Un appareil à échelle logarithmique pour la mesure de l'intensité des rayonnements γ

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Un appareil à échelle logarithmique pour la mesure de

l’intensité des rayonnements γ

Robert Génin

To cite this version:

36 A

UN APPAREIL A ÉCHELLE

_{LOGARITHMIQUE}

POUR LA MESURE DE L’INTENSITÉ DES _{RAYONNEMENTS 03B3}

Par ROBERT

_GÉNIN,

Laboratoire des _Rayons X. LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM

PHYSIQUE APPLIQUÉE

’

SUPPLÉMENT AU TOME _18, MARS _1957, PAGE

1. La mesure de l’intensité des

_rayonnements

_y

par un

photomultiplicateur

est _{limitée pour} les

fortes intensités par l’intensité du courant débité

qui risque d’endommager

le

_{photomultiplicateur.}

Il est naturellement

_possible

de limiter cette

inten-sité en abaissant la tension entre

_dynodes

_{pour la} mesure des

_rayonnements

très

intenses,

en

parti-culier il est intéressant de commander

auto-matiquement

la tension

_appliquée

au

photomulti-plicateur

par le courant recueilli sur l’électrode

collectrice de telle sorte _que tout accroissement de

ce courant se traduise _par une baisse de la tension.

Le

_{photomultiplicateur}

est ainsi

_{automatiquement}

protégé

contre toute

_surcharge

et la détermination

de la tension

_appliquée

constitue une mesure de

l’intensité du

_rayonnement

excitant le cristal

_placé

devant la

_{photocathode.}

Plus

_{précisément,}

en

raison de l’allure

_{exponentielle}

de la courbe du

_gain

du

_{photomultiplicateur}

en fonction de la tension

appliquée,

cette tension varie sensiblement comme

le

_logarithme

de l’intensité du

_rayonnement

_y. Cette

_propriété

est intéressante car elle

_permet

d’effectuer les mesures _pour un

_grand

domaine des

intensités du

_rayonnement

_incident,

avec une

pré-cision relative

_constante,

sans aucune modification

de

_{l’appareil.}

On évite en

_particulier

les

dépla-cements du zéro lors du

_changement

_{de la gamme} de mesure si

_fréquents

sur les ionomètres utilisant une chambre d’ionisation.

Le

_{principe qui}

consiste à utiliser le courant reçu

par l’électrode collectrice pour commander la haute tension

_appliquée

au

_{photomultiplicateur}

a

_déjà

été

appliqué

pour la réalisation de

photomètres [1, 2, 3].

Burgwald

et Reiffel

_[4]

ont réalisé un

_appareil

basé sur le même

_principe

_pour la mesure du

rayon-nement _{y où la} tension

_appliquée

est

_prise

sur le

curseur d’un

_{potentiomètre,}

curseur dont la

posi-tion est fixée _par la rotation d’un moteur

commandé par le courant recueilli sur l’électrode

collectrice.

2.

_L’appareil

décrit ici est entièrement

élec-tronique.

Le schéma de

_principe

est donné

_figure

1.

Ce schéma est essentiellement celui

_qui

est utilisé dans la

_plupart

des alimentations stabilisées mais alors que dans ces dernières la tension en A est la

tension de référence

_{(généralement}

_{fixée par} des

tubes à

_gaz)

ici la tension en A est liée à la sortie d’un

_{amplificateur}

à courant continu où le

_signal

d’entrée est

_produit

_{par le} courant _{reçu par}

l’élec-FIG. 1.

trode collectrice et circulant dans une résistance R. Si la tension en A est en

_phase

avec la tension ’en B

un accroissement du courant i _{reçu par} l’électrode

collectrice entraîne une diminution du

_potentiel

de la

_grille

du tube 6AC7 et _par suite une

dimi-nution de-la valeur absolue de la tension

_appliquée

au

_{photomultiplicateur.}

Le schéma

_complet

est donné

_figure

2. La tension

en A

_appelée,

_par

_analogie

avec les alimentations

stabilisées,

tension de référence est

_prélevée

sur la

cathode du tube

_{12AU7, T4, qui}

constitue

_l’étage

de sortie de

_{l’amplificateur.}

Cet

_{amplificateur}

est

constitué par les tubes

_{T1, T2}

et

_{T3, l’étage}

d’entrée

_T1

étant un

_étage

à cathode asservie. La tension de 250 V nécessaire à l’alimentation de

1’amplificateur

est stabilisée de

_{façon classique}

_par

les tubes

_T5

et

_T6.

Au lieu de mesurer la très haute tension

_appliquée

au

_{photomultiplicateur}

il est

_plus

commode de mesurer les variations de la tension de

référence en intercalant un voltmètre entre la tension de référence et un

_point

dont le

_potentiel

est _{fixé par} une chaîne

_{potentiométrique}

montée

entre la tension de 250 V stabilisée et la masse. Le

37 A

réglage

du zéro est

_fait,

en l’absence de source, en

agissant

sur le

potentiomètre

Pi.

La tension

appli-quée

au

photomultiplicateur

peut

être

ajustée

par

les

_{potentiomètres}

P2

et

_P3.

Si le tube d’entrée

_T,

est fixé au

voisinage

du

photomultiplicateur

il ect

possible,

en raison de la basse

_impédance

de sortie

du

_montage

à cathode

_asservie,

de

_placer

le reste

de

_l’appareil

à une

grande

distance du

photo-multiplicateur.

La tension de référence en A

_peut

être _{utilisée pour}

_commander,

_par l’intermédiaire

d’un univibrateur et d’un _{relais par}

_exemple,

un

signal

lumineux ou sonore

_quand

le

photomulti-plicateur

est soumis à un

_rayonnement

_dépassant

une intensité donnée.

3. En utilisant un

_{photomultiplicateur}

E. M. 1.

6 260 à 11

_étages

_équipé

avec un cristal d’iodure de

sodium

_(Harshaw

R = 2" e =

l.")

la variation de la

tension de référence en fonction du

logarithme

de

l’intensité du

_rayonnement

est _{donnée par la}

figure

3 courbe

_A,

_pour une résistance de

_charge

R = 1 ma et

pour une tension sur le

photomulti-plicateur

en l’absence de source de 1 250 V. Le

rayonnement

y

provient

d’une source de 6°Co

(1,35

mRn-h à un mètre par

millicurie).

Cette

figure

montre

_{qu’entre 0,2}

et 100

milliroentgen-heure la déviation du

_{microampéremètre}

est une

FIG. 2.

fonction sensiblernent linéaire du

_logarithme

de l’intensité du

_rayonnement.

Pour 100 rxiRn-h la

FIG. 3.

tension

_appliquée

n’est

_plus

_{que de 750}

V ;

38 A

saturation de

_{l’amplificateur.}

La

_figure

4 montre que le courant reçu par l’électrode collectrice est

aussi une fonction linéaire du

logarithme

de

l’inten-sité du

_rayonnement

_{y ; il}

est ici

_toujours

infé-rieur à

_{0,6 ~,A.}

FIG. 4.

La courbe de la

_figure

4 et _{par suite le} fonctions-nement de

_l’appareil

_{s’interpréte}

bien en admettant

que la tension V

appliquée

au

photomultiplicateur

est liée au courant i reçu par l’électrode collectrice par la relation -~ -~ - .

tandis _que le

_gain

du

_{photomultiplicateur}

varie

avec la tension

appliquée

comme Vn d’où

le facteur .K étant

_{proportionnel}

à l’intensité de la

source. De ces deux

_équations

on

_tire,

en

_désignant

par l’indice zéro les valeurs relatives à une

inten-sité de

_0,2

mRn-h _par

_exemple,

Une mesure directe donne

_pour

la valeur

900 tandis _que le facteur _n, déterminé

d’après

les valeurs

_{expérimentales}

_pour une

inten-sité de 100

_mRn-h,

est

_égal

à

_9,6

environ.

L’équa-tion ci-dessus

_quand

on fait varier le

_rapport

interprète

très bien les

_{points expérimentaux}

entre

_0,2

et 100 mRn-h. La valeur de

_l’exposant

n =

9,6

est sensiblement

plus

élevée _que la valeur

donnée _par le

_fabricant,

mais il est vrai _que la tension entre

_dynodes

est inférieure à la valeur normale d’utilisation.

4. _{Une méthode commode pour vérifier que}

l’échelle de

_l’appareil

est

_{logarithmique}

consiste à

mesurer la tension de référence en fonction du

temps

quand

le

_{photomultiplicateur}

est soumis au

rayonnement

d’un émetteur de

_période

relati-vement

courte,

la tension de référence doit croître

linéairement avec la

_temps.

La

_figure

5

_représente

FIG. 5. - Variation de la tension de référence _en fonction

du _temps durant la décroissance d’une source de

_165Dy.

un

_{enregistrement}

donnant la tension de référence en fonction du

_temps

_pour le

_rayonnement

pro-venant d’une source de

_1"Dy

_{( T}

=

139,2

minutes).

Cet

_{enregistrement}

a été obtenu en intercalant un

milliampéremètre enregistreur

en série avec une

résistance entre la tension de référence et la masse.

Il

_permet

de vérifier _{que la tension de référence}

est bien une fonction linéaire du

_temps.

_Après

étalonnage

l’appareil

peut .servir

à la détermination

approximative

de la

_période

d’un radioélément en

mesurant l’accroissement A F de la tension de

réfé-rence

_pendant

un

_temps

_~t,

la

_période

est donnée

par

-~ -~

où k est une constante

_qui

_pour

_l’appareil

réalisé

vaut

_5,75

volts environ.

Manuscrit reçu le 17 décembre 1956.

BIBLIOGRAPHIE [1] CLINK (W. L.), Electronics, mars 1954, 196.

[2] OEMICHEN _{(J. P.),} Toute la Radio, novembre 1954, n° 190, 365.

[3] VALENTIN _{(M. F.), J. Physique Rad.,} 1956, 17, 8 S.

[4] BURGWALD _{(G. M.)} et REIFFEL _{(L.), Nucleonics,} 1953,