CH631814A5

CH631814A5 - Compteur a scintillations.

Info

Publication number: CH631814A5
Application number: CH837879A
Authority: CH
Inventors: James F Johnson
Original assignee: Packard Instrument Co Inc
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1982-08-31
Also published as: SE432158B; US4220855A; SE7908027L; JPS6022309B2; DE2939311A1; JPS5548673A

Description

L'invention concerne un compteur à scintillations plus particulièrement, un obturateur de lumière rotatif destiné à la chambre de comptage blindée d'un compteur à scintillations.

Dans un compteur à scintillations de type courant, plusieurs fioles d'échantillons, contenant des échantillons radioactifs dans un scintillateur liquide, sont transférées, une à la fois, dans une chambre de comptage blindée, où des éclairs lumineux ou scintillations produits par l'échantillon peuvent être exactement détectés par des tubes photomultiplicateurs ou autres moyens de détection. Pour obtenir un comptage précis des scintillations lumineuses, et par conséquent des cas de désintégration radioactive, il est important que la chambre de comptage soit étanche à la lumière, bien que cette chambre doive aussi être ouverte et fermée de façon répétée, afin de permettre l'admission et la 5 sortie des fioles d'échantillons. Il est également important que chaque fiole qui pénètre dans la chambre de comptage soit alignée par rapport à un réflecteur à l'intérieur de cette chambre, de façon que des scintillations émises par tous les côtés de l'échantillon soient réfléchies sur les tubes photomultiplicateurs, io afin de rendre maximale l'efficacité du comptage.

Des compteurs à scintillations de types connus ont utilisé différents moyens permettant de supprimer la lumière ambiante dans leurs chambres de comptage. Par exemple, le brevet des Etats Unis d'Amérique No 3 270 202, au nom de Long et au-15 très, décrit un écran pour échantillon, qui descend sur chaque fiole pendant que celle-ci est élevée dans une chambre de comptage. L'ensemble du mécanisme (écran, élévateur et chambre de comptage) est contenu dans un tiroir étanche à la lumière. Le brevet des Etats Unis d'Amérique No 3 163 756, au nom de 20 Meeder et autres, décrit un élévateur qui est encastré dans un manchon, pour empêcher que la lumière pénètre par une extrémité de la cage de l'élévateur, cependant qu'un obturateur animé d'un mouvement alternatif empêche la lumière d'entrer par l'autre extrémité de la cage de l'élévateur lorsque les fioles 25 sont introduites dans la chambre de comptage. _

L'invention a principalement pour but de fournir un compteur à scintillations muni d'un dispositif obturateur de lumière qui soit efficace en supprimant la lumière ambiante de la chambre de comptage du compteur tout en permettant l'entrée et la 30 sortie des fioles d'échantillons, ce dispositif étant par ailleurs extrêmement simple et économique à fabriquer, à assembler et à entretenir.

Le compteur à scintillations comprend un élément annulaire ou obturateur annulaire qui permet le passage d'une fiole d'é-35 chantillon dans la chambre de comptage, à travers une ouverture, et qui, après rotation, recouvre cette ouverture ambiante par un bouclier ou couvercle, de façon à empêcher la lumière ambiante de pénétrer dans la chambre de comptage durant l'analyse de l'échantillon.

« L'obturateur rotatif peut être formé d'un matériau de protection contre les radiations, et entourant étroitement la fiole d'échantillon dans la chambre de comptage, afin d'accroître la protection de l'échantillon contre les radiations ambiantes durant le processus de comptage, et d'accroître également la pro-« tection de toute source étalon émettrice gamma lorsqu'elle se trouve dans la chambre de comptage.

Le dispositif rotatif obturateur de lumière peut être agencé pour commander avec précision le positionnement, à la fois, des fioles d'échantillons et de l'obturateur annulaire. On peut obte-50 nir un positionnement précis de la fiole d'échantillon par rapport au réflecteur dans la chambre de comptage, de façon que le nombre maximum de scintillations provenant de l'échantillon soit détecté par les photomultiplicateurs ou autres moyens de détection.

55 L'invention a pour objet un compteur à scintillations conforme à la revendication 1.

Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

60 Sur ce dessin:

Figure 1 est ime vue de face, en élévation, d'un compteur à scintillations monté sur une table de travail, et comprenant un obturateur de lumière rotatif selon l'invention;

Figure 2 est une vue de côté en élévation, du compteur à 65 scintillations représenté à la figure 1 ;

Figure 3 est ime vue en élévation, à échelle agrandie, en coupe selon 3-3 de la figure 1, l'élévateur étant en position abaissée, et l'obutrateur étant dans sa position d'ouverture ;

3

631814

Figure 4 est une vue en coupe selon 4—4 de la figure 3, illustrant une variante d'obturateur de lumière du type à pince, dans sa position d'ouverture, à l'extrémité inférieure du tube d'entrée;

Figure 5 est une vue en coupe identique à la figure 4, mais avec l'obturateur du type à pince dans sa position de fermeture ;

Figure 6 est une vue de détail en coupe de la figure 3, mais avec l'élévateur en position soulevée et l'obturateur en position d'ouverture;

Figure 7 est une vue identique à la figure 6, mais avec l'obturateur en position fermée ;

Figure 8 est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon

8-8 de la figure 6 ;

Figure 9 est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon

9-9 de la figure 7 ;

Figure 10 est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon

10-10 de la figure 3, et

Figure 11 est une vue, en perspective éclatée, de l'obturateur rotatif, avec ses moyens d'entraînement, ainsi que le réflecteur interne.

Un compteur à scintillations 10 monté sur une table de travail, représenté aux figures 1 et 2, présente un étage 12 supportant des rangées de cassettes 14, chacune d'elles portant une série de fioles 16 contenant des échantillons radiocatifs. Les cassettes étant distribuées à intervalles réguliers le long du bord arrière, de l'étage 12, un élévateur 21 soulève les fioles 16, une à la fois, et les monte dans une chambre de comptage 20 où s'effectue le comptage à scintillations proprement dit. Une fois que chaque échantillon est compté, l'élévateur 21 le remet en place dans la cassette 14.

Comme on le voit plus clairement à la figure 3, chaque cassette 14 est disposée à intervalles réguliers le long du pla-teau-support, de manière à positionner les fioles successives 16 directement au-dessus de l'élévateur 21. L'élévateur 21 comprend un support 22 qui se déplace vers le haut, de manière à amener la fiole 16 dans un tube d'entrée 23, puis dans la chambre de comptage 20. Le fonctionnement du support de l'élévateur 22 est commandé par un moteur 24 entraînant une poulie 25 fixée à une extrémité d'un ressort héliocoïdal 26. Le mécanisme de l'élévateur ne fait pas partie de l'invention et est décrit plus en détail dans la demande de brevet No 779 367, au nom de l'inventeur, déposée le 21 mars 1977, sous le titre «Mécanisme de centrage pour élément déplaçable à l'intérieur d'un passage de largeur variable»^

La chambre de comptage 20 comprend un logement 30 protégeant des radiations, formant une cavité cylindrique interne 31, avec deux tubes photomultiplicateurs 32 et 33 montés à ses extrémités opposées. La cavité cylindrique 31 présente un réflecteur bidirectionnel 34, monté à l'intérieur, et assurant la réflexion des scintillations lumineuses provenant de l'échantillon sur les tubes photomultiplicateurs. Le réflecteur forme également des zones de guidage intérieures 35 et 36 délimitant l'emplacement de la fiole d'échantillon durant le processus de comptage. Une ouverture 37 prévue au fond de la cavité 31, assure la communication avec la tube d'entrée 23, pour l'admission d'une fiole d'échantillon 16 dans la chambre de comptage 20.

La chambre de comptage est munie d'un obturateur de lumière perfectionné, comprenant un obturateur annulaire monté dans le logement blindé, en rotation à partir d'une position d'ouverture vers une position de fermeture, cet obturateur annulaire présentant une ouverture venant en alignement avec l'ouverture dans le logement, dans la position ouverte, permettant ainsi l'introduction de la fiole d'échantillon dans la chambre de comptage, et une portion formant bouclier, adjacente à l'ouverture, assurant le recouvrement de l'ouverture dans le logement lorsque l'obturateur annulaire est entraîné en rotation vers la position de fermeture. Un obturateur annulaire 40 est donc prévu dans la cavité de la chambre de comptage 20 entourant le réflecteur 34, les extrémités de l'obturateur 40 s'étendant dans des rainures correspondantes formées dans les parois d'extrémité de la cavité 31 (figures 8 et 9). Comme on le voit plus 5 clairement aux figures 3 et 6-9, l'obturateur annulaire 40 est monté sur des galets 41 positionnés dans le logement 30, de manière à permettre le déplacement en rotation de cet obturateur à l'intérieur de la cavité 31. Des moyens d'entraînement à friction 42, comprenant un moteur 43, une paire d'engrenages io coniques 44a, 44b et des roues d'entraînement 45 à anneau torique, sont prévus pour assurer la rotation de l'obturateur annulaire 40 sur un arc d'environ 90 °, entre une position d'ouverture (comme représentée aux figures 6 et 8) et une position de fermeture (comme représentée aux figures 7 et 9). 15 L'obturateur annulaire 40 comprend une ouverture 39 qui, lorsque l'obturateur est en position ouverte, est alignée avec l'ouverture 37 de la cavité cylindrique interne 31 et avec les zones de guidage 35,36 du réflecteur 34 (figure 3). L'obturateur annulaire 40 comprend également un bouclier 46 qui, lors-20 que l'obturateur est en position fermée, recouvre l'ouverture 37 de la cavité 31, afin d'empêcher le passage de la lumière traversant le tube d'entrée 23. Une rainure 47 prévue dans l'obturateur 40 permet l'accès, dans la chambre de comptage, d'un tube 48 délivrant une pastille de radium ou d'un autre matériau 25 émetteur gamma dans ladite chambre, pour l'étalonnage automatique.

L'obturateur annulaire 40 est de préférence constitué par un matériau de protection contre les radiations, tel que le laiton, et entoure étroitement l'emplacement d'une fiole d'échantillon 30 dans la chambre de comptage, de manière à renforcer la protection procurée par le logement 30. Le but de cette protection est non seulement d'empêcher le rayonnement ambiant d'affecter le comptage, mais également d'empêcher les rayons gamme de s'échapper de la chambre de comptage lorsque la pastille de 35 radium se trouve dans cette chambre. Du fait que l'obturateur annulaire 40 se trouve à proximité immédiate de la fiole d'échantillon dans la chambre de comptage, la protection fournie par le matériau de l'obturateur est hautement efficace.

Afin d'engager le fond de la fiole 16 et de la monter par le 40 support 22 de l'élévateur, lorsque l'obturateur se déplace de la position d'ouverture (figure 6) vers la position de fermeture (figure 7), l'obturateur 40 comprend également, comme éléments du bouclier, une came ou zone de localisation 49 (voir figures 6 et 7). Conjointement avec la came 49, les zones de 45 guidage 35,36 du réflecteur 34 positionnent avec précision la fiole d'échantillon par rapport au réflecteur lui-même, afin d'obtenir un effet maximum du réflecteur. En outre, du fait que la came 49 et les zones de guidage 35,36 positionnent la fiole avec précision, le déplacement vertical du support 22 de l'éléva-50 teur n'est pas aussi critique qu'il pourrait l'être autrement.

IÌ apparaît donc qu' à l'exception du mécanisme d'entraînement, l'obturateur de lumière rotatif n'a qu'une seule pièce en déplacement, à savoir, l'obturateur annulaire 40. Il en résulte que l'obturateur rotatif est d'une fabrication, d'un montage et 55 d'un entretien simples et économiques, et fournit de plus une obturation à la lumière extrêmement efficace, tout en renforçant en même temps efficacement la protection contre les radiations.

La commande du mouvement rotatif de l'obturateur annulaire 40 s'effectue au moyen de deux interrupteurs de fin de 60 course 50 et 51 (figures 8,9 et 11), dont les éléments de commande coopèrent avec la surface extérieure de l'obturateur 40 par l'intermédiaire d'une paire d'évidements 52 et 53 permettant aux commandes de progresser lorsqu'elles sont en correspondance avec lesdits évidements. Les interrupteurs 50 et 51 65 mettent en circuit et hors circuit le moteur 43 d'entraînement de l'obturateur en des directions opposées, de façon que l'obturateur 40 soit déplacé alternativement entre ses positions d'ouverture et de fermeture. En particulier, lorsque l'élément de com-

631814

4

mande de l'interrupteur de fin de course 50 s'engage dans l'évi- lève la fiole d'échantillon 16 à travers l'ouverture 37 pour l'ame-dement 52, l'obturateur est en position d'ouverture (figure 8). ner dans la chambre de comptage 20. L'élévateur est alors D'autre part, lorsque l'élément de commande de l'interrupteur stoppé et le moteur 43 est actionné pour faire tourner l'obtura-de fin de course 51 s'engage dans l'évidement 53, l'obturateur teur annulaire 40 (dans le sens des aiguilles d'une montre, en est en position de fermeture (figure 9). Les deux interrupteurs 5 regardant les figures 3,6 et 7) vers sa position de fermeture, 50 et 51 fournissent une indication continue de la position de amenant la fiole d'échantillon exactement dans la position vou-l'anneau de l'obturateur, à savoir, s'il est ouvert, ou fermé, ou lue de comptage lorsque l'obturateur se ferme. Lorsque l'obtu-s'il se trouve dans une position intermédiaire, lorsque les deux rateur annulaire 40 a tourné vers sa position de fermeture (fi-interrupteurs chevauchent la surface de cet anneau, leurs élé- gure 7), l'élément de commande de l'interrupteur de fin de ments de commande étant escamotés. 10 course 51 se déplace dans l'évidement 53 et met le moteur 43

Afin d'empêcher toute pénétration de lumière par l'extré- hors circuit. L'échantillon est alors «compté», après quoi le mo-mité inférieure du tube d'entrée 23 lorsque l'obturateur 40 est teur 43 est remis en marche pour entraîner l'obturateur annu-ouvert, un obturateur du type à pince 60 est avantageusement laire 40 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, en prévu à l'extrémité inférieure de ce tube 23. Cet obturateur 60 regardant les figures 3,6 et 7, jusqu'à ce que l'obturateur at-n'est habituellement nécessaire qu'en cas d'utilisation d'un tube 15 teigne sa position d'ouverture, où l'élément de commande de d'entrée 23 de diamètre relativement grand, du fait que l'extré- l'interrupteur 50 se déplace dans l'évidement 52 et met de nou-mité inférieure dudit tube 23 n'est pas exposée à la plupart des veau hors circuit le moteur 43. Lorsque l'obturateur annulaire sources de lumière ambiante se trouvant généralement au-des- 40 tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, la sus, telles que sources de lumière au plafond ou analogues. came 49 passe en-dessous de la fiole 16 et s'en éloigne, permet-

Comme on peut le voir aus figures 4 et 5, l'obturateur de lu- 20 tant à cette fiole de revenir se placer sur le support 22 de l'éléva-mière 60 représenté comprend des mâchoires granies 61 et 62, teur.

montées pivotantes à leurs extrémités, respectivement 63, et 64. A l'ouverture de l'obturateur annulaire 40, l'élévateur LTn ressort de rappel 65 est prévu pour ramener les mâchoires amorce sa descente, abaissant la fiole d'échantillon à l'extérieur en position de fermeture, position dans laquelle des encoches de la chambre de comptage 20, à travers les ouvertures 50 et 37 garnies 66 et 67 forment une ouverture circulaire suffisamment 25 et dans le tube d'entrée 23. Dès que la fiole est dégagée de grande pour permettre le passage du support 22 de l'élévateur et l'obturateur annulaire 40, le moteur 43 est remis en marche du ressort 26. Les surfaces à revêtement amortisseur, tel que pour ramener l'obturateur annulaire 40 vers sa position de fer-feutre par exemple, des encoches 66 et 67, frottent légèrement meture. Avant que le dessus du support 22 atteigne l'obturateur contre la surface du support 22 de l'élévateur et contre le ressort à pince 60, mais après que l'obturateur annulaire 40 soit fermé, 26, lorsque ces éléments passent au travers de l'ouverture, four- 30 les mâchoires 61 et 62 sont ouvertes pour permettre à la fiole nissant ainsi l'obturation voulue à la lumière. d'échantillon de passer au travers de celles-ci. Dans ce cas égale-

L'ouverture et la fermeture des mâchoires 61 et 62 sont ment, l'élévateur peut être stoppé momentanément avec la fiole commandées par une came 68, entraînée en rotation par un d'échantillon dans le tube d'entrée 23, afin que l'obturateur moteur, et coopérant avec des suiveurs de came 69 et 70 prévus annulaire 40 ait le temps de se fermer avant que les mâchoires sur les mâchoires respectives. Des interrupteurs de fin de course 3î 61 et 62 soient fermées.

71 et 72 permettent de détecter si les mâchoires sont complète- Les mâchoires 61 et 62 étant ouvertes, l'élévateur poursuit ment ouvertes ou non. Durant le mouvement de traversée de sa descente, ramenant la fiole d'échantillon 16 à son emplace-l'élévateur, les mâchoires 61 et 62 sont maintenues ouvertes par ment initial dans la cassette 14. La cassette 14 est alors remise la came 68, dans la position représentée à la figure 4. Lorsque le en place de manière à s'aligner avec la fiole suivante, par rap-support 22 de l'élévateur a positonné la fiole dans le tube d'en- 40 port à l'élévateur, et le cycle se répète.

trée 23, la came 68 tourne de manière à prendre la position Comme il ressort de la description détaillée qui précède,

représentée à la figure 5 et les mâchoires 61 et 62 se ferment par l'invention fournit un dispositif obturateur de lumière perfec-l'intermédiaire du ressort de rappel 65. tionné qui est efficace en supprimant toute lumière ambiante de

On va maintenant décrire un cycle caractéristique de fonc- la chambre de comptage du compteur à scintillations, tout en tionnement du mécanisme représenté. L'élévateur se trouvant 45 permettant l'entrée et la sortie des fioles d'échantillons, ce dis-en position abaissée, l'obturateur de lumière rotatif est initiale- positif étant par ailleurs d'une fabrication, d'un montage et d'un ment fermé, cependant que l'obturateur à pince est ouvert. L'é- entretien extrêmement simples et économiques. Ceci est parti-lévateur 21 commence alors à monter. Une fois que la fiole culièrement vrai, compte tenu du fait que l'obturateur annulaire d'échantillon 16 portée par le support 22 de l'élévateur est dé- peut être réalisé en une seule pièce. L'obturateur annulaire est gagée de l'obturateur à pince 60 en position d'ouverture, les so utilisé non seulement comme obturateur de lumière, mais con-mâchoires 61 et 62 sont fermées et l'obturateur annulaire 40 est tribue en outre au positionnement précis de la fiole d'échantil-ensuite ouvert. Si on le désire, l'élévateur peut être programmé Ion dans la chambre de comptage, et entoure étroitement ladite pour stopper momentanément la fiole d'échantillon dans le tube fiole dans la chambre de comptage, de manière à accroître la d'entrée 23, afin que les mâchoires 61 et 62 aient le temps de se protection de l'échantillon vis-à-vis du rayonnement ambiant fermer avant que l'obturateur annulaire 40 soit ouvert. 55 durant le comptage et de toute source étalon émettrice gamma

Une fois l'obturateur annulaire 40 ouvert, l'élévateur sou- placée dans la chambre de comptage.

C

4 feuilles dessins

Claims

631814

1. Compteur à scintillations comportant une chambre de comptage formée par un logement présentant une cavité cylindrique interne et une ouverture pour l'introduction d'une fiole d'échantillon, caractérisé en ce qu'il présente un dispositif obturateur de lumière comprenant un obturateur annulaire monté dans la cavité cylindrique interne, en rotation à partir d'une position ouverte vers une position fermée, ledit obturateur annulaire présentant une ouverture destinée à être alignée avec l'ouverture dans le logement, dans ladite position ouverte, de manière à permettre l'introduction de la fiole d'échantillon dans la cavité cylindrique interne, et,

une portion formant bouclier, adjacente à l'ouverture, destinée à recouvrir l'ouverture dans le logement lorsque l'obturateur annulaire est entraîné en rotation vers ladite position fermée.

2. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obturateur annulaire entoure étroitement la fiole d'échantillon et est formé par un matériau de protection contre les radiations.

2

REVENDICATIONS

3. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'entraînement présentant des roues d'entraînement à friction permettant l'engagement et l'entraînement par friction dudit obturateur annulaire entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture.

4. Compteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection de position permettant de déterminer 1) le moment où l'ouverture dudit obturateur annulaire est alignée avec l'ouverture dans le logement, dans ladite position d'ouverture et 2) le moment où la portion formant bouclier dudit obturateur annulaire recouvre l'ouverture dans le logement, dans ladite position de fermeture, de manière à commander lesdits moyens d'entraînement.

5. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens réflecteurs à l'intérieur de la cavité cylindrique interne, ces moyens réflecteurs présentant une portion de guidage pour positionner latéralement la fiole d'échantillon par rapport au réflecteur, et en ce que la portion formant bouclier dudit obturateur annulaire comprend une came assurant l'engagement de la fiole d'échantillon lorsque l'obturateur annulaire tourne de la position d'ouverture vers la position de fermeture, et le soulèvement de ladite fiole à une hauteur prédéterminée à l'intérieur de la portion de guidage desdits moyens réflecteurs.

6. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tube d'entrée vertical conduisant à ladite chambre de comptage, pour le transfert des fioles d'échantillons, une à la fois, vers ladite chambre et à partir de celle-ci, à travers ledit tube d'entrée, et un obturateur à pince monté à l'extrémité inférieure de ce tube et comprenant une paire de mâchoires coopérantes présentant chacune un évidement complémentaire garni d'un matériau élastique pour s'engager avec un élévateur lorsque lesdites mâchoires sont fermées, empêchant ainsi toute pénétration de lumière dans le tube d'entrée pendant que ledit obturateur annulaire est ouvert.