Appareil pour la mesure de l'épaisseur de matières en feuilles.
La a présente invention a pour objet un appareil pour la mesure de l'épaisseur de matières en feuilles ainsi que d'enduits ou revêtements.
Elle est utile, entre autres choses, dans la fabrication des rouleaux de papiers, de linoléum, des tôles métalliques et des feuilles en matière plastique ainsi que dans l'application d'enduits et de revêtements, pour contrôler et pour régulariser l'épaisseur de la matière étendue sous une faible épaisseur.
Dans la production de matières en feuilles, il est généralement diffieile. de mesurer l'épaisseur de la feuille en cours de fabrication sans apporter une perturbation à la production et sans endommager la surface de la feuille.
L'appareil conforme à la présente invention apporte une solution à cette difficulté en mesurant l'effet d'atténuation produit par la feuille sur un faisceau de radiations.
Cet appareil est caractérisé en ce qu il comprend deux chambres d'ionisation, dont l'une est disposée pour recevoir des radiations traversant la feuille de matière soumise aux essais, et un instrument indicateur fonctionnant d'une manière différentielle sous l'effet des courants fournis par les chambres.
L'appareil peut être préalablement équilibré pour indiquer le zéro dans des conditions exigées, en réglant l'espace entre les chambres d'ionisation et des sources radioactives séparées, et en interposant au besoin des écrans.
Quand l'appareil sert à régler l'épaisseur de la matière, ou contribue à maintenir une épaisseur constante, l'identité des chambres d'ionisation n'est pas une chose essentielle.
Cependant, dans la forme d'exécution préférée de l'invention, on utilise des chambres d'ionisation identiques, de manière que l'effet des conditions ambiantes communes aux deux chambres soit neutralisé.
La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, le schéma d'une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
L'appareil représenté comprend deux chambres d'ionisation identiques 1, 2 comprenant une enveloppe métallique tubulaire qui constitue une électrode extérieure 3 ; cette en- veloppe présente à nne extrémité une fenêtre ayant sur les radiations employées un effet dé freinage réduit; elle est remplie de gaz et contient une électrode axiale et filiforme 4.
Chaque chambre d'ionisation est disposée près d'une source de radiations, par exemple à la verticale, au-dessus de celle-ci. Des moyens sont prévus pour régler l'intervalle entre la chambre et la source et pour y introduire une feuille de matière. Chaque chambre est enfermée dans un carter métallique 5, imperméable aux radiations et relié électriquement à la terre.
Les éleetrodes extérieures 3 des chambres d'ionisation 1 et 2 sont connectées respectivement aux lignes d'alimentation en eourant con- tinu 20 et 21 qui ont des polarités inverses par rapport à la ligne 22 mise à la terre. Dans le circuit représenté, les lignes 20 et 21 ont respectivement des voltages de + 150 et -150 volts réglés par exemple an moyen d'un-re- dresseur et < d'un réseau de régularisation alimentés à la manière habituelle par un transformateur alimenté lui-même par le secteur.
Les électrodes intérieures 4 des chambres d'ionisation sont reliées entre elles et reliées égalementàl'unedes résistances de chargeéle- vées R1, R2, R3, par l'intermédiaire d'un contact24servant à la vérification du zéro et d'in sélecteur 25 servant au réglage de la sensibilité.
Les valeurs de ces résistances peuvent être respectivement de 101 , 1011, 1012 ohms.
Chacune de ces résistances est mise à la terre à travers une résistance R10.
Les chambres d'ionisation sont ainsi connectées de telle façon que leurs courants de décharge traversent respectivement suivant des sens opposés l'une des résistances de charge R1, R2, R3.
On mesure le courant dans la résistance de charge en incorporant celle-ci connue résistance d'entrée à un circuit d'électromètre comprenant un tube électromètre V1, c'est-à-dire un tube électronique ayant une grande impé dance d'entrée, couplé directement suivant un procédé connu avec un tube amplificateur V2 connecté à la cathode de V1, de manière à établir de part et d'autre de la résistance de charge de cathode R9 un voltage par rapport au sol, qui soit proportionnel au courant passant dans la résistance d'entrée.
Ce voltage par rapport au sol, dans le circuit représenté, est appliqué par l'intermé- diaire d'un interrupteur à retard 26, à un ampèremètre 27, monté en série avec la résistance 1110. Un ampèremètre d'une résistance de 10 000 ohms pouvant indiquer des courants allant jusqu'à 500 micro-ampères dans les deux sens de part et d'autre du zéro convient parfaitement dans le circuit particulier représenté. La résistance R10 sert de résistance de rétroaction négative pour améliorer la linéarité et la stabilité du - circuit suivant un procédé bien connu. Elle- sert également à fournir un voltage appliqué à un enregistreur 28.
Pour produire une feuille d'épaisseur standard, on insère une feuille standard entre l'une des sources radioactives et la chambre d'ionisation correspondante, tandis que l'autre source et l'autre chambre sont disposées de façon que la feuille en cours de fabrication défile entre elles. Les sources sont choisies pour que le courant soit approximativement de 10-9 ampères dans chaque chambre d'ionisation. Il n'est pas nécessaire que les deux sources radioactives aient exactement la même puissance, puisque les courants peuvent être équilibrés, pendant le réglage de l'ins trament, en adoptant un espace convenable entre l'une des chambres et la source correspondante. Le circuit d'électromètre représenté est capable de mesurer des courants pouvant descendre jusqu'à 5 x 10-12 ampères.
Grâce à ce moyen, la différence entre les courants des chambres d'ionisation peut être mesurée à moins de 0,5 9/o près.
Dans les conditions de fonctionnement, l'électromètre est polarisé de façon que l'ampèremètre marque 0 quand la feuille en cours de fabrication a l'épaisseur exigée, c'est-à-dire normalement l'épaisseur standard. Tout écart par rapport à l'épaisseur exigée se traduit par une indication de l'ampèremètre de l'un ou de l'autre côté du zéro, et l'opérateur de la machine a tout simplement à régler la commande d'épaisseur pour ramener l'ampèremètre au zéro. Le voltage de l'ampèremètre peut être utilisé comme voltage d'erreur que l'on applique à un servo-mécanisme capable de régler automatiquement l'épaisseur. L'enregistreur enregistre d'une manière continue les écarts d'épaisseur.
On n peut introduire un condensateur dans le circuit d'entrée de l'électromètre pour régler la constante de temps du fonctionnement de l'instrument. On a trouvé qu'une constante de temps de cinq secondes convenait parfaitement pour éviter les oscillations dues à la texture de la matière, aux bosses, etc., par exemple au dessin gravé sur une feuille de linoléum,
Une source radioactive n'émettant que des rayons fi est appropriée au cas où il s'agit de mesurer l'épaisseur de feuilles de papier ou de matière plastique, de linoléum et d'un grand nombre de matières organiques. Une telle source peut être réalisée par une couche d'un isotope radioactif déposé sur un disque métallique.
L'isotope est choisi suivant le poids par unité de surface de la feuille dont on veut mesurer l'épaisseur; le soufre 35 convient pour des feuilles dont le poids est de l'ordre de 10 milligrammes par cm2, le calcium 45 dans le cas où le poids est de 25 milligrammes par cm2; le thallium 204 convient pour 200 milligrammes par cm2 et le strontium 90 pour 700 milligrammes par cm2.
Quand on veut mesurer l'épaisseur de feuilles métalliques, il faut utiliser des sources de rayons y mous avec une forme appropriée des chambres d'ionisation.
Quelques-uns des avantages de la mise en opposition des chambres d'ionisation sont les suivants:
1" Il est possible d'apprécier des différences de poids par unité de surface de 1 O/o, alors qu'une chambre d'ionisation simple indiquant directement l'épaisseur, peut être su jette à une erreur de 5 à : 10 O/o ou même da- vantage, due au déplacement du zéro et à des changements de sensibilité.
2O Les résistances de grille élevées peuvent subir des variations atteignant 10 9/o quand les conditions de température et d'humidité sont modifiées; puisque les deux courants passent à travers la même résistance, la variation de celle-ci ne produit qu'un effet de se cond ordre sur la précision de l'instrument qui indique les écarts par rapport au zéro, et ne produit aucun effet si l'opérateur maintient le compteur au zéro.
3O Quand on choisit une source de rayons y, il arrive fréquemment qu'un isotope émettant les rayons y mous exigés émette également un rayon y dur dont l'intensité est très peu atténuée par la, feuille à mesurer; l'effet de ce rayon y plus dur est annihilé par l'instrument décrit.
4O Dans le cas où il s'agit de matières contenant des inclusions de titane ou de plomb par exemple, un étalonnage du poids par unité de surface fait avec une autre matière quelconque n'est plus valable; il est alors nécessaire de faire un nouvel étalonnage pour chaque sorte de matière si on emploie un instrument à lecture directe par une seule chambre d'ionisation ; cet inconvénient est évité en utilisant une feuille standard interchangeable.
5 Il est facile de tenir compte des feuilles de renforcement et de toutes matières de support ou de protection que l'on juge utile d'introduire dans l'instrument; on peut équilibrer l'instrument de facon à lui faire mesurer les variations d'épaisseur de l'une d'un certain nombre de couches, par exemple les variations d'épaisseur d'un revêtement.
On peut utiliser l'instrument décrit de différentes façons. Pour contrôler ou régler l'épaisseur d'un revêtement recouvrant une feuille de support, par exemple un revêtement de carbone sur du papier carbone, on fait passer la feuille dépourvue de revêtement entre une chambre et sa source, et la feuille pourvue de son revêtement entre l'autre chambre et l'autre source.
L'épaisseur du revêtement peut être mesurée sous la forme d'un voltage de déséquilibrage; le voltage de dés- équilibrage peut aussi être équilibré par une force électromotrice fixe déterminée en comparant au préalable une feuille standard recouverte de son revêtement et une feuille standard sans revêtement; on peut également obtenir un équilibrage dans l'action des chambres d'ionisation en choisissant convenablement la distance des sources radioactives ou en utilisant des écrans auxiliaires ou encore en employant simultanément ces deux moyens.
On peut, par exemple, disposer une feuille standard et son revêtement contre la feuille mobile sans revêtement en face d'une chambre d'ionisation, et disposer une feuille standard sans revêtement contre la feuille mobile pourvue d'un revêtement, en face de l'autre chambre d'ionisation.