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" PROCEDE ET DISPOSITIF DE CORRECTION POUR APPAREIL DE COMPTAGE
D'IMPULSIONS "
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L'invention est relative à un procédé et à un dispositif de correction des pertes de comptage dans un ensemble comprenant un appareil de mesure délivrant dec impulsions électriques dont le nombre par unité de temps donne une mesure d'une grandeur, et un appareil de comptage ( échelle de comptage) des impulsions, les pertes de,comptage dont question étant dues aux temps de paralysie ou temps morts liés au fonctionnement des dispositifs compris dans l'appareil de mesure. Des problèmes de ce genre se présentent par exemple dans la mesure de la radioactivité d'un échantillon ou-de l'intensité du rayonnement X, lumineux ou autre, frappant un détecteur.
D'autres exemples d'utilisation sont la détermination de la composition d'un gaz utilisé comme gaz de comptage dans un compteur placé à proximité d'une source radioactive d'intensité constante ; l'étude des échantillons par la mesure de la façon dont ils diffusent ou transmettent des particules ou des photos émis par une source radioactive ou lumineuse etc.... Les parties de l'appareil de mesure dont les temps de paralysie sont à l'origine du problème sont par exemple un compteur de Geiger-Müller ou un analyseur dans un appareil de spectrométrie de rayonnement Y .
.
Pour exposer le problème, on considerera par exemple le cas d'un compteur de Geiger-Müller. On sait que lorsqu'un tel compteur a détecté une particule à un instant 0, il est incapable de détecter celles qui se présenteraient entre les instants 0 et #. Le temps # , dit temps de paralysie ou temps mort, est fonction du montage associé au compteur, du taux de comptage, de la structure du compteur, de la nature du gaz de remplissage ( qui peut varier dans certains cas). La mesure du temps # est compliquée , et cela d'autant plus qu'il varie.
On a proposé déjà de rendre ce temps constant, en (quenching unit) associant au compteur de Geiger-Müller un circuit d'étouffement/
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appliquant à son anode une impulsion négative pour une durée , fixée. Dès lors , si N est le'nombre d'impulsions par unité de temps que le compteur d'impulsions enregistrerait si
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était nul, et en appelant NE le nombre d'impulsionsrééllement enregistréés par unité de temps, on peut écrire
EMI3.2
Cette formule n'est applicable toutefois que si N est constant ou varie peu pendant l'intervalle de comptage* S'il n'en était pas ainsi, on serait amené à des calculs compliqués même en se limitant à une première approximation.
On a proposé déjà'd'introduire une correction automatique , en utilisant une installation comprenant un compteur de Geiger-Müller alimentant un compteur d'impulsions et muni d'un circuit d'étouffement, et un chronoscope électrique comprenant une échelle de comptage alimentée par un générateur d'impulsions. Suivant cette proposition , on introduit entre ce générateur d'impulsions et l'échelle du chronographe un circuit porte électronique qui enpêche le passage des impulsions qui s'y présentent pendant la durée des impulsions d'étouffement.
Il est évident que le chronoscope n'indique pas alors le temps réel. Les deux inconvénients du système sont que la correction n'est qu'approchée si le nombre des particules varie dans le temps , et que, si l'on désire enregistrer des variations, dans le temps, du nombre d'impulsions, les cycles de comptage suc- cessifsauront des durées inégales. D'autres méthodes pour faire- des corrections de temps mort ont été proposées , mais sont compliquées at n'ont pas été mises en pratique.
L'invention apporte une solution complète à ces problèmes et le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent d'effectuer les corrections d'une façon exacte, même si les temps de paralysie du détecteur varient et si le nombre
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des impulsions émises par unité de temps varie, - avec conserva- tion du temps réel , ce qui permet de faire des cycles de comptage successifs égaux .
Le procédé de correction suivant l'invention est caractérisé en ce que dans un système pour corriger les pertes de comptage d'impulsions transmises par un appareil de mesure à au moins un compteur d'impulsions ( suivi ou non d'appareils intégrateurs ) et, où , pour chaque impulsion fournie par l'appareil de mesure, le passage des impulsions vers le compteur est interrompu pendant un certain temps, on injecte , en un point du circuit du compteur, des impulsions de fréquence moyenne proportionnelle à la fréquence moyenne des impulsions passant en un point qui reçoit déjà les impulsions injectées, l'injection s'opérant si et seulement si des impulsions ne sont pas admises à passer de l'appareil de mesure au compteur, soit parce qu'on les empêche de prendre naissance, soit parce qu'on en empêche le passage.
Le dispositif de correction suivant l'invention sous sa forme la plus simple, est caractérisé en ce qu'il comprend, monté entre l'appareil de mesure générateur à'impulsions et le compteur d'impulsions, un appareil correcteur comprenant au moins un premier et un deuxième circuit conditionnel , et un circuit conditionnel dispositif de commande de / @ commandé par les impulsions issues de l'appareil de mesure et comprenant deux sorties exclusives dont la première provoque la fermeture du premier circuit conditionnel normalement ouvert et la deuxième l'ouverture du second circuit conditionnel normalement fermé,
le premier circuit conditionnel étant monté dans le trajet direft des impulsions de l'appareil de mesure au compteur et le deuxième circuit conditionnel étant monté dans le trajet des impulsions à injecter dans le compteur d'impulsions.
Une compréhension meilleure de ces particularisas et d'autres de l'invention sera obtenue de la description
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suivante et des schémas annexés dans lesquels :
Fig. 1 est un schéma utile à l'exposé du procédé, et symbolisant les éléments essentiels d'un dispositif suivant l'invention, décrit à titre d'exemple non limitatif.
Fig. 2 est un schéma semblable à celui de la, Fig. l, réalisant l'invention en tenant compte d'une première amélioration de détail.
Fig. 3 est un schéma d'une autre forme de réalisa- tion d'un dispositif suivant l'invention , comportant adjonction de dispositifs accessoires en vue d'une autre amélioration.
Figs. 4,5, 6, sont des schémas d'appareils connus en eux-mêmes et représentés par des, rectangles dans les figures précédentes.
Fig. 7 est un diagramme aidant à la compréhension de la Fig. 3. Figs. 8 à 11 représentent diverses variantes du dispositif. Pour mieux comprendre l'idée inventive , on l'exposera à l'aide du dispositif simple de la Fig. 1 . On y voit en 1 un compteur de Geiger-Müller, en 2 un compteur d'impulsions relié à 1 par l'intermédiaire d'une porte électro- nique ou circuit conditionnel 3 dont le circuit de commande est figuré en 4. Le circuit 4 reçoit de la sortie l' du compteur 1 des impulsions qui provoqueront des ordres transmis par les sorties 4' et 4". La sortie 4' attaque la porte 3.
La sortie 4" attaqua une autre porte 5 dont il sera question plus loin. Les portes 3 et 5 sont ouvertes ou fermées suivant les ordres qu'elles reçoivent de 4'et de 4".Dans le rectangle figurant chaque porte on a inscrit deux lettres , 0 et F.
La lettre inscrite à gauche sur la figure indiqué l'état stable de la porte. La lettre écrite à droite indique l'état instable que prend la porte, pendant une durée # , lorsqu'elle a reçu une impulsion à son circuit d'entrée ( par 4' pour la porte par " pour la porte 5) . La durée 1: dépend des constantes des circuits. Elle est la même pour les portes 4 et 5.
La porte 5 est montée dans un circuit d'injection
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commençant au point 2' , à l'entrée de l'échelle de comptage 2, traversant un dispositif retardateur 6, et se terminant au ,/-point 2" situé en amont du point 2'par rapport à l'échelle 2, les impulsions à injecter dans le circuit du compteur 2 sont prises en un point 2' du circuit du compteur qui reçoit déjà les impulsions injectées.
Afin de dissiper toute obscurité, les figures
4, 5, 6 représentent des schémas, bien connus en soi , des éléments évoqués ci-dessus. La figure 5 ( porte) représente un tube commandé par le conducteur 4' relié à une de ses grilles; le signal d'entrée arrive sur une autre grille par 1' , la sortie prise à l'anode est envoyée en 2".
La figure 4 est un circuit de commande de porte.
L'entrée est en 1' , les sorties en 4' et 4" sur . les anodes.
L'appareil fonctionne comme suit : le compteur
Geiger-Müller 1 fait parvenir par unité de temps à travers la porte 3 N' impulsionsau compteur 2, N'étant inférieur à Nr nombre d'impulsions qu'il devrait fournir si le temps de paralysie ou temps mort #6 de cet appareil était nul.
Pour retrouver à l'entrée 2' du compteur 2, le nombre Nr ,il faut ajouter à N' un nombre d'impulsions supplémentaires N" par unité de temps tel que
N' + N" = Nr
Le terme N'est réglable au moyen de la porte 3, dont le temps mort a été choisi un peu supérieur à # 6
Si l'on appelle X la fraction de l'unité de temps pendant laquelle la porte 3 est fermée , on aura à la sortie de la porte Nr ( 1- X) impulsions.
Le terme N" est réglable par le dispositif d'injection 5. On a vu que cette porte 5 est ouverte pendant le temps où la porte 3 est fermée. Si l'on recueille par unité de temps Nc impulsions à l'entrée 2' du compteur ?, on pourra
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recueillir à la sortie de la porte 5, un nombre d'impulsions
Nc X.
Le nombre total des impulsions recueillies par unité de temps en 2' sera Nc = Nr ( 1-X) + NcX ; on aura donc Nc=Nr.
Il est nécessaire que les impulsions envoyées à la seconde porte aient une répartition statistique vis-à-vis des impulsions commandant la porte. Le rôle du dispositif retardateur 6 est de décaler le train d'impulsions d'un temps suffisamment grand pour que ce caractère statistique soit respecté.
Dans cette première réalisation, le dispositif- retardateur est une mémoire constituée par une bande magnétique lue avec un certain retard. Le retard doit être supérieur à .
On le choisit avantageusement tel que 2 # <D <10 #
Les mémoires à bandes magnétiques sont relativement coûteuses et compliquent la réalisation de l'appareil . Il y a avantage à substituer à un dispositif retardateur basé sur ce principe , une ligne de retard constituée par une succession d'univibrateurs montés en série. Un dispositif de ce genre est montré à la Fig. 6. Le circuit de retard 6A de la figure 6 est un des dept éléments constituants qu'en peut ainsi monter en série pour constituer l'appareil 6. Le rectangle représente un élément univibrateur représenté à la figure 4.
Le défaut d'un tel appareil est qu'une impulsion peut se présenter à l'entrée de la ligne de retard avant que uni #le premier/vibrateur de la ligne 6 ne soit revenu à son état stable . On peut remédier à cet inconvénient en planant les points d'entrée et de sortie du circuit d'injection après la première décade ( 2A) du compteur 2. Ce montage est visible à la figure 2 ( où le compteur 2 est fractionné en 2A et 2B)
Pour éliminer d'autres erreurs, on a perfectionné l'appareil en y adjoignant un ensemble allongeur d'impulsions
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représenté à la Fig. 3 et expliqué à l'aide de la Fig. 7.
. A la figure 7 on a reporté en abscisses les temps et en ordonnées les amplitudes des diverses impulsions. On a avec
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,e,-vu que la porte 3 a,-4-té-cho-lsie-/un temps mort T supérieur à #6. '. Or, .il peut se présenter une impulsion elle que celle en Z. La porte 3 tant alors fermée ne délivrerait aucune impulsion . Hais le détecteur 1 qui est alors en état de fonctionnement présente un temps mort #6 , intervalle qui prend cours en Z. Pendant l'intervalle Y , la porte 3 peut n' recevoir une impulsion, mais le détecteur/en fournit pas : tout se passe comme s'il y avait addition d'un temps mort supplémen- taire.
Pour remédier à ces inconvénients , on a placé en 9, s'alimentant en l', une porte supplémentaire 9 qui donnera passage aux impulsions Z vers une commande de porte 10 agissant sur une porte 7 montée à la suite de la porte 3.
De cette façon la fraction de temps X correspond à l'intervalle de fermeture de la porte 3 augmenté de la correction éventuelle introduite par la porte 7.
Bien entendu, cette fraction de X est introduite aussi dans la chaine de réinjection par une porte 8 placée en parallèle avec la porte 5 est commandée par l'appareil 10.
Si une troisième impulsion se présentait par exemple en W pendant le temps de basculement de la porte 7, elle serait acceptée par la porte 3 pour autant qu'elle soit repenue au repos..
Cependant, suivant une forme de réalisationbeaucoup plus intéressante de l'invention et qui permet d'utiliser en profitant des avantages de l'invention, des équipements déjà existants, on peut donner à un dispositif d'étouffement ( quenching unit) associé àu compteur de Geiger-Müller, une fonction nouvelle, celle de la porte 3 et de la commande 4 du dispositif précédent.
Un di-sppsitif de ce genre est représenté aux figures 8 et 9.
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A la figure 8, on retrouve en 1 le compteur de Geiger-Müller, en 2A, 2B, 2C et 2D etc... les éléments démulti- plicateurs de l'échelle de comptage après le premier desquels se . trouvent les points 2' et 2" de prélèvement et de réinjection des impulsions qui passent par le dispositif retardateur 6 et par la porte 5. La porte 3 est remplacée par le dispositif étouffeur 3'-4' qui n'arrête pas les impulsions comme le faisait la porte 3 ,mais les supprime à l'origine en sorte qu'il s'agit bien là aussi d'un circuit conditionnel.
La figure 9 illustre le principe de fonctionnement du dispositif,comprenant par exemple une lampe double connue; le circuit de ccmmande de porte de la figure 4 ( dont tcus les éléments accessoires ont été suppriméspar simplicité ) à l'entrée 1' de laquelle arrivent les impulsions du compteur, et,par l'intermédiaire de la résistan- ce de charge 1" , la haute tension. Lorsqu'une impulsion est émise par le compteur de Geiger-Müller, la sortie 4" abaisse la tension du point d'entrée l' ce qui produit un blocage du compteur pendant un temps # avec un but analogue à celui qui a été défini peur la porte 3 des montages précédents. La sortie 4" agit comme précédemment pour ouvrir la porte 5.
Aux figures 10 et 11, on représente deux applica- tions de l'invention à un analyseur d'impulsions connu en soi et dont on rappellera qu'il joue le rôle suivant; des impulsions arrivant en 1' d'un détecteur proportionnel 1 sont envoyées suivant leur grandeur dans différents canaux 1,2,3 ....
Chacun des canaux aboutit à une mémoire ou à une échelle dont les éléments sont symbolisés par 2A , 2B, 2C. Dans 13 cas de la figure 10 , la porte 3 est commune à tous les canaux et la li- gne de retard unique est montée dans le circuit de commande des portes 5 individuelles aux divers canaux*
A la figure 11 , il y a une ligne de retard dans chaque circuit de réinjection. Le détail des circuits n'a été figuré que pour le canal 1 mais on conçoit qu'il est le même
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pour les autres canaux.
L'invention a été exposée à l'aide d' un exemple dans lequel figure un compteur de Geiger-Müller. Il est bien entendu que les dispositifs décrits ne le sont qu'à titre dtexampleset que les montages utilisés représentant des formes de réalisation préféres, peuvent recevoir bien- des changements ' ' sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple ou
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que l'appareil-réalisé pratielaement.'comporte partout7Il est nécessaire des amplificateurs ( du type R C ) propres à amener les impulsions aux niveaux et aux signes convenables. De telles dispositions sont bien connues des spécialistes et ne sont donc pas décrites.
REVENDICATIONS.- 1.- Procédé de correction des pertes de comptage d'impulsions transmises par un appareil de mesure à au moins un compteur d'impulsions ( suivi ou non d'appareils intégrateurs ) où , pour chaque impulsion fournie par l'appareil'de mesure, le passage des impulsions vers le compteur est interrompu pendant un certain temps, caractérisé en ce qu'on injecte en un point du circuit du compteur des impulsions de fréquence moyenne proportionnelle à la fréquence moyenne des impulsions panssant en un point du circuit du compteur qui reçoit déjà les impulsions injectées, l'injection s'opérant si et seulement si des impulsions ne sont pas admises à passer de l'appareil de mesure au compteur , soit parce qu'on les empêche de prendre naissance, soit parce qu'on empêche leur-passage.