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DISPOSITIF POUR DECELER DES RAYONNEMENTS.
L'invention concerne un dispositif pour déceler toutes sortes de rayonnements, des particules alpha, des particules bêta et des rayons électromagnétiques de très courte longueur donde, tels que les rayons X et les rayons gamma.
Le dispositif le mieux connu pour déceler la présence desdits genres de rayonnements est le tube compteur dit de Geiger-Müller. Ce compteur peut s'utiliser de plusieurs manières, suivant la tension appliquée à l'anode et la cathode. Dans le cas d'une basse tensipn, le tube fonctionne dans la zone dite proportionnelle et dans le cas d'une tension qui dépasse une limite déterminée, il fonctionne dans la zone dite de Geiger-Müller.
Cette dernière zone offre un sérieux avantage les impulsions excitées sont très fortes, et il leur suffit d'une faible amplification pour actionner un appareil enregistreur ou compteur. Le fonctionnement dans ladite zone présente cependant deux inconvénients;
1. La vitesse de comptage est limitée par suite du temps de rétablissement;
2. la grandeur de l'impulsion est indépendante de l'énergie du rayonnement incident.
Lorsque le dispositif fonctionne dans la zone proportionnelle, les inconvénients mentionnés sous 1 et 2 ne se présentent pas. Cependant, il faut alors se contenter d'une impulsion de très petite valeur, ce qui implique l'utilisation de grands amplificateurs de sorte que le rapport signal souffle est très défavorable.
Dans un troisième type connu de dispositifs déceleurs de rayons, appelé "compteur à scintillations" la lumière excitée dans une matière luminescente par les rayons engendrés dans le compteur, est convertie en impul- sions électriques à l'aide d'une cellule photoélectrique. Ce type de compteurs offre un sérieux avantage s la vitesse de comptage est très grande; et
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en outre, il fournit de grands signaux. Il présente cependant un inconvénient; pour certaines sortes de rayonnement le rendement est assez faible.
L'invention obvie aux inconvénients inhérents aux trois types de dispositifs mentionnés et combine les avantages qu'ils offrent.
Un dispositif conforme à l'invention pour déceler un rayonnement est constitué par la combinaison d'un tube compteur de Geiger-Müller à action proportionnelle qui est muni d'une fenêtre pour le passage des rayons engendrés dans le tube compteur et d'une cellule-photo-électrique qui convertit en impulsions électriques les rayons qui sortent de la fenêtre.
Dans un tube compteur de Geiger-Müller à action proportionnelle, il se produit, outre la décharge qui peut être mesurée dans un circuit connecté à l'anode, un rayonnement dû. à travers phénomènes. L'intensité de ce rayonnement, tout comme celle de l'impulsion mesurée dans le circuit anodique, dépend de l'énergie du rayonnement à déceler. La Demanderesse a constaté que lorsque, dans un dispositif conforme à l'invention, on convertit, au moyen d'une cellule photoélectrique, l'énergie du rayonnement engendré dans le tube compteur de Geiger-Müller en impulsions électriques, on obtient un rendement plus élevé que lors de la mesure dans le circuit anodique du tube compteur. Le tube compteur doit évidemment comporter une fenêtre qui transmet le rayonnement avec un minimum de pertes, et la -cellule photo-électrique doit être sensible au rayonnement transmis.
Comme le tube compteur travaille dans la zone dite proportionnelle, on obtient, de la cellule photoélectrique, des impulsions dont la grandeur est proportionnelle à celle de l'énergie du rayonnement à déceler et de plus, la vitesse de comptage est grande.
De préférence, on agence le dispositif de façon que la cellule photoélectrique se raccorde directement à la fenêtre du tube compteur.
Comme, en général, les impulsions fournies par les cellules photoélectriques ne sont pas suffisamment-intenses pour commander directement un appareil enregistreur ou compteur, suivant une forme de réalisation de l'invention, on utilise une phôtocathode qui fait partie d'un multiplicateur électronique. Ceci offre encore un autre avantage; le rapport signal ; souffle '.de- vient très avantageux, car, comme on le sait, pour une amplification donnée, un multiplicateur électronique, de bonne construction, assure un meilleur rapport signal souffle qu'un amplificateur.
Dans une forme de réalisation particulière du dispositif conforme à l'invention, on fait en sorte que le rayonnement à déceler tombe sur une couche photosensible qui se trouve à l'intérieur du tube compteur; cette couche libère alors des électrons qui provoquent une décharge dans le tube compteur et un rayonnement qui peut être mesuré à l'aide de la cellule photo= électrique qui se trouve devant la fenêtre du tube compteur de Geiger-Müller.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple 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 figo 1 est un croquis d'un dispositif conforme à l'invention, dans lequel la fenêtre servant au passage des rayons engendrés dans le tube compteur se trouve dans le fond d'un cylindre,
La Figo 2 est un croquis d'un dispositif conforme à l'invention dans lequel la fenêtre servant au passage des rayons engendrés dans le tube compteur se trouve dans la surface cylindrique de ce tube.
La Fig. 3 est un croquisd'un dispositif conforme à l'invention, dans lequel tout le tube compteur est en une matière transparente.
Sur la Figo 1, le tube compteur de Geiger-Müller 1 est de construction normale; il comporte un cylindre métallique 4, qui est fermé d'un côté par une pièce isolante 5 dans laquelle se trouve une anode 7 en forme de fil. Entre la paroi 4 qui fait office de cathode et le fil anodique 7, est appliquée une tension telle que le tube compteur travaille dans la zone propor-
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tionnelleo A l'extrémité en regard de la pièce isolante 5, la paroi cylindri- que 4 est fermée par une fenêtre 6, qui transmet le rayonnement engendré dans letube compteur. A cette fenêtre 6 se raccorde le multiplicateur électronique
2, de construction connue.
La fenêtre 11 de ce multiplicateur électronique laisse passer vers la photocathode 12 les rayons engendrés dans le tube compteur et les électrons libérés de cette photocathode sont captés par l'électrode- à émission secondaire 13. L'émission secondaire de cette électrode est alors multipliée par un certain nombre d'autres électrodes à émission secondaire dont l'une est désignée par 14 sur la figure le courant total est finalement pré- levé d'une anode non représentée sur le dessin et est transmis à un appareil enregistreur ou compteur 15. Les tubes 1 et 2 sont assemblés à l'aide du sup- port cylindrique 18.
Les rayons à déceler, tracés en pointillés, sortant d'une source et de rayonnement 17, par exemple des ondes électromagnétiques à petite longueur d'onde, des rayons gamma ou des rayons X, ou bien des particules ste- maires, à savoir des particules alpha ou des particules bêta, pénètrent dans le tube compteur 1 à travers la paroi cylindrique 4 et provoquent, à l'inté- rieur du tube compteur, une série de phénomènes . qui produisent un grand nom- bre de particules chargées électriquement, dont les négatives se dirigent rapidement vers l'anode 7, alors que les positives se dirigent, à une vites- se notablement moindre, vers la cathode 4.
Par suite de ces phénomènes un grand nombre de molécules et/ou d'atomes sont amenés à un niveau énergi- que plus élevé, et rayonnent alors des ondes électromagnétiques ou produi- sent des photons dans la partie visible ultra-violette ou infrarouge du spec- tre Une partie au moins de ce rayonnement ou de ce courant de photons tra- verse la fenêtre 6 du tube 1, la fenêtre 11 du tube 2, et parvient sur la pho- tocathode 12.
De manière connue, on peut utiliser dans le tube compteur de Geu- ger-Müller, des gaz ou des mélanges gazeux, par exemple des halogènes, des gaz rares ou des hydrocarbures.
Dans le dispositif représenté sur la Fig. 2, le compteur de Gei- ger-Müller 20 est constitué par une gaine cylindrique métallique 21, dont une extrémité est fermée par une pièce isolante 22, par exemple en'verre, dans laquelle se trouve le fil anodique 23. Le multiplicateur électronique est indiqué par 24 et la photocathode par 25. Cette photocathode se trouve en regard d'une fenêtre 25 aménagée dans la partie cylindrique du tube compteur; cette fenêtre est en mica, en verre, ou en une autre matière qui transmet bien le rayonnement engendré dans le tube compteur. Afin de ne pas troubler le champ dans le tube compteur, on a disposé au-dessus dé la fenêtre 25a, qui n'est pas conductrice, une grille 26, qui est reliée galvaniquement à la cathode 21.
Le rayonnement provenant de la source 27 et tracé en pointillés pénètre dans le compteur à travers la fenêtre 28, qui ferme le cylindre 21.
Le courant anodique du multiplicateur électronique est transmis vers un appareil enregistreur ou compteur 29
Au lieu de disposer la grille devant la fenêtre 25a, on peut recouvrir cette dernière d'une mince couche métallique qui transmet le rayonnement du tube compteur. Cette couche peut être, par exemple de l'oxyde d'étain conducteur, Afin d'obtenir une certaine concentration du rayonnement dans la direction de la photo-cathode 25, on peut rendre la surface intérieure de la cathode 21 réflectrice soit par polissage, soit par Inapplication d'une couche métallique à réflexion spéculaire, par exemple de l'aluminium ou de l'argent, ce qui peut également s'effectuer lorsque la paroi 21 est en verre.
La Fig. 3 représente un dispositif conforme à invention dans lequel la photocathode ne se trouve pas tout près de la fenêtre qui transmet le rayonnement du tube compteur. En fait, il ne peut être question d'une fenêtre, car la paroi 31 du tube compteur est entièrement transparente; cotte paroi est, par exemple, en verre Sur la face intérieure, le cylindre 31 est recouvert d'une couche métallique conductrice, ou d'une grille 330 A ses extrémités, le cylindre 31 est fermé par des plaques qui transmettent aussi bien que possible le rayonnement engendré dans le tube compteur.
Le rayonnement issu d'une source 34 pénètre dans le tube compteur à travers une fenêtre 32, par exemple en mica ou en verre Le tube compteur est disposé devant un
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miroir 30 par exemple parabolique, qui concentre les rayons engendrés dans le tube compteur sur la photocathode 35 du multiplicateur électronique 36.
Du côté du tube compteur, ce multiplicateur électronique est fermé par une fenêtre 37 qui transmet le rayonnement aussi bien que possible. Les signaux fournis par le multiplicateur électronique sont transnis à un appareil enre- gistreur ou compteur 38.
Bien que les Figs. montrent toutes un tube compteur cylindrique ceci n'Implique nullement que l'invention soit limitée à cette forme de tube.