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L'invention est relative aux procédés et dispositif a du genre de ceux pour mesurer ou détecter des courants ou tensions très faibles, donc mettant en jeu une puissance électrique minime, comme c'est en particulier le cas pour les procédés et appareils pour la détection de la radioactivité, à l'aide de chambres d'ionisation ou semblables susceptibles, étant mises sous tension et lorsque frappées par un rayonnement, de laisser passer un certain courant, d'intensité réduite, donnant lieu à une mesure.
Elle a pour but surtout de rendre .tels , ces procédés et appareils, qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pra- tique.
Elle consiste, principalement, et plus particulièrement dans le cas où l'on a recours, pour mesurer la radioactivité, à des appareils du genre des chambres d'ionisation ou cellules photoémissives, à mettre en évidence, les courants ou tensions à mesurer, dans un appareil à consomma- tion pratiquement nulle, tel qu'un électromètre.
Elle comprend, mise à mart cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment: une deuxième disposition -- plus spécialement relative aux appa- reils susvisés -- consistant à constituer leur source d'alimentation par un condensateur que l'on recharge lorsque nécessaire, notamment par magné- to et redresseur, - et une troisième disposition -- relative aux appareils du genre de ceux utilisant notamment un électromètre, et plus spécialement combiné avec un condensateur, comme ci-dessus -- consistant à prévoir des moyens pour permettre de vérifier, à chaque instant, l'état de charge de ladite source, ainsi qu'éventuellement l'état de fonctionnement des divers élé- ments de l'appareil.
Elle vis plus particulièrement certains modes d'application (notamment celui pour lequel on l'applique aux appareils détecteurs de radioactivité), ainsi que certains modes de réalisation, desdites disposi- tions ; et elle vise, plus spécialement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les appareils du genre en question comportant applica- tion de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les ensembles ou installations utilisant de sembla- bles appareils.
Et elle pourra, de toute façon ,être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexée, les- quels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les fig. 1 à 3, de ces dessins, sont des schémas d'un appareil détecteur de radioactivité, établi conformément à trois modes de réalisa- tion respectifs de l'invention.
La fig. 4 montre en perspective schématique le bottier d'un tel appareil, selon un mode de réalisation.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple de détecter la radioactivité en un endroit quelcon- que, à l'aide d'un appareil léger, portatif et autonome, on s'y prend com- me suit ou de façon analogue.
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Il convient préalablement de rappeler que la construction d'appa- reils de ce genre soulève quelques difficultés, en ce qui concerne plus spécialement leur alimentation. Si, comme on l'a fait jusqu'à présent, on a recours, pour fournir la puissance électrique nécessaire au fontionne- ment, à des piles ou des accus, on constate qu'il est difficile de résoudre les problèmes d'approvisionnement et de conservation que posent les sources de ce genre, outre que ces dernièr'es sont souvent d'un poids et d'un en- combrement prohibitifs, surtour pour des usages militaires.
Par ailleurs, on a été amené à constater qu'il n'est pas nécessaire, pour ces genres d'appareils, de disposer d'une tension électrique.constante.
C'est ainsi que si l'on utilise, pour détecter les rayonnements de radio- activité, des moyens du genre des chambres d'ionisation, des cellules pho- toémissives avec cristaux scintillants, etc..., moyens qui, associés à une source, fournissent un courant variable avec l'intensité du rayonnement, ce courant est indépendant de la tension de la source, pourvu que ladite ten- sion demeure supérieure à un minimum. Il s'agit d'ailleurs de courants très faibles, puisque, pour une chambre d'ionisation cylindrique, d'un volume de un décimètre cube, le courant de saturation correspondant à une intensi- té de rayonnement gamma de 1 roentgen par heure est de l'ordre de 10-10 ampères.
Partant de cette constatation, on procède de façon telle, confor- mément à l'invention, que la source de tension à appliquer à l'appareil dé- tecteur soit constituée par un condensateur à fort isolement, qui peut être périodiquement rechargé par un générateur d'électricité, par exemple une magnéto ou dynamo, mue par l'opérateur, un système électromagnétique à im- pulsion, etc...
Si l'on fait alors traverser, par le courant à mesurer, une résis- tance de très forte valeur et si l'on mesure la tension aux bornes par un appareil à consommation pratiquement nulle, tel qu'un électromètre à qua- drant, on obtient un ensemble tel que le condensateur susvisé peut se main- tenir chargé très longtemps.
L'ensemble obtenu est donc autonome et l'on peut dire que, dans l'état actuel de la technique, et même pour des intensités radioactives se chiffrant par des centaines de roentgens par heure, un tel appareil n'exige- ra de recharges, par l'opérateur, qu'à des intervalles de temps assez longs, de l'ordre de par exemple une heure ou davantage. En outre, il pourra être léger et peu encombrant.
Pour matérialiser l'invention, on a représenté, sur la fig. 1, le schéma de principe de cette dernière.
L'appareil que montre ce schéma comporte: - une chambre d'ionisation 1, avec son électrode centrale 2, cham- bre alimentée par un condensateur r à fort isolement, d'une capacité par exemple voisine d'un microfarad, et à travers une résistance de charge 3 de quelques milliers de megohms, les bornes de cette résistance étant re- liées à celles d'un électromètre 4, - un système de charge constitué par exemple par une magnéto re- présentée en G par son primaire et son secondaire (donnant par exemple une tension U de l'ordre de 300 volts efficaces), qui coagit avec un dis- positif de cellules redresseuses représentées en 5, 6,pouvant utiliser des redresseurs secs ou des valves (la magnéto fournissant dans ce dernier cas la tension nécessaire au chauffage des valves),
le tout de préférence en combinaison avec un dispositif stabilisateur de tension par exemple à tubes de néon 7,
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- et des moyens interrupteurs pour séparer la partie active de 1' appareil, c'est-à-dire le condensateur #, dudit système précédent, en dehors des périodes de charge, moyens tels qu'un interrupteur à double contact 8 commandé par un relais 9 alimenté par une prise selfique 10 bran- chée sur le courant de charge, étant entendu que ledit système de charge et lesdits moyens interrupteurs pourraient être réalisée de toute autre manière (par exemple, les moyens interrupteurs pourraient être constitués par un commutateur à force contrifuge placé sur la magnéto, ou par un com- mutateur manuel).
Un ensemble du genre de celui de la fig. 1 répond bien au but cherché. La tension U du condensateur F- se maintient longtemps à une valeur convenable au-dessus 1 de la tension critique et n'exige donc que des recher- ges peu fréquentes.
Toutefois, on sait que l'électromètre ordinaire, tel que représen- té sur la fig. 1, présente une assez médiocre sensibilité pour les faibles tensions à mesurer, ce qui, dans le cas présent, pourrait être un incon- vénient.
Il y a donc intérêt, selon une disposition préférée, à appliquer à l'électromètre une tension de référence, par exemple à partir d'un con- densateur auxiliaire C, de manière à réaliser un électromètre à sensibili- té substantiellement constante.
On va donner ci-après, toujours à titre d'exemple, deux modes de réalisation de la disposition précédente, respectivement appliquée à un électromètre homostatique (fig. 2) et à un électromètre hétérostatique (fig. 3).
Selon le mode de réalisation de la fig. 2, on procède comme prévu fig. 1, mais en prévoyant deux condensateurs r et C, avec un système re- dresseur établi en conséquence et comprenant par exemple un pont stabilisa- teur formé de trois résistances R, R', r' et une chaîne de tubes à néon 7 de résistance intérieure r, le tout calculé pour permettre d'obtenir à la fois la charge du condensateur principal r à la tension convenable U1 et celle du condensateur de référence C à une tension appropriée E. Un inter- rupteur de charge 8, du même type que ci-dessus, mais cette fois à trois contacts au moins, est prévu.
Le condensateur de référence C, très fortement isolé (notamment isolé en une matière du genre du "styroflex") a par exemple l'une de ses bornes reliées à l'un des quadrants de l'électromètre 4, et l'autre à la borne de la résistance 3 commune avec le condensateur principal, tandis que l'autre extrémité de ladite résistance est commutée à l'électrode extérieure de la chambre 1, dont l'électrode centrale est reliée à la borne correspon- dante du condensateur principal, d'autres schémas pouvant être prévus.
L'ensemble fonctionne comme suit.
On suppose que cet ensemble est chargé, la tension U du condensateur principal ayant été amenée à une valeur supérieure à la tension oriti- que qui ne dépend que des dimensions de la chambre (tension correspondant au courant de saturation visé plus haut).
En l'absence de tout rayonnement, la tension E du condensateur de référence - tension qui reste constante très longtemps grâce au bon iso- lement -- est appliquée seule à l'électromètre. Son indication se trouve alors au zéro de la graduation (en roentgens par heure).
Des qu'un rayonnement atteint la chambre d'ionisation, il se pro-
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duit dans celle-ci un courant se traduisant par une chute de tension V.
Comme le condensateur C conserve sa charge, cette chute de tension V se retrouve intégralement aux bornes de l'électromètre.
On obtient alors une déviation angulaire en principe proportion- nelle au carré de la différence (E - V) pour la forme circulaire classique des quadrants et de l'aiguille, la forte sensibilité correspondant aux faibles rayonnements.
Mais on peut, tout en conservant une électrode mobile circulaire (ce qui permet un équilibrage facile), tailler le quadrant fixe de l'élec- tromètre de façon à obtenir telle réponse que l'on désire.
Avantageusement, selon une autre disposition s'appliquant d'une façon générale aux appareils dont s'agit, on prévoit en outre des moyens pour permettre de vérifier à chaque instant l'état de charge du ou des condensateurs entrant en jeu, ainsi que l'état de fonctionnement des divers éléments de l'appareil, ces moyens étant notamment agencés de façon qu'ils permettent, par des commutations appropriées, de faire marquer successive- ment par l'électromètre, d'une part, les tensions de charge provenant du générateur d'électricité (magnéto, etc...), et, d'autres part, des indica- tions provenant des condensateurs.
Dans l'application-, de la disposition précédente, au mode de réalisation de la fig. 2, on constitue par exemple lesdits moyens par une résistance auxiliaire 3' susceptible, dans certaines conditions opératoires, de venir court-circuiter le condensateur principal #, , éventuellement à travers la résistance 3, ladite résistance auxiliaire étant notamment inter- posée entre l'une des bornes du condensateur principal et l'électrode exté- rieure de la chambre 1, et étant commandée par un inverseur 11, en particu- lier du type à bouton-poussoir, à deux positions pour lesquelles, ou bien (position normale, bouton lâché) il met hors circuit la résistance 3', ou --bien (position de mesure, bouton appuyé).il la met en circuit, isolant alors la chambre d'ionisation.
Les opérations de vérification seront par,,exemple les suivantes: a) Lorsqu'on actionne le chargeur G sans appuyer sur le-,bouton de l'inverseur 11, la tension de charge aux bornes du condensateur0 se trouve aux bornes de l'électromètre auxquelles elles sont reliées (l'une à travers la résistance 3).
On vérifie ainsi le zéro de l'appareil ainsi que la recharge. Cela est vrai même dans un champ de radiation (la résistance 3 étant en quelque sorte court-circuitée). b) Lorsque l'on actionne le chargeur en appuyant sur le bouton de l'inserseur 11, on opère la charge à travers les résistances 3 et 3', ce qui a pour effet de fournir aux bornes de l'électromètre une tension bien définie, indépendante du condensateur principal(- , car celui-ci ne se décharge qu'extrêmement lentement 1 travers lesdites résistances. c) Si enfin on appuie sur le bouton de l'inverseur 11 sans action- ner le chargeur, on provoque la décharge lente du condensateur principal à travers lesdites résistances, ce qui donne lieu à une nouvelle tension, aux bornes de l'électromètre, tension qui,.
si la charge est suffisante, doit dépasser une certaine valeur, que l'on aura repérée préalablement sur la graduation de l'électromètre.
On voit que par ces diverses mesures a, b,c, on peut vérifier:
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a) si la tension appliquée pendant la charge au condensateur C est toujours correcte et si le zéro de l'électromètre n'a pas varié, b) si la résistance 3 et le couple de rappel de l'électromètre n'ont pas varié, c) s'il est temps de recharger l'ensemble,c'est-à-dire si la tension U1 n'est pas tombée au-dessous de la valeur critique.
Il est à noter que,même si la mesure a ne donne pas de résultat satisfaisant, c'est-à-dire s'il y a déplacement du zéro, on peut encore utiliser l'appareil puisque la déviation est fonction de la quantité (E- V), V dépendant du courant traversant la chambre d'ionisation, sous l'in- fluence du rayonnement incident. Tout se passe comme si le rayonnement était modifié par un rayonnement parasite dont la mesure correspondrait au déplacement du zéro. On peut donc facilement corriger les diverses lec- tures pour tenir compte de ce déplacement.
Les autres avaries doivent au contraire donner lieu à révision de l'appareil.
Suivant le mode de réalisation de la fig. 3, qui va maintenant être décrit encore à titre illustratif, on utilise un électromètre 4 du type hétérostatique, lequel, comme on le sait, est constitué essentielle- ment par au moins deux systèmes de conducteurs fixes F1 et F2 et par au moins un conducteur mobile M.
L'un des deux systèmes fixes, soit F ,est porté à un potentiel fixe E par rapport à M, tandis que la tension à mesurer x est appliquée entre F1 et F . Le déplacement angulaire de M est fonction de cette tension x. Lorsque celle-ci est nulle, ledit déplacement est lui-même nul, quelle que soit la valeur de la tension de référence B.
Dans l'application d'un tel électromètre à l'appareil conforme à l'invention, on applique par exemple aux conducteurs F1 le potentiel de l'une des électrodes de la chambre d'ionisation 1, notamment de l'électro- de externe. Le condensateur à grand isolement C, du genre de celui de la fig. 2 ( et qui est rechargé à partir d'une prise intermédiaire 71 du stabilisateur 7), est interposé ici entre les conducteurs F et le conducteur mobile M, tandis que le condensateur principal r est interposé entre les con- ducteurs F2 et l'autre électrode 2, de la chambre 1. Enfin, la résistance 3 de grande valeur, engendrant la tension x à mesurer, est interposée entre les systèmes de conducteurs fixes F1 et F2.
Un tel ensemble fonctionne de façon analogue à celle déjà décrite plus haut, le courant passant dans la chambre d'ionisation se traduisant par un déplacement angulaire du conducteur mobile M, mais il paraît présen- ter certains avantages par rapport à celui de la fig. 2.
En effet, si l'appareil n'est soumis à aucun rayonnement, on est sûr que le conducteur mobile M, ne subit aucun déplacement, quelle que soit la valeur de la tension de référence E. L'appareil étant supposé chargé de façon intermittente, on doit admettre que cette tension de référence subit de légères variations par pertes propres du condensateur C et du fait que, pendant les périodes où l'appareil est soumis à un rayonnement, ce condensateur fournit le léger courant d'ionisation qui passe dans 1' électromètre, en raison de la présence inévitable d'air à l'intérieur de cet instrument. Ce montage est donc à zéro bien fixe, alors que le montage précédemment décrit admettait par construction une dérive du zéro dans le temps.
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L'inconvénient est que le déplacement de l'aiguille pour une in- tensité de rayonnement donné dépend de la tension E à laquelle il est le plus souvent grossièrement proportionnel. Cependant, si la variation de la tension E n'est que de quelques pour cent, les mesures ne seront pas sérieusement perturbées, cette précision étant largement suffisante dans la plupart des cas.
Il est évident qu'en donnant aux conducteurs fixes et mobiles des formes appropriées, on peut obtenir une échelle de lecture linéaire, ou à forme logarithmique, ou de tout autre type que l'on voudrait réaliser.
Ici encore, on peut prévoir tous moyens de vérification de l'état de fonctionnement de l'appareil, moyens qui consisteront par exemple sim- plement en une résistance auxiliaire 3" propre à venir court-circuiter, lors des vérifications, la résistance 3, cela à l'aide d'un interrupteur 12.
Cette résistance 3" étant de résistance relativement faible, de façon que les intensités de rayonnement les plus élevées susceptibles d' être envisagées ne provoquent, en la traversant, qu'une chute de tension négligeable, on peut par exemple exécuter les vérifications de la façon suivante :
En ce qui concerne d'abord la vérification des tensions de charge, on peut par exemple, ayant fermé le contact 12, actionner le chargeur, ce qui a pour effet d'appliquer au système de conducteurs F , par rapport au système de conducteurs F1, une tension qui est une fraction donnés de la tension normalement appliquée sur le condensateur r .
Ce fractionnement résultera par exemple de l'intervention d'un pont de résistances dont une branche est constituée par la résistance d'appoint 3" introduite par la fermeture du contact 12 et dont l'autre branche est formée par une résis- tance 3''' de valeur du même ordre que la résistance 3". Si la tension ain- si introduite et celle appliquée au condensateur C ont les valeurs correctes désirées, le déplacement du conducteur mobile M présente une valeur qui est caractéristique du bon fonctionnement de l'appareil.
Il est à noter que la résistance 3''', en raison de sa faible va- leur par rapport à la résistance 3, n'empêche pas que, lorsque le contact 12 est ouvert et que l'on actionne la magneto, on retrouve aux bornes du condensateur # la pleine tension de charge du générateur G.
Il peut être intéressant, selon encore une autre disposition de 1' invention, de prévoir des moyens pour modifier la sensibilité à volonté, ces moyens consistant à prévoir, pour coagir avec la chambre d'ionisation, au moins deux résistances élevées 3 et 3 , de valeurs différentes et commutables l'une ou l'autre à volonté, à l'aide l'un inverseur 13. Cette dis- position est visible, sur le dessin, tant sur la fig. 2 que sur la fig. 3.
Bien entendu, l'électromètre à utiliser peut être de tout type ap- proprié, par exemple à quadrants, à aiguille, à fibre, etc..., et comporter une suspension à pivot, à fil de torsion, etc...
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir un appreil de détection se présentant sous forme d'un boîtier 14, de forme quelconque, avec les divers organes aisément accessibles, c'est-à-dire manivelle 15 pour la manoeuvre du chargeur, inverseurs ou in- terrupteurs 11, 13 (ou 12, 13), le quadrant étant visible en 16 (fig. 4).
Un tel ensemble présente de nombreux avantages par rapport aux procédés et appareils du genre en question déjà existants, notamment:
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- celui de prêter à un faible encombrement et un faible poids, - celui, en conséquence, d'être aisément portatif, - celui, surtout, d'être complètement autonome, puisqu'il suffit de recharger de temps en temps le ou les condensateurs, à l'aide du chargeur, - et celui encore de présenter une grande souplesse d'utilisation, en étant susceptible par exemple de mesurer des rayonnements entre 0,1 et
500 roentgens par heure.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'applica- tion, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, tou- tes les variantes.
REVENDICATIONS.
1. Appareil du genre de ceux pour détecter la radioactivité uti- lisant des dispositifs du genre des chambres d'ionisation, caractérisé par le fait que les courants ou tensions à mesurer sont mis en évidence dans un appareil à consommation pratiquement nulle, de préférence un électro- mètre mesurant la chute de tension produite par le courant d'ionisation aux bornes d'une résistance de très forte valeur.