Ensemble détecteur de particules nucléaires Le brevet principal a pour objet un ensemble détecteur de particules nucléaires utilisable pour la localisation de particules fl et de photons y ou X, cet ensemble comprenant une chambre à étincelles présen tant une enceinte occupée par un gaz et dans laquelle sont disposées une anode et une cathode entre les quelles est interposée une grille, ces trois électrodes étant parallèles, des moyens pour établir entre l'anode et la grille une différence de potentiel légèrement infé rieure à la tension disruptive et entre la cathode et la grille une tension de collection des électrons vers l'es pace grille-anode.
La présente invention a pour objet un ensemble détecteur de particules nucléaires tel que défini ci- dessus, caractérisé en ce que le gaz de remplissage de la chambre à étincelles qu'il comporte est un mélange comprenant du xénon et du diéthylamine.
La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'ensemble selon l'invention.
L'ensemble représenté est essentiellement constitué d'une enceinte remplie d'un mélange de gaz rare et de vapeur organique présentant deux espaces géométri ques limités par des électrodes planes et parallèles: un espace de détection défini entre une cathode 2 et une grille 4 où règne' un champ électrique assez faible et où le rayonnement est détecté principalement par effet photoélectrique sur les atomes de gaz et un espace de multiplication électronique entre la grille 4 et une anode 6 où règne un champ électrique élevé.
Grâce à la transparence aux électrons de la grille 4 séparant l'espace de détection de l'espace de multipli cation, une avalanche électronique qui peut se terminer par une étincelle localisée est créée juste au-dessus de la trace ionisée de chaque photoélectron primaire.
L'enceinte étanche du détecteur est constituée par un manchon cylindrique 8 dont l'extrémité supérieure est fermée par une glace transparente 10 et dont l'ex trémité inférieure est constituée par une cathode métal lique mince. Contre cette électrode mince on peut placer par exemple, une plaque 12 percée d'orifices parallèles qui jouent le rôle de collimateur, la plaque pouvant être en plomb ou en acier inoxydable.
Si le détecteur est rempli d'un gaz rare on ne peut obtenir d'images d'une source radioactive, par contre si l'on ajoute une certaine quantité de vapeur orga nique absorbant les rayonnements ultraviolets émis par le gaz, on peut produire des décharges, notamment des étincelles, qui correspondent à l'image de la source, pourvu que la valeur de la tension grille-anode soit judicieusement déterminée.
Quand des photons X ou y sont transmis par le collimateur 12 et atteignent la cathode 2, ils donnent naissance à des électrons primaires ionisants entre cathode et grille. Les électrons secondaires produits traversent la grille 4, et pénètrent dans le champ régnant entre cette électrode et l'anode, champ qui est beaucoup plus intense que celui entre cathode et grille. Dans cet espace de multiplication, les électrons déclen chent un phénomène d'ionisation cumulatif ou avalan ches qui aboutit à la formation d'une étincelle.
Chaque fois qu'une particule est décelée par le détecteur, des molécules de vapeur organique sont détruites mais la production d'étincelles entraîne une destruction beaucoup plus importante de ces molé cules. Il en résulte une limitation de la durée de vie des détecteurs de particules fonctionnant en régime d'étincelles.
On a préconisé également l'application de détec teur à gaz à l'obtention d'images dues à la formation d'avalanches électroniques de façon à éviter notam ment la limitation de la durée de vie des détecteurs à gaz dans le fonctionnement précédemment envisagé. Cette application a déjà fait l'objet du brevet suisse Nr. 466 439 déposé le 16 novembre 1966.
On a déjà utilisé divers mélanges gazeux pour rem plir un tel détecteur à gaz.
Initialement on a employé une atmosphère d'argon-méthane. Ce premier mélange a été remplacé par l'ensemble xénon-méthylal. Un détecteur de parti- cules utilisant ce deuxième mélange présente un pla teau de comptage et permet d'obtenir en régime d'ava lanches des images bien contrastées où l'on distingue aisément les composantes utiles d'images et les compo santes parasites de bruit de fond. La tension de fonc tionnement est relativement élevée.
Le titulaire a constaté que l'obtention d'un plateau de comptage pour une tension de fonctionnement moins grande pouvait être obtenue avec un nouveau mélange, comprenant du xénon et du diéthylamine.
Des conditions d'utilisation satisfaisantes de ce mélange correspondent à des pressions partielles de ces gaz dont la somme est voisine de 760 Torrs (mm de mercure).
Selon le mode de fonctionnement du détecteur, les pressions partielles des gaz utilisés varient, ainsi la pression du diéthylamine est de préférence comprise entre 8 et 50 torrs.
Outre les avantages déjà signalés, la forme du cou rant de décharge en régime d'étincelles ou d'avalan ches permet de perfectionner les circuits électroniques associés au détecteur.
L'utilisation de méthylal à titre de vapeur orga nique conduisait à créer dans l'espace de multiplication un champ de 20 000 volts. cm-1 pour déclencher la for mation d'étincelles. La pression totale du mélange gazeux étant la pression atmosphérique.
On doit utiliser alors des tensions de fonctionne ment élevées ce qui correspond à de grandes énergies stockées sur la capacité grille-anode de l'espace de multiplication.
Cette circonstance a conduit le titulaire à chercher une autre vapeur organique absorbant également les rayons ultraviolets créées par les avalanches mais par ticipant plus efficacement à l'ionisation du mélange, son potentiel d'ionisation devant être inférieur à l'énergie minimale des états métastables du xénon.
Le diéthylamine (C2H5)2NH répond à ces condi tions puisque son potentiel d'ionisation est de 8,02 électrons-volts.
Après de nombreux essais au cours desquels le titulaire s'est efforcée d'obtenir des étincelles localisées ainsi qu'un plateau de comptage, la pression partielle optimale du diéthylamine a été trouvée égale à 40 Torr, la pression de xénon étant 720 Torr dans le cas d'un espace de multiplication de 3,3 mm.
Dans ces conditions le plateau de comptage en régime d'étincelles est obtenu pour un champ élec trique moyen de 13 000 volts cm-1 ce qui représente un progrès sensible par rapport au cas de l'utilisation du méthylal.
On a déjà expliqué que les pressions partielles des composants du mélange gazeux utilisé sont déterminées suivant le mode de fonctionnement et les caractéristi ques géométriques le la chambre.
Tandis que l'étude d'une source en régime d'étin celles (source d'iode 125, par exemple) a été effectuée avec le mélange xénon-diéthylamine, les pressions par tielles des deux gaz étant respectivement 720 Torr et 40 Torr, celle d'une source en régime d'avalanche commandées (source de fer 55, par exemple) a été faite avec les mêmes gaz de remplissage et des pres sions partielles de 750 Torr et 10 Torr.