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DOSIMETRE A COMPTEUR DE GEIGER.
A l'aide de chambres d'ionisation, on peut mesurer quantitative- ment des doses de rayons X et gamma, comprises, entre 10 -6 et environ 10 r/s. Mais déjà pour mesurer des doses inférieures à 10 -4 r/s, il faut des chambres à air de grand volume pour obtenir les courants d'ionisation né- cessaires pour un enregistrement. Ces courants sont mesurés en les écoulant à travers une résistance ohmique de valeur élevée, et en appliquant la ten- sion produite aux bornes de la résistance, par exemple à la grille d'un tube électromètre. Plus le courant d'ionisation est faible, plus la résistance d'écoulement doit être élevée; si cette résistance dépasse environ 10 10 Ohms, les difficultés d'isolement deviennent trop grandes pour des appareils tech- niques.
Des chambres sous pression peuvent élargir l'étendue de la plage de mesure tout au plus d'une puissance de 10; mais elles sont inutilisables si l'on désire mesurer, outre les rayons X et gamma, aussi des rayons bêta sup- posant une mince fenêtre d'entrée pour les rayons.
Des compteurs de Geiger, par contre, ayant une sensibilité beau- coup plus élevée sont susceptibles de mesurer des doses descendant jusqu'à la radioactivité terrestre. Toutefois, ils deviennent défaillants lors du fonctionnement dans leur domaine normal de décharge, dit domaine de Geiger lorsqu'il s'agit de mesurer des intensités de rayonnement supérieures à 10-4 r/s étant donné qu'ils ont un pouvoir de résolution limité.
Or, les problèmes qui se posent notamment pour la défense passi- ve contre les armes atomiques, exigent des indications quantitatives dans une plage de mesure particulièrement étendue.
En effet, il faut pouvoir mesurer des rayonnements ne dépassant que faiblement la radioactivité ,terrestre normale, c'est-à-dire 10@@ r/s, d'une part, et des doses allant jusqu'à 10 r/s, d'autre part. Une telle plage de mesure s'étendant sur 8 puissances de dix ne peut être balayée que
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par un tube détecteur fonctionnant aussi bien dans le domaine proportionnel que dans le domaine de Geiger.
On connaît de tels dispositifs, dans lesquels le courant du compteur est mesuré en utilisant la chute de tension apparais- sant aux bornes d'une résistance ohmique de valeur élevée pour commander'un amplificateur dont la sortie est branchée sur un appareil à aiguille; toute- fois, ces dispositifs ne se prêtent pas à des mesures sur le terrain étant' donné qu'il faut pour celles-ci des modes de réalisation simples, bon marché, portatifs et insensibles au point de vue mécanique, c'est-à-dire des appa- reils à batterie d'une consommation minimum, de préférence exempts d'ampli- ficateurs, de batteries de chauffage complémentaires et d'appareils à ai- guille.
Ces conditions peuvent être remplies en combinant, suivant l'in- vention, la possibilité de faire fonctionner le tube détecteur dans le domai- ne proportionnel et dans le domaine de Geiger, avec la mesure de la valeur - seuil décrite dans le brevet de perf. du 8.10.52, dans lequel un enregistre- ment ne se produit que lorsque la chute de tension aux bornes d'une résis- tance d'écoulement dépasse la tension d'amorçage d'un tube à relaxation.
L'amplificateur est remplacé par un tube à relaxation sans chauf- fage; le dépassement de la valeur seuil'fournissant une mesure quantitative pour la dose active est, par exemple, indiqué par un écouteur, ce qui rend inutile un appareil à aiguille. La puissance nécessaire est minime. D'autre part, il ne faut qu'une seule résistance d'écoulement étant donné que la sen- sibilité du compteur de Geiger et ainsi les valeurs seuils peuvent-être ré- glées uniquement par la modification de la tension du compteur de Geiger.
La fig. 1 montre le schéma de principe : la batterie haute ten- sion 1 fournit, par l'intermédiaire du potentiomètre 2 et de la résistance ohmique de valeur élevée 3, la tension variable pour le compteur de Geiger 4. Le courant du compteur s'écoule à travers la résistance d'écoulement 5 sur laquelle sont branchés en parallèle un condensateur 6 ainsi qu,'un tube à relaxation 7 associéà l'écouteur 8. (Le but de la résistance de réglage 9 indiquée encore à la fig. 1 sera exposé plus loin). Lorsque la chute de tension aux bornes de 5 dépasse la tension d'amorçage du tube à relaxation, un craquement se produit dans l'écouteur.
Le réglage de la tension du compteur de Geiger peut s'effectuer aussi bien à l'aide d'un potentiomètre à gradins qu'à l'aide d'un potentio- mètre à variation progressive, c'est-à-dire qu'on peut choisir une série de valeurs seuils séparées ou établir, à l'aide d'un potentiomètre à variation progressive, n'importe quelle valeur intermédiaire.
L'appareil est encore simplifié en étalonnant la position du potentiomètre en unités de dose. Le potentiomètre remplace alors un appa- reil à aiguille. Etant donné qu'on peut parcourir toute la gamme de fonction- nement du tube détecteur, depuis le domaine proportionnel jusqu'au domaine de Geiger, à l'aide d'un seul potentiomètre ayant une résistance ohmique é- levée, de façon à modifier la sensibilité du compteur de Geiger d'un grand . nombre de puissances de dix, le même potentiomètre suffit pour des mesures intéressant un grand nombre de puissances de dix.
Dans la pratique, on a choisi une plage de 5 puissances de dix (10 -b à 10 -1 r/s). On obtient qua- litativement la plage située en-dessous en supprimant la résistance des va- leurs seuils (charge directe du condensateur par le courant du compteur de Geiger), l'opération d'enclenchement pouvant être accouplée à la rotation du potentiomètre.
Il est avantageux que les mêmes déplacements angulaires de l'é- chelle du potentiomètre entraînent la même variation de sensibilité du comp- teur de Geiger. Ceci est d'abord en contradiction avec la caractéristique habituelle du compteur de Geiger étant donné que celle-ci monte d'abord len- tement dans le domaine proportionnel, puis brusquement à la tension dite d' amorçage, et ensuite de nouveau lentement dans le domaine de Geiger. Dans l'intervalle de transition entre le domaine proportionnel et le domaine de .
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Geiger, déjà de faibles rotations du bouton de potentiomètre suffiraient pour provoquer des variations très grandes de la sensibilité. Dans cette région, les valeurs d'étalonnage pour des doses différentes seraient donc très rapprochées et une lecture précise des valeurs intermédiaires serait impossible.
Pour cette raison, l'invention propose en outre, d'adapter la caractéristique de la résistance du potentiomètre à la caractéristique du compteur de Geiger de telle façon que les mêmes variations de la sensibili- té et ainsi du rayonnement (par exemple 10-5 r/s, 10 -4 r/s, 10 -3 r/s etc. ) correspondent environ à des déplacements angulaires similaires du po- tentiomètre. Par conséquent, la résistance du potentiomètre n'est pas linéai- re mais varie, d'une façon irrégulière, inversement par rapport à la sensi- bilité du compteur de Geiger.
Lors de l'utilisation de compteurs de Geiger à remplissage nor- mal dont la caractéristique est alors très raide dans la région de la ten- sion d'amorçage, une telle caractéristique du potentiomètre ne peut être obtenue que d'une façon très imparfaite, et est difficile à reproduire.
L'invention propose donc en outre d'utiliser des compteurs de Geiger ayant une caractéristique peu raide, dans lesquels la transition entre le domaine proportionnel et le domaine de Geiger a une allure peu raide.
On obtient un ensemble particulièrement facile à manipuler en associant, d'une façon fixe, ce potentiomètre à l'enveloppe du compteur de Geiger, comme représenté fig. 2. Sur la fig. 2, 1 désigne l'enveloppe du compteur de Geiger, 2 un chapeau rotatif s'emboîtant sur l'enveloppe du comp- teur de Geiger et solidaire de l'axe du potentiomètre, ledit chapeau compor- tant des repères 3 sur lesquels sont marquées les valeurs de rayonnement cor- respondantes en r/s. L'enveloppe du compteur de Geiger porte le point de re- père 4 nécessaire pour la lecture. Le câble 5 sert au raccordement du compteur de Geiger à la batterie.
Etant donné que l'indication du compteur de Geiger dépend de la tension de celui-ci, on obtient des indications fausses lors d'un déplacement de la plage de tension du potentiomètre par rapport à la tension du compteur de Geiger (tension d'amorçage), par exemple lors d'une variation de la tension de la batterie ou de la tension d'amorçage (par exemple par une élévation de température).
Il est donc préférable de rendre variable la plage de tension appliquée au potentiomètre, à l'aide d'une résistance de réglage 9 branchée entre la batterie et le potentiomètre, et de déterminer son réglage par rap- port à la tension d'amorçage par l'action des rayons d'un produit d'étalonna- ge sur le compteur de Geiger, c'est-à-dire de régler, avant la mesure du ray- onnement proprement dite, le potentiomètre sur un repère 6 (fig. 2) associé au produit d'étalonnage, et de faire varier la résistance de réglage de tel- le façon que le dispositif de mesure soit juste déclenché par le produit d' étalonnage.
REVENDICATIONS.
1) Dispositif pour la mesure quantitative de la dose de rayons X, gamma et bêta, à l'aide d'un compteur de Geiger, caractérisé en ce que 1' indication ne se produit que lors du dépassement d'une dose déterminée, et que cette valeur seuil peut être réglée en modifiant la tension du tube dé- tecteur dans une plage comprenant le domaine de Geiger et le domaine propor- tionnel de la caractéristique du compteur de Geiger.
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GEIGER COUNTER DOSIMETER.
With the aid of ionization chambers, doses of X and gamma rays, ranging from 10 -6 to about 10 r / s, can be quantitatively measured. But already to measure doses of less than 10 -4 r / s, air chambers of large volume are needed to obtain the ionization currents necessary for a recording. These currents are measured by flowing them through a high ohmic resistance, and by applying the voltage produced across the resistor, for example to the grid of an electrometer tube. The lower the ionization current, the higher the flow resistance should be; if this resistance exceeds about 10 10 Ohms, the insulation difficulties become too great for technical devices.
Pressure chambers can extend the extent of the measuring range to a power of 10 at most; but they are unusable if one wishes to measure, in addition to X-rays and gamma rays, also beta rays supposing a thin entry window for the rays.
Geiger counters, on the other hand, having a much higher sensitivity are capable of measuring doses down to terrestrial radioactivity. However, they fail during operation in their normal discharge range, known as the Geiger domain when it comes to measuring radiation intensities greater than 10-4 r / s since they have limited resolving power. .
However, the problems which arise in particular for passive defense against atomic weapons require quantitative information within a particularly wide range of measurements.
In fact, it is necessary to be able to measure radiation only slightly exceeding radioactivity, normal terrestrial, that is to say 10 @@ r / s, on the one hand, and doses of up to 10 r / s, on the other hand. Such a measuring range extending over 8 powers of ten can only be scanned
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by a detector tube operating in the proportional domain as well as in the Geiger domain.
Such devices are known in which the current of the counter is measured using the voltage drop appearing across a high-value ohmic resistor to drive an amplifier whose output is connected to a needle apparatus; however, these devices do not lend themselves to measurements in the field since they require simple, inexpensive, portable and mechanically insensitive embodiments for them, i.e. ie battery-powered devices with minimum consumption, preferably free of amplifiers, additional heating batteries and needle devices.
These conditions can be fulfilled by combining, according to the invention, the possibility of operating the detector tube in the proportional domain and in the Geiger domain, with the measurement of the threshold value described in the perf patent. . of 8.10.52, in which a recording only occurs when the voltage drop across a flow resistor exceeds the firing voltage of a relaxation tube.
The amplifier is replaced by a relaxation tube without heating; exceeding the threshold value providing a quantitative measurement for the active dose is, for example, indicated by an earpiece, making a needle apparatus unnecessary. The power required is minimal. On the other hand, only one flow resistance is needed since the sensitivity of the Geiger counter and thus the threshold values can be set only by changing the voltage of the Geiger counter.
Fig. 1 shows the block diagram: the high voltage battery 1 supplies, via the potentiometer 2 and the high ohmic resistor 3, the variable voltage for the Geiger counter 4. The counter current flows through the flow resistor 5 to which are connected in parallel a capacitor 6 as well as a relaxation tube 7 associated with the earphone 8. (The purpose of the adjustment resistor 9 indicated again in fig. 1 will be explained further). When the voltage drop across 5 exceeds the trigger voltage of the relaxation tube, a cracking sound occurs in the earphone.
The voltage of the Geiger counter can be adjusted either with the aid of a stepped potentiometer or with a stepless potentiometer, that is to say you can choose a series of separate threshold values or set any intermediate value using a stepless potentiometer.
The apparatus is further simplified by calibrating the position of the potentiometer in dose units. The potentiometer then replaces a needle device. Since we can cover the entire operating range of the detector tube, from the proportional domain to the Geiger domain, using a single potentiometer with a high ohmic resistance, so as to modify the sensitivity of the Geiger counter of a large. number of powers of ten, the same potentiometer is sufficient for measurements involving a large number of powers of ten.
In practice, a range of 5 powers of ten (10 -b to 10 -1 r / s) has been chosen. The range below is obtained qualitatively by eliminating the resistance of the threshold values (direct charge of the capacitor by the current of the Geiger counter), the engagement operation being able to be coupled with the rotation of the potentiometer.
It is advantageous that the same angular displacements of the scale of the potentiometer lead to the same variation in sensitivity of the Geiger counter. This is at first in contradiction with the usual characteristic of the Geiger counter since this first rises slowly in the proportional domain, then sharply to the so-called starting voltage, and then slowly again in the proportional domain. Geiger domain. In the transition interval between the proportional domain and the domain of.
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Geiger, already small rotations of the potentiometer knob would be enough to cause very large variations in sensitivity. In this region, the calibration values for different doses would therefore be very close together and an accurate reading of the intermediate values would be impossible.
For this reason, the invention further proposes to adapt the characteristic of the resistance of the potentiometer to the characteristic of the Geiger counter in such a way that the same variations of the sensitivity and thus of the radiation (for example 10-5 r / s, 10 -4 r / s, 10 -3 r / s etc.) correspond approximately to similar angular displacements of the potentiometer. Therefore, the resistance of the potentiometer is not linear but varies, irregularly, inversely with respect to the sensitivity of the Geiger counter.
When using normal-filled Geiger counters whose characteristic is then very steep in the region of the starting voltage, such characteristic of the potentiometer can only be obtained in a very imperfect way, and is difficult to reproduce.
The invention therefore further proposes to use Geiger counters having a not very steep characteristic, in which the transition between the proportional domain and the Geiger domain has a not very steep shape.
A particularly easy to handle assembly is obtained by associating, in a fixed manner, this potentiometer to the envelope of the Geiger counter, as represented in fig. 2. In fig. 2, 1 designates the casing of the Geiger counter, 2 a rotary cap fitting onto the casing of the Geiger counter and integral with the axis of the potentiometer, said cap comprising reference marks 3 on which are marked the corresponding radiation values in r / s. The Geiger counter envelope has the reference point 4 necessary for the reading. Cable 5 is used to connect the Geiger counter to the battery.
Since the indication of the Geiger counter depends on the voltage of the latter, false indications are obtained when the voltage range of the potentiometer is shifted from the voltage of the Geiger counter (starting voltage ), for example during a variation of the battery voltage or the starting voltage (for example by a rise in temperature).
It is therefore preferable to make the voltage range applied to the potentiometer variable, using an adjustment resistor 9 connected between the battery and the potentiometer, and to determine its adjustment in relation to the starting voltage by the action of the rays of a calibration product on the Geiger counter, that is to say to adjust, before the actual radiation measurement, the potentiometer on a mark 6 (fig. 2 ) associated with the calibration product, and to vary the adjustment resistor such that the measuring device is just triggered by the calibration product.
CLAIMS.
1) Device for the quantitative measurement of the dose of X-rays, gamma and beta, using a Geiger counter, characterized in that the indication only occurs when a determined dose is exceeded, and that this threshold value can be adjusted by changing the voltage of the detector tube within a range including the Geiger domain and the proportional domain of the characteristic of the Geiger counter.