<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne un tube à décharge du type connu sous le nom de compteur de Geiger-Mûller, servant à déceler un rayonnement de nature corpusculaire et électromagnétique, par exemple des particules alpha, des particules bêta et du rayonnement gamma*
En général, un tube à décharge du genre mentionné ne- lomporte que deux électrodes, à savoir une cathode et une anode t il est rempli d'un gaz.
L'effet est basé sur la multiplication des ions par forma- tion d'avalanches de Townsend et d'effet photo-électrique dans le gaz et à la paroi, après l'infiltration d'une particule dans l'en- ceinte de décharge. Pour la facilité, il sera question ici et dans la suite du mémoire de particules, même lorsqu'il s'agit de déceler
<Desc/Clms Page number 2>
un rayonnement de nature électromagnétique.
Dans la plupart des formes de construction connues de tels tubes compteurs, le système d'électrodes est constitué par une cathode cylindrique creuse et par une anode en forme de fil, disposée dans l'axe du cylindre. Pour améliorer le fonctionnement, en particulier pour réduire le temps mort, on a proposé d'utilisé! dans ces tubes un gaz dit.extincteur, en particulier des hydrocar- bures gazeux, par exemple de l'alcool. Toutefois, par la suite on constaté que l'on peut obtenir des tubes compteurs notablement meilleurs en ajoutant un halogène au remplissage de gaz. C'est ainsi qu'il existe des tubes compteurs dont les remplissages sont constitués par un ou plusieurs des gaz rares et par du chlore, du brome ou de l'iode.
Afin d'assurer aux tubes compteurs certaines autres propriétés, on a également proposé de modifier la forme des électre des. En effet, dans les publications on trouve une suggestion pour donner à la cathode et à l'anode la forme de plaques et les dispo- ser parallèlement dans le tube à décharge. Toutefois, un exposé scientifique consacré à de tels tubes mentionne qu'une telle dispo- s-ition de la cathode et de l'anode ne permet pas d'obtenir un palier dans la courbe qui donne la relation entre la tension de fonctionne- ment du tube et le nombre de particules décelé par unité de temps.
D'autres formes de construction encore n'ont permis-d'obtenir que de légères améliorations. En général, on améliorait l'une des propriétés du tube, mais en même temps d'autres propriétés étaient affectées d'une façon telle que les tubes devenaient inutilisables en pratique.
Dans un tube à décharge conforme à l'invention, on utilise également des électrodes en forme de plaques parallèles, mais les inconvénients inhérents aux tubes compteurs à électrodes en forme de plaques décrits jusqu'à présent sont éliminés en grande partie.
Un tube à décharge conforme à l'invention pour déceler un rayonnement comporte uniquement des électrodes constituées
<Desc/Clms Page number 3>
par des plaques parallèles et est caractérisé en ce que l'enceinte Cens laquelle se produit cette décharge est fermée par une paroi, qui pour une partie est formée par lesdites plaques parallèles et pour le reste par des plaques isolantes, qui sont pratiquement perpendiculaires à la surface des électrodes, alors que l'enceinte ainsi forcée est remplie d'un gaz comportant au moins 0,001% d'ha- logène.
Par "enceinte qui est fermée", il y a lieu d'entendre ici que de 1 enceinte entre les deux électrodes en forme de plaques, il ne peut s'échapper des photons ou des électrons et inversement que les photons et les électrons, formés par les parti- cules à déceler hors de cette enceinte, ne peuvent provoquer de décharge dans l'enceinte. Une très petite ouverture, disposée d'une manière appropriée pour le passage du gaz de remplissage n'est donc pas gênante.
Au cours de l'élaboration de la présente invention, la Demanderesse a constaté que les mauvais résultats obtenus à l'aide de tubes compteurs comportant des électrodes en forme de plaques, @ sont en grande partie dûs au fait que l'enceinte de décharge, c'est-à-dire l'enceinte dans laquelle se déroulent les processus d'ionisation, n'est pas suffisamment délimitée. C'est la raison pour laquelle, conformément à l'invention, on ferme l'enceinte dans laquelle se produit la décharge. En outre, il .est cependant nécessaire que l'enceinte de décharge comporte un remplissage de gaz, constitué par au moins 0,001 % d'halogène. De plus, un. facteur important pour l'obtention d'un bon palier est que le champ électrique, dans lequel se produit la décharge, soit homogène.
Pour cette raison, conformément à l'invention, l'enceinte comprise entre les électrodes en forme de plaques parallèles est fermée par des plaques isolantes, qui sont pratiquement perpen- diculaires à la surface des électrodes en forme'de plaques. Elles sont alors pratiquement parallèles aux lignes de force entre les électrodes et ne troublent donc pratiquement pas le champ.
<Desc/Clms Page number 4>
Par cette combinaison de disposition, on a obtenu un tube compteur dont le palier est généralement meilleur que celui du tube compteur à cathode cylindrique et à anode en forme de fil présentant, pour le reste, les mêmes propriétés.
Il y a lieu de noter encore que, théoriquement,le fonctionnement des tubes compteurs conformes à l'invention n'a pas été expliqué d'une manière rigoureuse. Suivant les conceptions actuelles des phénomènes de décharge, plusieurs points sont en contradiction avec le fait expérimental que l'on obtient de bons paliers.
L'un des avantages les plus importants des tubes à déchar- ge conformes à l'invention est le grand angle solide sous lequel on peut déceler des particules dans le tube à décharge, tandis que .:.' effet zéro est notablement plus petit que dans les tubes compteurs de Geiger-Müller, connus jusqu'à présent.
Il n'est pas nécessaire que les électrodes en forme de plaques,soient planes. Il est vrai qu'une telle forme de réalisation présente, du point de vue de la construction, certains avantages et de plus, pour certaines applications, elle est particulièrement pratique, mais il est également possible de donner aux électrodes une surface incurvée.
De très bons résultats s'obtiennent avec les tubes conformes à l'invention, lorsque leur remplissage de gaz est constitué par un mélange d'halogène et de gaz rare.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exempl non limitatif, fera bien comprendre consent l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le dessin représente une certaine forme de-réalisation de tubes compteurs conformes à l'invention. De plus, il donne le schéma d'un montage de mesure et une courbe de comptage d'un tube déterminé.
EMI4.1
La CIs 1 :;:'cj!j:-2S::rl'C,: h1}j(:J compteur à électrodes eil'- culaires planer
<Desc/Clms Page number 5>
La fig. 2 est une coupe transversale du tube représenté sur la fig. 1.
La fig. 3 est un tube à électrodes annulaires planes.
La fig. 4 est une coupe du tube représenté sur la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe transversale par un tube compteur multiple.
La fig. 6 est une coupe transversale d'un tube compteur comportant une électrode en forme de grille.
La. fig. 7 est le schéma d'un montage de mesure.
La fig. 8 est une courbe de comptage relevée - l'aide du montage représenté sur la fig. 7, sur un tube tel que repré- senté sur les fig. 1 et 2.
Sur la fig. 1, le tube compteur comporte les électrodes circulaires 1 et 2. Entre ces électrodes se trouve une plaque isolante cylindrique 3, qui est fixée hermétiquement dans des rainures ménagées dans les électrodes circulaires 1 et 2, par exemple par cimentage à l'aide d'émail. Les électrodes 1 et 2 comportent des languettes de connexion 4 et 5. Sur l'électrode 1 se trouve en outre le queusot 6, qui, après le remplissage du tube compteur, est fermé hermétiquement. Comme le montre la figure, et plus nettement encore la fig. 2, l'enceinte de décharge est en- tièrement enfermée par les électrodes 1 et 2 et la plaque isolante cylindrique 3. La configuration étant pratiquement symétrique, les électrodes 1 et 2 peuvent être utilisées comme cathode ou comme anode. Eventuellement, un tel tube compteur pourrait donc être utilisé avec une tension alternative.
Comme matière pour les électrodes, on peut choisir les métaux utilisés jusqu'à présent, par exemple le fer au chrome, le cuivre ou le nickel-chrome. Le cylindre isolant 3 peut être par exemple en verre ou en matière céramique. Le rayonnement à déceler peut parvenir dans l'enceinte de décharge tant par l'intermédiaire du cylindre isolant 3; que par les électrodes 1 et 2 pour autant que celles-ci soient appropriée? pour permettre le passage du rayonnement. En particulier, dans ce
<Desc/Clms Page number 6>
dernier cas, le rayonnement peut être décelé sous un très grand angle solide, tandis que l'effet zéro reste petit, ce qui constitue un grand avantage par rapport aux tubes compteurs cylindriques con- nus jusqu'à présent.
Eventuellement, l'une des électrodes 1 et 2, ou les deux,peuvent être remplacées par une mince plaque constituée par du mica, du verre ou de la matière céramique. Afin de rendre cette plaque conductrice, elle peut être garnie intérieurement et/ou extérieurement d'une couche conductrice, par exemple par application par vaporisation d'aluminium, d'or, d'argent, de chrome ou d'oxyde d'étain.
La fig. 3 représente un tube compteur constitué par des électrodes annulai -7 et 8 (voir également la coupe représentée sur la fig. 4). Entre ces électrodes annulaires se trouvent les plaques isolantes cylindriques 9 et 10. Les électrodes 7 et 8 et les plaques isolantes 9. et 10 entourent une enceinte dans laquelle se produit la décharge. L'électrode 7 comporte encore en outre un queusot 11, qui, après le remplissage à l'aide de mélange gazeux, est fermé hermétiquement.. La forme de ce tube conpteur l'approprie particulièrement bien à la mesure de liquide en circulation, chargé de matière radio-active. En effet, on peut faire passer ce liquide dans un tube, qui se trouve dans l'ouvertu- re centrale du tube compteur.
Dans le cas d'emploi de plusieurs de ces tubes compteurs autour d'une tuyauterie que traverse le liquide radio-actif, on peut mesurer, d'une manière très simple, des vites- ses de circulation et éventuellement enregistrer les différences en radio-activité qui se produisent entre les tubes compteurs.
On peut également réaliser un tube compteur de construc- tion identique au tube représenté sur les fige 3 et 4, mais dans lequel les électrodes et la matière isolante sont interverties.
Lorsqu'on donne aux tubes compteurs des fig. 1, 2, 3 et 4 une faible hauteur, on peut facilement empiler un certain nombre de tubes, et réaliser ainsi en quelque sorte un tube compteur
<Desc/Clms Page number 7>
multiple. Toutefois, on peut également réaliser un tube compteur multiple d'une construction telle que l'on obtienne en quelque sorte un montage en série direct d'un certain nombre d'enceintes de décharge. La fig. 5 représente une telle forme de construction.
Sur la fig. 5, le tube compteur est constitué par un certain nombre de cylindres isolants 12 entre lesquels sont fixées, dans des rainures, des électrodes 13, 14, 15, 16, 17, 18 et 19. On forme donc ainsi un certain nombre d'enceintes de décharge fermées entre les électrodes. Le queusot pour le rem- plissage du tube est indiqué par 20. Afin de faire pénétrer le remplissage de gaz dans les enceintes de décharge, on a ménagé dans les électrodes de petits canaux 21. Ces canaux sont très étroits et sont forés obliquement dans les électrodes. De plus, les canaux ménagés dans des électrodes successives ne se trouvent pas en regard l'un de l'autre.
En pratique, on a constaté que ces canaux ne troublent pas le fonctionnement du tube, étant donné que les enceintes de décharge sont pratiquement fermées. Dansle cas d'emploi du tube représenté sur la fig. 5, les électrodes 13, 14, 15, 16, 17, 18 et 19 constituent de manière alternée les cathodes, respectivement les anodes des enceintes de décharge com- prises entre ces électrodes. Le grand avantage inhérent à une telle construction multiple est que toutes les propriétés du tube sont les mêmes que celles d'une seule enceinte de décharge, mais que le pouvoir analyseur est beaucoup plus grand étant donné que six enceintes de décharge individuelles sont montées en série.
La fig. 6 représente un tube à décharge conforme à l'invention, présentant une grande analogie avec la forme de construction représentée sur les fig. 1 et 2. Toutefois, l'élec- trode en forme de plaque 23 comporte un grand nombre de trous 24.
Afin d'obtenir une fermeture hermétique, l'électrode en forme de
7 grille ainsi obtenue est recouverte d'une mince plaque de mica 25.
Pour le reste, la construction est pratiquement la même que celle du tube à décharge représenté sur les fig. 1 et 2. Les trous ména-
<Desc/Clms Page number 8>
gés dans l'électrode 23 permettent de modifier la sensibilité du tube compteur. Il est en effet compréhensible que l'on obtient une grande différence, selon qu'une particule pénètre dans le tube au travers du mica seul ou qu'elle doit encore traverser une parti( de l'électrode 23. On peut obtenir en quelque sorte un effet uni- formisateur et déceler des particules d'énergie très divergente avec une même sensibilité.
Les figures représentent des tubes dans lesquels les électrodes et les parties isolantes constituent en même temps la paroi du tube. Cela n'est cependant pas indispensable. On peut par exemple loger les formes de construction représentées sur les figures dans une ampoule. Toutefois, il faut alors-ménager de très petits canaux pour que le gaz de remplissage puisse pénétrer dans les enceintes comprises entre les électrodes.
Afin d'obtenir une idée exacte des propriétés obtenables à l'aide d'un tube conforme à l'invention, voici une énumération spécifique des dimensions d'un tube d'une construction telle que représentée sur les fig. 1 et 2, sur lequel on a effectué des mesures..
Les électrodes 1 et 2 du tube compteur mesuré étaient en fer au chrome, qui par une oxydation à l'aide d'une décharge par lueur dans l'oxygène, était recouvert d'une couche de trioxyde de chrome. L'épaisseur des électrodes 1 et 2 était de 2 mm, et leur diamètre de 32 mm. La distance entre les électrodes 1 et 2 était de 5 mm. Le cylindre 3, constitué par du verre, était fixé par.de l'émail au verre dans des rainures ménagées dans les électrodes 1 et 2 ; avait une épaisseur de 1,5 mm. L'enceinte de décharge contenait un mélange gazeux, constitué par 99,85% de néon, 0,10% d'argon et 0,05 de brome. La pression totale du gaz était de 10 cm de sercure.
EMI8.1
Ll '- ';-:=.::'':",-:;.:: décrit ci-dessus a été incorporé dans un montage compteur tel que représenté schématiquement sur la fig. 7.
<Desc/Clms Page number 9>
Sur ce schéma, 26 est le tube compteur, 27 une source de tension, à laquelle est connecté un potentiomètre 28. Au cours de la mesure, on a relevé, pour les résistances 29 et 30, respectivement 107 et
106 ohms. Le condensateur 31 transmet les impulsions de courant à mesurer à un appareil d'enregistrement 32. Le condensateur 33 sert à l'uniformisation.
Pendant la mesure, un échantillon émettant des particules bêta et des rayons gamma, fut placé à une distance telle du tube compteur 26 que l'appareil d'enregistrement 32 décelait 100 coups par seconde lorsque la tension d'alimentation du tube compteur était réglée, par le déplacement du contacta la résistance 28, à 600 volts-
En modifiant la tension d'alimentation du tube compteur, on a obtenu la courbe de comptage représentée sur la fig. 5. Celle- ci donne, en abscisses, la tension d'alimentation du tube compteur exprimée en volts et, en ordonnées, le nombre de coups par seconde.
Comme le montre très nettement la figure, cette courbe comporte un très bon palier.