Perfectionnement aux compteurs de Geiger-Müller contenant du CO2

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Perfectionnement aux compteurs de Geiger-Müller

contenant du CO2

J. Labeyrie

To cite this version:

146

du

_rapport

de deux

_grandeurs,

donné directement par la différence de lectures

correspondantes

On _a, en effet

Ajoutons,

enfin,

à ces

_applications

la

_possibilité

de mesurer la dérivée

_{logarithmique}

par

rapport

au

temps t

d’un courant variable

_{I(t), auquel correspond}

à la sortie de

_{l’amplificateur}

la tension

_V(t)

=

K LogI(t).

On

_placera

à la sortie de

_{l’amplificateur}

en série une

capacité

et un

_{galvanomètre, lequel}

accusera une déviation

_{proportionnelle}

à ci v1

soit

ài

I3 dI,

déviation

_{proportionnelle}

a

§,

dt soit

a y . -

I dt

On pourra utiliser ce

_procédé

_{pour la} mesure des

exposants

d’une fonction

exponentielle.

Nous citerons

principalement

le cas des

_{piles atomiques,}

où la

puis-sance est une fonction du

_temps

de la forme I =

10

ehl

et celui des radioéléments dont la radioactivité suit une loi

_analogue.

Le

facteur k,

dérivée

logarithmique

de I

_représente

la «

_période

» de la

_pile

ou du

radio-élément. Le

_dispositif

décrit

_permet

la mesure directe de cette

_période.

PERFECTIONNEMENT

AUX COMPTEURS DE

GEIGER-MÜLLER

CONTENANT DU CO2

Par J.

LABEYRIE,

Commissariat à

_l’Énergie

_Atomique,

Laboratoires du Fort de

_Châtillon,

_{Fontenay-aux-Roses.}

Sommaire. 2014 On décrit

un _procédé de détection et de _dosage commode du carbone radioactif en _{phase gazeuse (CO2)}

dans un _compteur de Geiger-Müller. En _ajoutant au CO2

une faible

_quantité

d’alcool (I cm _Hg) et en utilisant un

temps de restitution du _potentiel d’anode de 2.I0-4 ~

environ, on obtient des paliers

supérieurs

à _{200 V,} même à des taux de _comptage de I5 000 _{impulsions par} minute;

la stabilité et la fidélité de ces paliers sont bonnes.

1. Introduction. - Les

techniques

utilisant le carbone I4 comme

_isotope

_marqué

ont une

_grande

importance,

particulièrement

dans les sciences

bio-logiques.

Il est

_cependant

assez

difficile,

en

_général,

d’effectuer des mesures sur les échantillons contenant le car-bone

_I4,

car

l’énergie

du

_rayonnement

3

émis est l’une des

_plus

_{faibles que l’on connaisse}

_{(Em x :}

I 55

_{ke V) [9],}

[10], [11].

Pour détecter ce

_rayonnement

il faut utiliser des

_compteurs

de

_Geiger

à

_paroi

très

mince,

ou, mieux encore, des

compteurs

spéciaux

dans

lesquels

on introduit l’échantillon radioactif en

_phase

gazeuse. En

_outre,

la très

longue

période

du carbone i fi

(5

ooo ans

_{environ) [3],}

se _{traduit par} une très faible activité

spécifique

des échantillons contenant cet

isotope.

Là _encore, l’introduction du

_composé

car-boné à l’intérieur même du

_{compteur présente}

un gros

avantage,

puisqu’elle

permet

d’avoir un

_angle

solide de

_comptage

aussi

_grand

_que

_possible.

2.

_Compteurs

contenant du

_C02.

- Plusieurs

auteurs

_[2]

à

_[6]

ont étudié le fonctionnement des

compteurs

Geiger

dans

_lesquels

on introduit divers

mélanges

contenant du

_{C02, qui}

est le

_composé

Fig. 1.

,Paliers à divers taux de _comptage d’un _{compteur rempli}

du _{mélange C02-alCOOI,}

La constante de temps de restitution du _potentiel sur

l’anode est de 5. 10-4 s.

Les _{pressions partielles} de CO2 et d’alcool sont respecti-vement o cm _Hg et i cm _Hg.

gazeux du carbone le

plus

facile à obtenir. Ces études ont

_porté

sur des

_mélanges,

car les

_compteurs

_remplis

avec du

_CO2

_pur n’ont

_pratiquement

pas de

palier,

Fig. ? .

Influence de la constante de temps de restitution du potentiel

sur le

palier

du compteur.

Les pressions partielles du _{mélange CO2-alcool} I sont

res-pectivement

i o _{cm Hg} et i cm _Hg.

La longueur du

_palier

est _{mesurée par la} différence de

potentiel séparant deux points du _plateau entre

_lesquels

l’augmentation

du taux de _comptage est de _{4 pour} I00.

Les mesures ont été faites à un taux d’environ 5 ooo

impul-sions par minute.

Les constantes de temps T ont été déterminées au _moyen

d’un

préamplificateur,

à _temps mort _{variable, app)iquant}

sur l’anode du compteur une _{impulsion négative} de _{r 6o V,} clont la _durée, à la moitié de sa _hauteur, est :.

même si l’on éteint artificiellement leurs

_impulsions

au _{moyen des}

dispositifs électroniques

habituels

_(fin.

_2).

147

Deux

_procédés

ont été ainsi reconnus efficaces : I °

_{Incorporation}

du

_C02

au

_{mélange argon-alcool}

usuel. - Dans ce cas, la

proportion

de

_C02

ne doit pas

dépasser 7

à 8 pour I00, sous

_peine

d’avoir un

compteur

inutilisable.

2°

_Remplissage

du

_compteur

_par le

_mélange

CO2

+

CS2

[4], [5].

- On obtient ainsi de bonnes

caractéristiques,

les

_{pressions partielles}

étant de 10

à 5o cm

_Hg

pour le

CO2

et de 2 cm

_Hg

_pour le

_CS2.

Ce deuxième

procédé

permet

d’avoir une sensibilité de détection et une

_précision

de mesure meilleures que le

premier, puisque

la

_quantité

de

_CO2

contenue dans le

_compteur

est

_{beaucoup plus grande.}

Par

_contre,

le

_{mélange CO2}

₊

_CS2

_{n’est pas} auto-extincteur ce

_{qui oblige}

à

_adjoindre

au

_compteur

un

montage

électronique

genre Neher

[7], [8], [2],

compli-quant

ainsi

_quelque

_{peu les} mesures. De

_plus,

le

_CS2

est une substance

_{désagréable}

à

_manipuler.

3.

_Compteurs

contenant le

_{mélange CO2-alcool.}

- Pour

pallier

à ces

_{inconvénients,}

nous avons étudié un

_procédé

_permettant

d’introduire de fortes

_quantités

de

_C02

dans un

_compteur,

tout en conservant à ce

compteur

de bonnes

_{caractéristiques (auto-extinction,}

palier)

et une

_manipulation

facile.

On obtient ce résultat en

remplissant

le

_compteur

avec un

_mélange

de

_CO2

et d’alcool

_éthylique.

La

pression optima

d’alcool est de l’ordre de I cm

_Hg,

la

_pression

de

_CO2

_peut

varier de 2 à 50 cm

_Hg

environ. La

_présence

d’alcool

_empêche

les ions

_eût,

pro-duits lors de

_{chaque impulsion,}

au

_voisinage

de l’anode du

_compteur,

d’arriver à la cathode. On

supprime

ainsi la cause

_principale

des mauvaises

caractéristiques

des

_compteurs

_remplis

avec du

_C02.

La vapeur d’alcool a été choisie

expérimentalement

parmi

un certain nombre de _vapeurs

_organiques

(acétone, éther-oxyde,

formiate

_d’éthyle,

alcool

éthy-lique)

comme étant celle

qui

donne le mieux au

compteur

les

_propriétés

suivantes : 1° Palier

_long

et à faible

_pente;

20 Auto-extinction.

3° Stabilité du

_{palier jusqu’à}

des taux de

_comptage

élevés;

4 ° Stabilité du

_comptage

dans le

_temps;

5°

_Temps

de résolution

faible;

60 Commodité de

_remplissage.

La valeur de la

_{pression partielle}

d’alcool a été choisie de la même

_façon.

Sur les

_figures

1 et 2 on

peut

constater que les

cinq

premières

conditions sont satisfaites.

Temps

de résolution. -

_Malgré

la

présence

de la vapeur

d’alcool,

des ions

_positifs

de

_CO2

arrivent en nombre suffisamment

_grand

sur _{la cathode pour} donner naissance à

_{quelques décharges multiples.}

L’étude de ces

décharges

avec un

_{préamplificateur}

à

_temps

mort variable montre

_qu’on

élimine

complè-tement leurs effets pour un

_{compteur type (10}

cm

_Hg

de

_C02,

I cm

_{Hg d’alcool,}

cathode en carbone de 20 mm de

_diamètre)

en

_employant

une constante de

_temps

de restitution

_supérieure

à 2. IO-i s

_{(fig. 2).}

Le

_temps

de

_résolution,

dans ce cas, a

_pratiquement

la même _{valeur que la constante de}

_temps.

Il est tout à fait suffisant _{pour les} mesures

_habituelles,

puisqu’il

n’entraîne

_qu’une

erreur relative de 3 _pour o0 environ pour des taux de

_comptage

de 10 ooo

impul-sions par minute.

Cette constante de

_temps

de 2.10-’. s est obtenue

simplement

en alimentant l’anode du

_compteur,

dont la

_capacité

est de l’ordre de 5. I0-12

_Fi

à travers une résistance de 5o MQ.

Seuil en

_fonction

de la

_{pression. -}

La variation du seuil du

_palier,

en fonction de la

pression,

est à peu

près

linéaire entre 5 et 8o cm

_Hg

de

_pression

de

_CO2,

la

_pression

d’alcool étant

toujours

de i

_cmHg

(fig. 3).

Cette variation est semblable à celle obtenue

Fig. 3.

Variation de la tension seuil du _{compteur rempli} du

_mélange

n cm Hg C02 + i cm _Hg-alcool, en fonction de n.

La variation est à _{peu près} linéaire en _{fonction de la}

pres-sion à _partir de 15 cm _Hg.

Le seuil est la tension à partir de _laquelle les _impulsions ont même amplitude.

par Brown et Miller

[5]

avec le

_{mélange CO2 + CS2.}

Construction des

_{compteurs. -}

Le volume sensible est d’environ 5o cm3. La cathode est en

_aquadag,

peint

directement sur la face interne de

_{l’enveloppe}

en verre et séché ensuite à 2000 C. La

précaution

que

prennent

certains auteurs de

déposer

une couche

d’argent

entre le verre et

_l’aquadag

est,

à notre

_avis,

inutile.

La

_technique

de

_remplissage

avec l’alcool est

analogue

à celle utilisée pour le

CS2 [1], [2].

MM.

_Léger

et Senaux se sont

_chargés

de l’étude

préliminaire

sur le

_mélange

_CO2

+

CS2,

avec extinc-tion extérieure. M.

Léger

a

_également

effectué de nombreuses mesures avec les différentes vapeurs.

[1] GALYIN M., HEIDELBERGER C., REID J. C., TOLBERT B.,

YANKWICH P. 2014

Isotopic Carbon (John

Wiley

and Sons, New-York, I949). [2] BROWNELL G. L., LOCKHART H. S. 2014

CO2 Counter

Tech-niques for C14 Measurement. Technical report, I949,

n° 30; Mass. Inst. _{of Technology} Lab. _for nuclear Sci.

148

[3]

ENGELKEMEIR A. _G., HAMILL W. H., INGHRAM M. G.,

et LIBBY W. F. 2014 The Half-Life of Radio Carbon C14.

Phys. Rev., I949, 75, I825.

[4] MILLER W. W. - Science, I947, 105, 27I8.

[5] BROWN S. C., MILLER W. W. - Carbon Dioxide Filled

Geiger-Müller Counters. Rev. _of Scient. Inst., I947,

18, 496.

[6] EIDINOFF M. L. - Internal Gas _{Counting of} Radioactive Carbon and _{Hydrogen. A.I.E.E., I.R.E., Conference,}

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par l’American Institute of Electrical Engi-neers en mars I950, 65-68.

[7] NEHER H. V., HARPER W. W. 2014 _{Phys. Rev., I936,} 49, 940.

[8]

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[9]

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-Phys.

Rev., I947, 72, I097.

[10] COOK C. S., LANGER L. M. et PRICE H. C. 2014

Phys. Rev.,

I948, 74, 548.

[11]

ANGUS J., COCKROFT A. L., CURRAN S. C. 2014 Phil.

Mag. I949, 40, 523.

ÉQUATIONS

FONDAMENTALES

DE LA FORME NOUVELLE DE LA

THÉORIE

DU

MÉSON

Par BERNARD

_KWAL,

Institut Henri Poincaré.

Nous venons de montrer

_[1]

_qu’une

réinterpré-tation

_judicieuse

de la notion des

_champs

et des

potentiels

du

_corpuscule

maxwellien de

_spin

₁ per-met de

_présenter

d’une manière nouvelle la théorie de ce

_{corpuscule, qui}

semble se conformer

_davantage

au schéma

classique

de

Maxwell-Lorentz,

que la théorie actuellement en _{vogue. Contrairement} à cette

dernière,

la nouvelle formulation ne

_paraît

pas se heurter à la difficulté bien connue, liée à

l’apparition

des

_{singularités}

en r-3 dans

_{l’expression}

de

_l’énergie

d’interaction.

Nous allons écrire des

_équations

de la théorie nouvelle pour les

_{quatre espèces}

de

mésons,

envisagés

par

Kemmer,

mais en abandonnant sa

nomencla-ture,

où se reflète une

_conception

des

_{potentiels, qui,}

à la lumière de notre

_théorie,

s’avère comme étant

incompatible

avec la

_{signification physique}

de l’idée des

_potentiels.

Voici,

pour commencer, les

_équations

des

_champs

du

_corpuscule

maxwellien

CI

de L. de

_Broglie,

en

présence

des sources

Les

_champs

al.: et

_hjk

dérivent des

_potentiels

Pk

et

_Pj/.,

grâce

aux _{relations que voici :}

Ces

_potentiels

« _{vrais » satisfont aux}

_équations

Ce

_sont,

_évidemment,

les

_grandeurs

_Pk

et

_Pjk,

_qui

doivent

_jouer

le rôle des variables

canoniques

indé-pendantes

dans

_{l’expression}

suivante de la fonction de

_Lagrange

Nous allons maintenant écrire la même suite

d’équations,

dans le cas des

_corpuscules,

maxwellien dual

_CI,

non-maxwellien

_CI

0 et non-maxwellien

dual

_{C’ ô .}