CH406451A

CH406451A - Dispositif électrométrique

Info

Publication number: CH406451A
Application number: CH925063A
Authority: CH
Inventors: Canouna-Cohen Gilbert
Original assignee: Commissariat Energie Atomique
Priority date: 1962-08-08
Filing date: 1963-07-25
Publication date: 1966-01-31
Also published as: LU44211A1; US3436542A; GB1006475A; ES290572A1; FR1338477A

Description

Dispositif électrométrique
I1 est déjà connu des électromètres à contact destinés à mesurer de faibles charges électriques libérées dans un détecteur à très haute impédance de sortie tel qu'une chambre d'ionisation et constitués ainsi que représenté sur le schéma faisant l'objet de la fig. 1 des dessins ci-joints.

L'électromètre représenté sur la fig. 1 comporte deux électrodes dont I'une 1 mobile et l'autre 2 fixe, t'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 pôles 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 chambre d'ionisation.

Sous l'effet des rayonnements agissant sur la chambre d'ionisation, des ions apparaissent entre l'électrode collectrice 3 et l'enveloppe extérieure 6. Suivant leur signe ces ions sont collectés 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 somme 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'autre 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 agi 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 même potentiel devraient donc revenir à leur état initial.

Ceci n'est toutefois pas le cas puisqu'un courant d'ionisation très faible continue à 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 l'électrode fixe 2 il est nécessaire d'opposer à la force de maintien, une force antagoniste laquelle 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 notamment pour but de remédier aux inconvénients précédents et concerne à cet effet un dispositif électrométrique 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 raccordée à l'électrode collectrice du détecteur, une électrode mobile reliée à l'un des pôles d'une source de tension dont l'autre pôle est lui-même 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'électrode mobile a constaté un rapprochement déterminé des deux électrodes.

Des électromètres suivant l'invention sont représentés à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins ci-joints dans lesquels:
la fig. 2 est une vue schématique de montage d'un premier mode de réalisation de l'électromètre suivant l'invention;
la fig. 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'élec- trode fixe est ramené à un potentiel intermédiaire au moyen d'un potentiomètre;
la fig. 4 est un schéma de montage d'une variante de l'électromètre de 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 mais dans lequel il est utilisé une source radio-active et un compteur en lieu et place d'une source lumineuse et d'un élément photosensible;

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 et 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 des intensités des rayonnements.

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. I1 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 augmente entre l'électrode fixe 9 et l'électrode mobile 10 pendant que la chambre d'ionisation 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 1 1 solidaire de l'électrode mobile 10, volet disposé ainsi que montré sur la fig. 2 entre la source lumineuse et l'élément photosensible. I1 convient ici de remarquer toutefois que dans le mode de réalisation de la fig. 2 comme dans les modes de réalisation qui vont suivre il sera parlé soit d'un élément photosensible et d'une source lumineuse soit d'une source radio-active 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 à remplir le même but, à savoir le contrôle d'un relais 14 dont il sera parlé plus loin.

En l'absence de charges entre l'électrode fixe 9 et l'électrode mobile 10, le volet 1 1 masque l'élément photosensible 12. Dès 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 1 1 et, pour un déplacement donné, l'élément photosensible 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 au pôle de la source de tension 17 auquel est directement connectée l'électrode mobile 10.

La fermeture de l'interrupteur 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'électrode mobile 10 et de l'électrode fixe 9 sont égaux, l'électrode mobile 10 s'éloigne de l'électrode fixe 9 et le volet 1 1 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, l'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 mêmes 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'ionisation et celui de l'électrode mobile 10 ce qui augmente considérablement la sensibilité de l'appareil. Dans ce but il est utilisé un potentiomètre 19 dont le bobinage est monté en parallèle par rapport à la source de tension 17. Le potentiel intermédiaire obtenu sur l'électrode fixe 9 est choisi de façon à correspondre à la désexcitation du relais 14.

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 fig. 4, au moins une capacité fixe 20 entre l'électrode fixe 9 et l'électrode mobile 10, capacité fixe qui prélève une certaine quantité de charges qui sont déchargées lors de la mise en action de l'interrupteur 15 par le relais 14.

Il est également possible, dans le cas où l'on veut obtenir la mise en action d'un dispositif d'alarme, de prévoir un contact d'auto-excitation supplémentaire sur le relais 14 aux fins de maintenir ladite alarme.

Dans le montage représenté sur la fig. 5 le dispositif sensible aux déplacements de l'électrode mobile 10 est constitué par une source radio-active 21 et un compteur 22, entre lesquels se déplace un écran 23 solidaire 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'ionisation.

Compte tenu du volume de la chambre, cette charge peut être ramenée à une dose de rayonnement. Chaque impulsion correspond donc à une dose bien définie par cm3 de gaz de la chambre. Toutes les charges libérées s'amassent sur les électrodes 9 et 10, les seules fuites 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).

Dans ce mode de réalisation, à part les éléments communs 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 déclenchement 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 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 passage 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.

Claims

REVENDICATION Dispositif électrométrique 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 raccordée à l'électrode collectrice du détecteur, une électrode mobile reliée à l'un des pôles d'une source de tension dont l'autre pôle est lui-même relié à l'enveloppe extérieure du détecteur, et un dispositif sensible aux déplacements de l'électrode mobile,

caractérisé en ce qu'il comporte un organe solidaire de l'électrode mobile obturant plus ou moins une source de rayonnement faisant partie du dispositif sensible au déplacement de cette électrode ainsi que des moyens pour diminuer la différence de potentiel entre l'électrode fixe et ladite électrode mobile dès que ledit dispositif sensible a constaté un rapprochement prédéterminé de ces électrodes.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif électrométrique suivant la revendication, caractérisé en ce que le dispositif sensible au déplacement de l'électrode mobile est constitué par un élément photosensible et une source lumineuse entre lesquels se déplace un volet solidaire de l'électrode mobile.

2. Dispositif électrométrique suivant la revendication, caractérisé en ce que le dispositif sensible au déplacement de l'électrode mobile est constitué par une source radio-active et un compteur entre lesquels se déplace un écran solidaire de l'électrode mobile.

3. Dispositif électrométrique suivant la revendication, caractérisé en ce que les moyens pour diminuer la différence de potentiel entre l'électrode fixe et l'électrode mobile sont constitués par un relais commandé par un dispositif sensible et contrôlant au moins un interrupteur placé dans un circuit reliant l'électrode fixe à l'électrode mobile.

4. Dispositif électrométrique suivant les revendication, et sous-revendication 3, caractérisé en ce que le relais commandé par le dispositif sensible pilote un deuxième interrupteur fermé (conducteur) lorsque le relais est excité, interrupteur qui est placé dans un circuit de comptage, d'alerte ou d'alarme.

5. Dispositif électrométrique suivant la revendication, caractérisé en ce que le circuit reliant l'électrode fixe au pôle de la source de potentiel à laquelle est reliée l'électrode mobile comprend un potentiomètre permettant de ramener le potentiel de l'électrode fixe à un potentiel comptais entre celui de l'électrode mobile et celui de l'enveloppe du détecteur.

6. Dispositif électrométrique suivant la revendication, caractérisé en ce que l'électrode fixe et l'électrode mobile sont réunies par un circuit comprenant au moins une capacité fixe prélevant une certaine quantité de charges et dont la décharge est assurée par l'interrupteur placé dans le circuit reliant l'électrode fixe au pôle de la source de potentiel à laquelle est reliée l'électrode mobile.

7. Dispositif électrométrique suivant la revendica tion, caractérisé en ce que l'électrode fixe et l'élec trode mobile sont reliées électriquement par une résistance.