Chambre à étincelles sonique pour électrons de basse énergie

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Submitted on 1 Jan 1969

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Chambre à étincelles sonique pour électrons de basse énergie

G. Metzger, M. Riedinger, F. Schmitt, J. Gresser, G. Sutter

To cite this version:

G. Metzger, M. Riedinger, F. Schmitt, J. Gresser, G. Sutter. Chambre à étincelles sonique pour

électrons de basse énergie. Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1969,

4 (2), pp.307-309. �10.1051/rphysap:0196900402030700�. �jpa-00243275�

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CHAMBRE A ÉTINCELLES SONIQUE ^{POUR ÉLECTRONS DE BASSE} ÉNERGIE

G. METZGER, ^M. RIEDINGER, ^F. SCHMITT, J. ^{GRESSER et G. SUTTER,}

Institut de Recherches Nucléaires, Strasbourg.

Résumé. - Il

été réalisé

spectromètre magnétique à chambres à étincelles soniques

pour paires d’électrons de conversion. On décrit l’appareillage ^et

^{donne les résultats de l’étude}

de l’ensemble sonique (localisation ^{à 0,06}

près ^{dans une} surface utile de 75 cm2).

Abstract.

In order to measure conversion electron pairs

magnetic spectrometer ^has

been constructed, using ^sonic spark ^chambers. This paper describes the sonic circuit and its

performance (spark ^{located at ± 0.06}

ⁱⁿ

^{75 cm2 area).}

RBVUE DE PHYSIQrE APPIIQUÉE ^TOME 4, JUIN 1969,

I. Introduction.

En vue d’étudier le spectre ^et la corrélation de paires d’électrons de conversion

(basses énergies), ^{nous avons réalisé un} appareil ^semi- automatique comprenant

^{aimant et} des chambres à étincelles à localisation sonique. ^Le rôle de l’aimant

est de séparer les électrons des positrons ^{et de définir}

en fonction de l’énergie ^une trajectoire. ^{Les chambres}

à étincelles permettent de reconstituer cette trajec-

toire. Actuellement, les diverses parties ^{sont étudiées}

et l’ensemble de l’appareillage ^{est en cours de mise}

au point. ^Nous décrivons ici plus particulièrement

l’ensemble sonique.

FiG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196900402030700

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II. Dispositif expérimental.

II.1. LES CHAMBRES A ÉTINCELLES.

Les impératifs qui ^ont présidé ^{à la} conception ^{de ces chambres sont une} absorption ^mini-

male et une localisation permettant ^{une sortie} rapide

des informations sous une forme directement utilisable par ^une calculatrice. La première ^{de ces raisons}

fait choisir des chambres à faible interplaque (5 mm)

dont les électrodes sont des feuilles minces d’acier

inoxydable (12,5 ~.m). ^{Elles sont} étanches pour avoir

une absorption minimale des particules, ^{tout en} per- mettant le choix d’un gaz de remplissage relativement dense (néon) ^{à la} pression atmosphérique. ^{Elles sont}

circulaires (diamètre ^{utile 10} cm) pour obtenir _par

sertissage ^{une tension uniforme des} feuilles d’acier

inoxydable. ^Une pièce ^en plexiglas maintient l’écar- tement des plaques, l’étanchéité étant assurée par des fenêtres en mylar (6 film). Cette même pièce ^supporte

les microphones ^{de mesure.} Quatre microphones ^tubu-

laires en céramique piézoélectrique captent ^{le son} pro- duit par l’étincelle; ^le temps-de-vol étant directement lié à la distance, ^nous obtenons la position ^{de l’étin-}

celle [2]. ^{Le délai} apporté par les circuits de déclen- chement est de l’ordre de 60 ns (P.M. inclus).

II.2. ENSEMBLE SONIQUE ( fig. 1) [3].

^L’ensemble

de localisation de l’étincelle comprend essentiellement trois parties : i) l’ensemble SEN d’enregistrement (SEN 300 complet); ii) ^{la chaîne} sonique; iii) ^la

commande de l’ensemble SEN. Les oscillogrammes

corrélatifs de la figure ^{2 montrent} le fonctionnement.

Au temps to, ^{les échelles sont à} zéro, ^{toutes les} portes de comptage ^{fermées. Une étincelle se} produit. ^Pen-

dant le temps t1 (47 ~,s), ^{tous les bistables sont main-}

tenus à zéro de façon à éviter la perturbation ^{due au}

rayonnement de l’étincelle. Puis le bistable BI ^de

commande de porte générale des échelles est ouvert au bout du temps t2 (62,25 ~s). ^{Les échelles comptent}

les impulsions ^de l’oscillateur. Le temps t2 ^constitue

donc

temps ^{mort à} rajouter ^{au contenu des}

échelles. Au bout de ti, ^{le ième} microphone reçoit ^le

son et le bistable Bi ^{ferme la} porte ^de comptage ^de l’échelle n° i. Celle-ci contient donc

chiffre pro-

portionnel ^au temps-de-vol ^{du son} pour le micro-

phone ^{n° i.} Enfin, ^{au bout de} t3 (512 ,s) correspon- dant à la distance maximale pouvant être parcourue par le son, B, ^{ferme la} porte générale des échelles.

Ainsi, même si l’un des microphones ^{n’a pas} répondu,

on peut passer à l’enregistrement. ^{Cet ordre est donné}

par B2 ^{au bout du} temps t4 (513 ~,s) jusqu’à t~ (530 ~s).

La logique ^SEN lit alors le contenu des échelles et

l’imprime ^en clair par l’intermédiaire d’une impri-

mante Hewlet-Packard et, ^en même temps, perfore

une bande selon le code BCD

une perforatrice Tally. ^{Durant tout ce} temps (T6 = ⁵ s),

porte

sur l’alimentation du circuit de coïncidences est fer- mée par le bistable B3, empêchant ^{la venue d’une}

nouvelle information pendant le traitement de la pre- mière. L’ensemble de toutes ces opérations ^{se fait au} plus ^en cinq secondes, ^cette durée étant donnée

tiellement par la cadence d’impression (en parallèle)

ou de perforation (en série). ^Des adjonctions ^commer-

cialisées sur l’ensemble SEN permettraient

^cadence

FIG. 2.

beaucoup plus rapide, ^{et même} le branchement « on

line » de l’appareillage.

Pour la mesure de la précision ^de localisation, ^une

électrode est percée d’une série de trous (0 0,1 mm) régulièrement espacés. ^{Un seul de ces trous} reçoit ^le rayonnement U.V. d’un éclateur déclenché environ 100 ns avant la chambre. Les photoélectrons émis par les bords du trou sont alors à l’origine de l’étincelle dans la chambre. Cette étincelle ^se produit ^{donc à un}

endroit précis prédéterminé.

La précision ^de localisation sonique ainsi relevée

(=:1: ^0,06 mm) ^est limitée par le temps de montée du

signal ^{observé au} microphone ( ~ 0,8 ,s) ^combiné après amplification ^{au seuil de} déclenchement du monostable M de la chaîne sonique (0,5 V). ^{La linéa-}

rité de la détection est meilleure que 1 % (précision

de mesure) ^{sur toute la} superficie utile de la chambre.

Ces caractéristiques ^sont dues, ^d’une part, ^{à la faible} superficie de la chambre qui implique la détection du front de choc du signal ^{avant sa} détérioration

(c

⁴⁶⁶ mis

lieu de - 300 m/s), ^{et, d’autre} part,

à la grande qualité ^de l’amplificateur ^{à circuit} intégré.

309

Les principales difficultés rencontrées se situent dans l’élimination des déclenchements parasites ^sur le rayon-

nement de l’étincelle, ^et dans la mise

point ^de l’amplificateur de la chaîne sonique : gain ⁸ 000,

temps de montée pour

signal ^{de 1 mV saturant} l’amplificateur, ^{inférieur à} la microseconde (bande passante équivalente ^{à 1} MHz) ; ^les fréquences ^basses (enveloppe ^du signal) doivent être transmises.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^METZGER (G.) ^et al., Nucl. Instr. Methods, 1967, 47, 100, 52, 331 ; 1968, 48, ^315.

[2] MAGLIG (B. C.) ^{et KIRSTEN} (F. A.), Nucl. Instr.

Methods, 1962, 17, 49.

[3] ^BIZARD (G.) ^{et al.,} Nucl. Instr. Methods,1966, 45,119.

PROPRIÉTÉS D’UNE CHAMBRE A ÉTINCELLES A GRAND ENTREPLAQUE

F. SCHMITT, J. GRESSER, ^G. METZGER, M. RIEDINGER et G. SUTTER,

Institut de Recherches Nucléaires, Strasbourg.

Résumé. - Nous donnons quelques propriétés ^{de chambres} à étincelles à grand entreplaque

fonctionnant soit en

sparking ^{mode »} (entreplaque, ^{30 cm ; diamètre, 30} cm), ^{soit en « streamer}

mode » (entreplaque, ^{20 cm ; diamètre, 30} cm).

Abstract.

This paper describes ^some properties of wide gap spark ^chambers being

used in the sparking ^mode (gap, ^{30 cm ;} diameter, ³⁰ cm) and in the streamer mode (gap, ^{20 cm ;} diameter, ³⁰ cm).

REVU£ DE PHYSIQU~ APPLIQUÉE ^{TOME 4,} JUIN 1969,

1. Introduction.

Il existe deux types ^{très diffé-}

rents de chambre à étincelles à grand entreplaque : a) la chambre à étincelles fonctionnant en « sparking mode »; b~ la chambre à étincelles fonctionnant en

« streamer mode ». Le premier ^{est déclenché} par ^une

impulsion de très haute tension (quelques ^centaines

de kV) à décroissance exponentielle ^{dont la constante}

de temps peut ^atteindre quelques microsecondes. Le second type ^est alimenté par ^une impulsion ^{de très}

haute tension de courte durée (tw : ^{5 à 20} ns). ^{Afin de} pouvoir étudier les caractéristiques de chacune de ces

chambres, ^{nous avons} construit deux ensembles d’étude utilisant chacun comme source de particules le rayon- nement cosmique.

II. Chambre à étincelles fonctionnant en

sparking mode ».

L’ensemble expérimental comporte : 1 ) ^un télescope ^de compteurs ^à scintillation; ü) ^{deux cham-}

bres à étincelles à grand entreplaque (distance ^inter-

électrode de 30 cm) ; iii) deux chambres à étincelles échantillonnées placées ^de part ^et d’autre des grandes

chambres. Afin de préserver ^la pureté du gaz de ^rem-

plissage (Ne 4N),

^vidions préalablement ^{les cham-}

bres à 2 X 10-6 torr. Nous constatons que les trajec-

toires sont parfaitement rectilignes ^{et très lumineuses}

et que ^ces chambres ont une très bonne efficacité pour les événements comportant ^des trajectoires multiples.

Leur temps de mémoire est bien plus grand que celui des chambres échantillonnées, ^et dépend essentielle-

ment de la pureté du gaz utilisé.

Grâce au dispositif de pompage secondaire, ^nous

avons

phénomène inattendu : après avoir vidé les deux chambres à

vide de 2 X 10-6 torr pendant près ^{de 48} h, ^nous y ^avons introduit du néon très pur.

En mettant en marche l’ensemble de détection immé- diatement après ^le remplissage, ^nous n’avons pu voir

aucune trajectoire pendant près d’une heure. Des par- ties de trajectoires plus ^ou moins lumineuses (mais ^en

très grand nombre) apparaissent après ^ce temps. Enfin,

les trajectoires ^ne présentent ^leurs caractéristiques ^nor-

males que 24 heures après ^le remplissage. ^Ce phéno-

mène peut s’interpréter ^{de deux} façons différentes :

a) ^{Vu la} grande pureté du gaz, le temps ^{de mémoire}

est très long ^{et le} nombre d’électrons et d’ions présents

au moment du déclenchement est très important. ^De

ce fait, ^{il se} peut que le générateur ^{ait une} capacité