension, qui amène la grille de contrôle à un potentiel positif, de telle sorte qu'il ne faut pour l'allumage du tube aucune tension d9allumage beaucoup plus faible, qui est produite par la char- ge de la capacité grille cathode. Cette mesure augmente considérablement la
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sensibilité de 19installation damplification pour une même capacité grille- cathodes étant donné que 19énergie captée par le tube-compteur ne doit pas changer chaque fois la capacité entre la grille et la cathode d'une petite quantité.
En même temps le montage présente une sensibilité d9autant plus grain- de que la capacité entre la grille et la cathode est petite.
Pour amener la chute de tension produite par le courant d'entrée extrêmement faible au niveau nécessaire pour régler la grille du tube un peu
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en dessous du point d9allumage, on emploie des résistances de grille d9envi- ron 108 à 1010 ohm. Ces résistances doivent également être de cet ordre de
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grandeur à cause de la caractéristique de courant d9entrée des tubes de dé- charge remplis de gaz, la grille étant alors soumise au potentiel d9allumage nécessaire. En principe le contrôle de courant d9entree suivant 19invention peut être utilisé pour tous les types de montage cités plus haut, donc aussi bien pour des triodes que pour deux diodes montées en série dont le point de.. jonction correspond à la grille de contrôle.
Il faut spécialement attirer Inattention sur un montage avec té-
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trode, dont la grille auxîlîaire, disposée près de la cathode, est soumise à une tension d9entrée par le courant d2Jentrée,\J de telle sorte que cette grille grâce à une répartition favorable du champ à l'intérieur du tube facilite L9 allumage, ce qui contribue également à Paugm.entatL.n de la sensibilité.
Trois exemples de réalisation seront décrits à présent avec ré- férence aux figures.
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La figure 5 représente un schéma de montage d.9un amplificateur de tube compteur à contrôle par courant daentreeg suivant la présente invention utilisant deux diodes.
La figure 6 représente un schéma de montage d'un amplificateur à contrôle par courant d'entrée avec une triode, et
La figure 7 représente un schéma de montage d'un amplificateur à contrôle par courant dentrée avec une tétrode.
Dans fige 5 est indiqué un montage amplificateur, comprenant deux diodes 2 et 3 à cathode froide montées en série, un condensateur 11 et un re- lais 12 en série étant montés en parallèle à ces deux tubes. La tension ano- dique est fournie aux tubes ou au condensateur 11 par l'intermédiaire d'une
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résistance 9,montée en série avec les tubes 2 et 3.La résistance 9 est choi- sie de façon telle que le tube allumé,qui capte son énergie du condensateur 11, $ s'éteint de lui-même dès que ce condensateur a perdu une partie détemi- née de sa charge.
Par suite du montage en série de deux tubes de décharge 2 et 3 la tension anodique totale doit être un peu plus petite que la tension d'allu- mage totale des deux tubes 2 et 3, étant donné que les deux électrodes réunies ont Inaction d'une grille de contrôle dans une triode. Pour soumettre les deux électrodes réunies à une tension d'entrée, un peu inférieure à la tension d' allumage du tube 3 on emploie le courant d'entrée du tube 3 pour produire une chute de tension à la résistance 1 de la manière décrite plus haut.
L'énergie fournie par le tube compteur 8 provoque une chute de tension à la résistance 7, cette chute de tension étant transmise par l'inter- médiaire du condensateur 6 au point de jonction, de telle sorte que la capa-ci- té entre les deux anodes 2 et 3 est encore chargée et atteint finalement le point d'allumage.
Le montage de figure 6 correspond sensiblement à celui de la fi- gure 5, les éléments identiques portant les mêmes chiffres de référence. Le ' contrôle du courant d'entrée dans ce montage a lieu grâce au fait que la gril- le du tube 4 est reliée par l'intermediaire dune résistance 1 à l'anodes tan- dis que le courant d'entrée de la distance grille-cathode produit une chute de tension dans cette résistance 1, qui amène le potentiel de la grille un peu en dessous du point d'allumage, de manière analogue à celle représentée par la figure 1.
Les impulsions du tube compteur sont alors transmises par l'in- termédiaire du condensateur à la capacité grille-cathode du tube 4, pour al- lumer ce dernier, comme on l'a décrit plus haut, La figure 7 correspond sen- siblement à la figure 6; cependant, remploi dune tétrode 5 permet d'obtenir une augmentation de sensibilité supplémentaire. gola est réalisé grâce à une répartition de champ favorable, à 1?aide d'une grille auxiliaire elle-même soumise à une tension par le courant d'entrés.
Entre l'anode et la grille au- xiliaire le courant d'entrée traverse une résistance 10, provoquant une chute de ce potentiel d'entrée.
Suivant la présente invention on réalise donc une plus grande sen- sibilité accompagnée cependant d'un fonctionnement régulier en augmentant la différence de potentiel entre l'électrode d'allumage et la cathode ou l'anode jusqu'au début du courant d'entrée (courant de Townsend) et en employant en- suite ce courant pour régler par l'intermédiaire d'une résistance de charge la tension d'entrée de la grille de contrôle près de la tension d'allumage de la distance de décharge. Grâce à un choix approprié des dimensions de cet- te résistance on peut amener la tension de la grille de contrôle à quelques fractions de volt de la limite de décharge.
La condition nécessaire dun tel contrôle de la tension d'entrée de la grille est un tube de construction ap- propriée, qui maintient la tension d'origine du courant d'entrée à un ni- veau inférieur à la tension d'allumage de la distance de décharge.
La grande sensibilité de fonctionnement lors de remploi drimpul- sions pour le contrôle est basée ici sur le fait suivant lequel le courant d' entrée prépare la décharge sur la distance de décharge de contrôle ("excita- tion d'entrée") et qu'ensuite il ne faut qu'un faible supplément d'énergie pour provoquer la décharge et ainsi allumer le tube.
Dans la technique les instruments sont employés pour la détermi- nation des hauteurs des couches de boue dans les tubespour la mesure du ni- veau de remplissage dans des réservoirs;,là où les méthodes mécaniques ne don- nent pas de résultat et partout où une modification de l'intensité de radia- tion permet d'effectuer des mesures et des observations ou des commandes. Des formes spéciales d'exécution sont employées pour les examens de matériaux et des mesures d'épaisseurs
Autres domaines d'application: la minéralogies la pétrographie, la géologie, la criminologie, la biologie, la médecine, la chimie, la métal- lurgie etc..
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V instrument trouve une application spéciale comme émetteur de signaux lors du dépassement de camions avec on sans remorque. Etant donné que leamplïficateur à tubes de décharge peut être combiné avec le tube Gomp- teur en une unité de construction, ayant par exemple la forme d'une poignées, on peut disposer séparément et à distance 1instrument indicateur oi-dauts éléments9 sans nécessité d9une longue conduite aboutissant au tube compteur, qui présenterait une capacité considérable et diminuerait le pouvoir sépara'- teur, et porterait préjudice à la rupture de la décharge.
De cette manière 'la
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tube compteur ou une chambre d?ionisation réuni à l'amplificateur pour cons-' tituer une unité peut être fixé à l'arrière du camion ou de la remorque..Lors- que la voiture qui veut dépasser emporte une faible préparation radioactive, dont les radiations sont émises vers l'avant comme avertisseur de dépassement, les radiations atteignent à une distance de 20 m ou moins le tube compteur ou la chambre dionisation et les montages indiqués plus haut permettent l'émis- sion d'un signal dans la cabine du conducteur.
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RE7ENDICATIO.NS .