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DISPOSITIF ELECTROMETRIQUE COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE
EMI1.1
il est d6a connu des 616etrombtres à contact destinée 4 mesurer de faibles chargea électriques libérées dune un détecteur h très haute impédanoe de sortit tel qu'une chambre d'ionisation et constitues ainsi que représenté sur le acharna faisant l'objet de la Fig. 1 des dessins ci-joints.
L'électromètre représenté sur la fig. 1 comporte deux électrodes dont l'une 1 mobile et l'autre 2 fixe, l'électrode fixe étant reliée à l'électrode collectrice 3 de la chambre d'ionisation alors que l'électrode mobile est reliée à l'un des pdles d'une source de tension 4 par l'intermédiaire d'une résistance 5, l'autre extrémité de la source de tension étant reliée à l'enveloppe extérieure 6 de la chanbre d'ionisation. Sous l'effet des rayon- neaente agissant sur la chambre d'ionisation, des iona
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apparaissent entre l'électrode collectrice 3 et l'enveloppe extérieure 6.
Suivant leur signe ces ions sont collectée par l'électrode 3 ou l'enveloppe 6 et contribuent à diminuer la différence de potentiel existant entre l'électrode collectrice et l'enveloppe de la chambre d'ionisation. La différence de potentiel entre l'électrode mobile 1 et l'électrode fixe 2 augmente de telle sorte que la nomme des différences de potentiel existant entre lesdites électrodes fixe 2 et mobile 1 d'une part et l'électrode collectrice 3 et l'enveloppe de la chambre d'ionisation 6 d'@utre part soit toujours égale à la différence de potentiel de la source 4.
Au fur et à mesure que les rayonnements agissent sur la chambre d'ionisation, la différence de potentiel entre l'électrode fixe 2 et l'électrode mobile 1 augmente et pour une certaine quantité de rayonnements ayant agit sur la chambre, cette différence de potentiel est suffisante pour provoquer l'attraction de l'électrode mobile 1 par l'électrode fixe 2 et leur contact. Au contact des deux électrodes 1 - 2 la capacité qu'elles constituent se décharge en donnant une impulsion brève aux bornes de la résistance 5.
Les deux électrodes 1 - 2 étant alors au môme potentiel devraient donc revenir a leur état initial. Ceci n'est toutefois pas le cas puisqu'un courant d'ionisation très faible continue a passer entre les électrodes en contact et maintient l'électrode mobile 1 collée sur l'électrode fixe 2.
Pour obtenir le décollement de l'électrode mobile 1 de sur l'électrode fixe 2 il est nécessaire d'opposer à la force de maintien, une force antagoniste laquelle
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peut notamment être fournie par un aimant permanent. Dans ce dernier cas notamment la sensibilité de l'électromètre est fortement réduite.
La présente invention a notamuent pour but de remédier aux inconvénients précédents et concerne à cet effet un dispositif électromètrique notamment pour la mesure de faibles charges électriques libérées dans un détecteur à très haute impédance de sortie tel que chambre d'ionisation,du type comportant une électrode fixe raccor- dée a l'électrode collectrice du détecteur,
une électrode mobile reliée 4 l'un des pôles d'une source de tension dont l'autre p8le est lui-môme relié à l'enveloppe extérieure du détecteur caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif sensible au déplacement de l'électrode mobile et des moyens pour diminuer la différence de potentiel entre l'électrode fixe et l'électrode mobile dès que le dispositif sensible au déplacement de l'élec- trode mobile a constaté un rapprochement déterminé des deux électrodes.
L'invention s'étend également aux caractéristique - ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles.
Des électromètres suivant l'invention sont représentas a titre d'exemple@non limitatifs sur les dosai ci-joints dans lesquels t
La Fige 2 est une vue schématique de montage d'un premier mode de réalisation de l'électromètre suivant l'invention.
La Fige 3 est une vue schématique de montage d'un second mode de réalisation d'un électromètre suivant l'invention dans lequel le potentiel de l'électrode fixe
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est ramené 4 un potentiel intermédiaire au moyen d'un potentiomètre.
La Fig, 4 est un schéma de montage d'une variante de l'électromètre do la Fig. 3.
La Fig. 5 est un schéma de montage d'un troisième mode de réalisation de l'électromètre suivant l'invention analogue à celui déjà montré sur la Fig. 3 maie dans lequel il est utilisé une source radio-active et un compteur en lieu et place d'une source lumineuse et d'un élément photo-sensible.
La Fig. 6 est un schéma de montage d'un quatrième mode de réalisation de l'électromètre suivant l'invention dans lequel l'électrode mobile ot l'électrode fixe sont shuntées au moyen d'une résistance d'une valeur donnée.
La Fig. 7 est enfin un schéma de montage d'un cinquième mode de réalisation d'un électromètre suivant l'invention, applicable notamment à la mesure dos intensités des rayonnements.
Selon l'invention l'électromètre à contact représenté sur la Fig. 2 est essentiellement destiné à un comptage de doses et coopère avec une chambre d'ionisation soumise aux rayonnements et comprenant une enveloppe extérieure 7 et une électrode collectrice 8. Il est bien évident toutefois que l'électromètre représenté sur la Fig. 2 peut être utilisé avec un autre détecteur à très haute impédance de sortie autre qu'une chambre d'ionisation.
Dans l'utilisation représentée sur la Fig, 2 la différence de potentiel entre l'enveloppe extérieure 7 de la chambre d'ionisation et l'électrode collectrice 8 diminue tandis qu'elle augmonte entre l'électrode fixe 9 et l'électrode
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mobile 10 pondant quo la chambre dionisation est soumise aux rayonnements.
L'électromètre comprend d'autre part un élément photosensible 12 et une source lumineuse 13 disposée de façon telle que la source lumineuse 13 puisse être au moins partiellement masquée par un volet 11 solidaire de l'électrode mobile 10, volet disposé ainsi que montré sur la figure 2 entre la source lumineuse et l'élément photo- sensible. Il convient ici de remarquer toutefois que dans le mode do réalisation de la Fig. 2 comme dans le,% modes de réalisation qui vont suivre il sera parlé soit d'un élément photosensible et d'une source lumineuse soit d'une source radioactive et d'un compteur.
Ces dispositifs pourraient toutefois être remplacés par l'utilisation de n'importe quel phénomène physique et son détecteur disposés de façon k remplir le môme but, à savoir le contrôle d'un relais 14 dont il sera parlé plus loin.
En l'absence de charges entre l'électrode fixa 9 et l'électrode mobile 10, le volet 11 masque l'élément photosensible 12. liés que quelques charges apparaissent entre les électrodes fixe et mobile 9 et 10, l'attraction de l'électrode mobile 10 par l'électrode fixe 9 déplace le volet 11 et, pour un déplacement donné, l'élément photo- sensible 12 (qui peut être notamment muni d'un système optique) reçoit assez de lumière de la source lumineuse 13 pour agir soit directement soit par l'intermédiaire d'un amplificateur sur un relais 14. A ce relais 14 est asservi au moins un contact 15 placé dans un circuit connecté d'une part à l'électrode fixe 9 et d'autre part
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au paie de la source de tension 17 auquel est directement connectée l'électrode mobile 10.
La fermeture de l'inter- rupteur 15 ramène le potentiel de l'électrode 9 à celui de l'électrode 10, toute la tension de la source 17 se retrouvant entre l'enveloppe 7 et l'électrode collectrice 8 de la chambre d'ionisation. L'ensemble est alors ramené à son état initial car dès que les potentiels de l'électro- de mobile 10 et de l'électrode fixe 9 sont égaux, l'électrode mobile 10 s'éloigne de l'électrode fixe 9 et le volet 11 vient masquer à nouveau l'élément photosensible 12. Le relais 14 libère alors l'interrupteur 15.
De préférence et ainsi qu'il est montré sur la Fig. 2 un second interrupteur 16 est également asservi au relais 14, interrupteur 16 permettant d'agir soit sur un dispositif de comptage 18 soit sur un appareil d'alerte ou d'alarme,
Dans le montage du photo électromètre représenté sur les Fig. 3 à 7 l'on a repris les moues références pour identifier les éléments déjà contenus dans le montage de la Fig. 2.
Dans le schéma de la Fig. 3 il est montré comment il est possible de ramener le potentiel de l'électrode fixe 9 à un potentiel intermédiaire entre celui de l'enveloppe extérieure 7 de la chambre d'ionisa- tion et celui de l'électrode mobile 10 ce qui augmenta considérablement la sensibilité de l'appareil. Dans ce but il est utilisé un potentiomètre 19 dont le bobinage est monté en parallèle par rapport a la source de tension 17.
Le potentiel intermédiaire obtenu sur l'électrode fixe 9 est choisi de façon a correspondre à la désexcitation du relais 14.
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Dans certains cas il est souhaitable de réduire la sensibilité de l'appareil et l'on monte alors ainsi que montré en variante sur la Pig. 4, au moins une capacité fixe 20 entre l'électrode fixe 9 et l'électrode mobile 10, capacité fixe qui prélevé une certaine quantité de charges qui sont déchargées lors de la mise en action do l'interrupteur 15 par le relais 14.
Il est également possible dans lo cas où l'on veut obtenir la mise en action d'un dispositif d'alarme, prévoir un contact d'auto-excitation supplémentaire sur relais 14 aux fins de maintenir ladite alarme.
Dans le montage représente sur la Pige , 5 le dispositif sensible aux déplacements de l'électrode mobi 10 est constitué par une source radio-active 21 et un compteur 22, entre lesquels se déplace un écran 23 aolidr de l'électrode mobile 10, Le montage représenté sur la Fig. 5 permet de délivrer des impulsions correspondant à une charge bien déterminée libérée dans la chambre d'ion! sation. Compte tenu du volume do la chambre, ootte charge peut être ramenée à une dose de rayonnement. Chaque impulsion correspond donc à une dose bion définie par cm3 de gaz de la chambre. Toutes les charges libérées s'amassent sur les électrodes 9 et 10, les seules fuite' étant dues à la qualité de l'isolant utilisé.
Le montage représenté sur la Fig. 6 illustre un exemple d'utilisation de l'électromètre à contact dans le cas particulier où l'on ne désire qu'une seule impulsion d'alarme par exemple (cas des détecteurs de criticalité),
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Dans ce mode de réalisation, 4 part les éléments commune déjà décrits plus haut, le montage comprend une résistance de valeur connue 24 connectée entre les électrodes 9 et 10 de l'électromètre, La charge mesurée par l'électromètre correspond au produit de sa capacité par la tension aux bornes de la résistance 24, tension due au passage du courant d'ionisation dans ladite résistance 24. La déviation de l'électrode mobile 10 est donc fonction de la tension aux bornes de la résistance 24 du courant d'ionisation.
En l'absence de rayonnements cette déviation est nulle. La valeur des divers éléments du montage peut être fixée de façon à obtenir un déclen- chement par l'élément photosensible 12 (ou par un compteur de radio-activité), déclenchement correspondant à une valeur bien déterminée de l'intensité de rayonnements au-dessous de laquelle aucune alarme ne sera donnée par un dispositif 25 placé dans le circuit contrôlé par l'interrupteur 16 commandé par le relais 14.
Enfin le montage représenté sur la Fig. 7 illustre un exemple d'application de l'électromètre à la mesure des intensités de rayonnements. Comme dans le cas d'un détecteur de criticalité (fig. 6) l'on introduit une résistance de fuite 24 de forte valeur entre l'électrode fixe 9 et l'électrode mobile 10, En fonction de l'intensité du rayonnement auquel est soumise la chambre d'ionisation 7 - 8 l'électrode mobile dévie plus ou moins.
L'élément photosensible 12 est donc découvert progressivement et à l'aide d'un pont de mesure constitué par l'élément photosensible 12 et les éléments 26, 27 et 28 on peut connaître, par l'appareil de mesure 29 et ce, en
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basse impédance, la position de l'électrode mobile 10 par rapport à l'électrode fixe 9 et par conséquent la tension aux bornes de la résistance 24 due au. psesage du courant d'ionisation dans cette résistance. Dans certains cas, l'on peut désirer obtenir une réponse logarithmique de l'appareil ;on peut alors utiliser un élément photosensible présentant une variation de résistance logarithmique pour la zone éclairée linéairement.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrit': et représentés,
On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention.