Quelques réalisations d'appareils pour la numération de particules par la méthode de Geiger-Müller

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Quelques réalisations d’appareils pour la numération de

particules par la méthode de Geiger-Müller

André Berthelot

To cite this version:

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE1=

- ET

LE

RADIUM

QUELQUES RÉALISATIONS

D’APPAREILS POUR LA

NUMÉRATION

DE PARTICULES

PAR LA

MÉTHODE

DE

GEIGER-MÜLLER

Par ANDRÉ BERTHELOT.

Laboratoire de Chimie nucléaire du

_Collège

de France.

Sommaire. 2014 Au cours de ces dernières années différents perfectionnements ont été _apportés aux

montages utilisés pour la numération de particules ionisantes par la méthode du compteur

Geiger-Müller. Le présent article a pour objet de décrire les _appareils réalisés _qui constituent à l’heure actuelle

un _{ensemble standard pour les} mesures de laboratoire. Cet ensemble _comprend un _{amplificateur} à échelle de 10, avec numérateur rapide et _{dispositif d’interpolation,} et un _générateur de haute tension stabilisé.

Le schéma d’un _{générateur d’impulsions} très simple pour le réglage des _appareils est _également donné.

SÉRIE VIII. - TOME vie. N°

1. _

JUILLET 19~6.

Intérêt du

_montage

en « échelle » _{pour la} numération

_{d’impulsions électriques.}

- La

numération

_{d’impulsions}

_électriques

au _moyen

d’un

_{dispositif mécanique (numérateur)}

est limitél par l’inertie de celui-ci. En effet le fonctionnement de

_l’appareil

demande un certain

_temps

0

_qu’on

peut

définir comme le

_temps

_{nécessaire pour passer} de l’état de _repos

_qui

_précède

à _{l’état de repos}

_qui

suit

_{l’enregistrement}

d’une

_impulsion.

Si deux

impulsions

se succèdent à un intervalle inférieur

à

0,

la seconde ne trouvera _{pas le numérateur} à

l’état de repos et le fonctionnement’ sera

_perturbé,

pouvant

entraîner un défaut

_{d’enregistrement.}

C’est

pourquoi

des efforts ont été faits de divers côtés

pour réduire le

temps

de fonctionnement 0 à une

valeur _{aussi faible que}

_possible

_par

_l’emploi

de

numérateurs à inertie très réduite.

_Cependant

l’expérience

montre que si de tels

appareils

peuvent

être

réalisés,

ils sont très délicats et se

_dérèglent

facilement. Aussi a-t-on cherché une solution d’un

autre _genre,

_qui

s’est

_développée

sous le nom

d’ « échelle o au cours des années

_qui

ont

_précédé

la guerre. Le

_principe

de ces

_dispositifs

est de réaliser

un

_montage

tel _que recevant sur le circuit d’entrée

toutes les

_impulsions

à

_compter,

il ne transmet au

circuit de sortie que les

impulsions

de n en n, où n

est un nombre entier

_qui

dans les réalisations décrites

_jusqu’ici

était

_toujours

une

_puissance

de 2.

Par

_exemple

une cc échelle de 16 a> est un

_montage

tel _que

_parmi

les

_impulsions

_appliquées

à

_l’entrée,

seules se retrouvent dans le circuit de sortie la 16e, la 3 ~e, la

48e,

etc.

L’intérêt d’un tel

_dispositif

est double. En

_premier

lieu il

_permet

de diminuer dans un

_rapport

connu

le nombre des

_impulsions

_envoyées

au numérateur

et _par

_conséquent

de faire un meilleur usage d’un ,

numérateur dont le

_temps

de fonctionnement 0 est

donné. En second lieu si la distribution dans le

temps

des

_impulsions

est une distribution de

hasard,

comme c’est le cas

_{lorsqu’il s’agit}

des

_impulsions

. de

_compteurs

G.

M.,

la

_répartition

des

_impulsions

obtenues en en

_prenant

une de n en n n’est

_plus

une distribution de hasard. Elle est caractérisée par une

_plus

faible

_probabilité

des

_petits

et des

grands

intervalles,

par une tendance à se

_rapprocher

d’une distribution

_périodique.

Cela se

_comprend

facilement. Raisonnons par

exemple

sur une échelle

de 16. L’intervalle entre deux

_impulsions

à la sortie

sera

égal

à la somme de 16 intervalles consécutifs

à

_l’entrée,

et

_parmi

ceux ci il y en aura aussi bien

de

_supérieurs

à la _{valeur moyenne que d’inférieurs.} La

_probabilité

pour que tous les 16

soient,

par

exemple,

inférieurs à la _{valeur moyenne} est très

faible. Il en _{résulte que} le fait de faire

_précéder

un numérateur d’une échelle

_permet

de tirer de

celui-ci un bien meilleur

_{parti, puisque}

ce sont

186

toujours

les intervalles de faible durée par

rapport

à la valeur moyenne

qui

interviennent pour provoquer les défauts

d’enregistrement.

Illustrons ceci par

quelques

valeurs

_{numériques, d’après}

Maier-Leibnitz

_[i].

Si l’on

_désigne

_par m le nombre

d’impulsions

qui

arrivent à l’entrée d’une échelle

pendant

le

_temps

de fonctionnement 0 du numé-rateur

_qui

la

suit,

la

_proportion

des

_impulsions

qui

sont effectivement

_{enregistrées}

est _{donnée par}

le Tableau suivant :

On

voit,

par

exemple,

que les

pertes

qui

étaient

de

éo

pour zoo en l’absence d’échelle par une densité

d’impulsion

de

_1/2

_pendant

le

_temps

_0,

ne sont

_plus

que de 5 pour I oo

_après

une échelle de 8 _pour une

densité de

4

pendant

le

_temps

0,

ce

qui correspond

après

la

_{démultiplication}

à la même densité

_appliquée

au numérateur. Le

_gain

_provient

de la

_répartition

plus homogène

des intervalles à la sortie de l’échelle. Pour

terminer,

notons _{que si l’on} veut faire une mesure

rigoureuse

du nombre

_{d’impulsions,}

le

montage ,

doit être muni d’un

_dispositif

d’inter-polation qui

permette

de savoir à

_chaque

instant à

quel point

du

cycle

on en _est, c’est-à-dire combien

d’impulsions

sont arrivées à l’entrée

_depuis

_que la dernière

_impulsion

s’est

_présentée

au circuit

~

de sortie. ’

L’échelle de deux. - L’élément de base des

montages

en «échelle»

_qui

ont été

_{publiés jusqu’ici}

est l’ « échelle de deux o

qui

laisse passer une

_impulsion

sur _{deux. C’est par} la mise en série de n échelles de deux

_qu’on

constitue une échelle de f).17.

On réalise une échelle de deux en montant de

façon

symétrique

deux tubes à vide

_(triodes

ou

penthodes)

et en faisant les liaisons de

_plaque

à

grille

par résistances. A

l’origine,

c’est à l’aide de

thyratrons

que ces

_montages

étaient

réalisés,

mais

cette

façon

de

_procéder

est

_{complètement}

abandonnée

aujourd’hui.

La

figure

i donne le schéma du

_montage.

Les résistances et les tensions

_appliquées

sont choisies

de telle manière que le

système possède

deux états stables

_possibles.

L’une des

_lampes

a sa

_grille

au

potentiel

zéro et son circuit

_plaque

débite,

tandis

que l’autre a sa

grille

suffisamment

_négative

_pour ne _{pas laisser circuler} de courant

_plaque.

Les deux

lampes

étant

_identiques,

il

_n’y

a _pas de raison _pour

que ce soit l’une

_plutôt,

_{que l’autre}

_{qui ;débite}

et

les deux états sont

_possibles.

Fi g . 1.

L’entrée du

_montage

est constituée par les deux condensateurs

_Ci

_par

_lesquels

on transmet aux deux

grilles

des

_impulsions

_négatives,

et le but à obtenir

est _{que chacune} de ces

impulsions

fasse passer le

système

d’un état stable à l’autre. Dans ces

condi-tions le

_potentiel

de

_plaque

de

_chaque

_lampe

_change

Fig. 2.

à

_{chaque impulsion.}

La

_{figure 2}

_représente

ces

variations telles

_qu’on

_peut

les observer à

l’oscil-lographe cathodique, lorsque

les

_impulsions

inci-dentes sont

_{périodiques,}

les lettres

A,

B,

C,

corres-pondant

aux

_points

de même nom sur la

_figure

I , En transmettant par une faible

_capacité

_C3

ces

variations de

_potentiel

à une résistance

R,,

on

obtient au

_point

C des

_impulsions

alternativement

positives

et

_négatives.

En

_disposant

aux bornes

de

R,

un

détecteur,

on élimine les

_{impulsions positives}

et de la sorte il ne subsiste au

point

C

qu’une

impulsion

sur _deux,

_qu’il

est

_{possible d’appliquer}

Le

point

délicat dans ce

_montage

est d’obtenir

un fonctionnement correct de la « bascule _», c’est-à-dire du

_changement

d’état stable à

_chaque

impulsion

à l’entrée. Il est _apparu

_{indispensable}

pour cela de shunter les résistances de

couplage

B,

par de

petits

condensateurs

.C2. D’après

Hershel-Toomin

_[2]

leur rôle

_pourrait

_s’analyser

comme

suit :

_{l’impulsion négative}

_appliquée

aux

_grilles

aurait _pour effet de fermer les deux

_lampes

_pendant

une

_période

transitoire de l’ordre de la durée de

l’impulsion.

Mais en raison des

_charges

différentes

portées

à

_l’origine

_{par les}

condensateurs,

les

potentiels

de

_grille

ne sont _{pas les mêmes} et ne le

deviendraient que si

l’impulsion

négative

durait

assez

_longtemps

_pour

_permettre

aux

condensa-teur

_C2

de

_prendre

une nouvelle tension

_{d’équilibre.}

On vérifiera _{facilement que la}

_grille

la moins

_négative

est celle de la

_{lampe qui}

était initialement fermée.

Fig..1. ,

Rl, O,IQ; R2, 0,1~;-Rg, o, 6 j Q ; RI~ 0,05~L I 0 _{cm ; C2, 50} cm.

Il en _{résulte que}

_{lorsque l’impulsion}

incidente se

termine,

la

_lampe

initialement fermée s’ouvre

avant

l’autre,

et ceci détermine la « bascule o. Cette

explication

est évidemment assez

_simpliste,

mais elle

_permet

de se rendre

_compte

en _gros de la marche

du circuit et du rôle des condensateurs

_{C2 qui}

sont

là en

quelque

sorte _pour « donner de la mémoire»

au

_montage,

en

_{l’empêchant}

de

_prendre

à la fin de

_{l’impulsion}

l’état dans

_lequel

il se trouvait au

début de celle-ci.

Les essais

_auxquels

nous avons

_procédé

nous

ont montré

_qu’il

_y avait intérêt à

_séparer

l’action

de

_{l’impulsion}

incidente de l’action de réaction

introduite par les condensateurs

_C2,

et finalement

nous avons

_adopté

le

_montage

_représenté

_par la

figure

3. Pour diminuer l’encombrement nous avons

utilisé des

_lampes

double triode du

_type

6 N 7.

L’emploi

des détecteurs entre

_étage

n’est pas

nécessaire avec les valeurs

_indiquées,

car les

impul-sions

_positives

issues d’un

_étage

n’ont _pas une

amplitude

suffisante pour provoquer la bascule

de

_l’étage

suivant. Mais nous avons rencontré des

difficultés en raison de la

_{non-identité}

des

_lampes

utilisées,

et en

_particulier

des tubes stabilovolt

_qui

donnent

_parfois

des tensions nettement différentes

des tensions

_théoriques.

Il arrive alors

_qu’avec

certains éléments les

_étages

basculent sous l’action

des

_{impulsions positives,}

et _pour éliminer tout

inconvénient de ce _genre nous avons finalement

décidé

_{l’emploi systématique}

de

_petits

détecteurs

secs à

_l’oxyde

de cuivre du

_type

_{utilisé pour la}

détection

radio,

dont l’encombrement est

_{négligeable.}

Intérêt des échelles décimales. -- La mise en

série de rt « échelles de 2 » du modèle

qui

vient d’être décrit constitue une « échelle de 2~~ », ce

_qui

résout

_{complètement}

le

_problème

de la numération

avec un numérateur d’inertie non

_{négligeable,}

sous

réserve de lui

_{adj oindre}

un

_{dispositif d’interpolation.}

Cependant l’appareil

ainsi réalisé est d’un usage

assez incommode du fait que

_chaque

division du

numérateur

_correspond

à 2"

_impulsions

à l’entrée

et _{que l’obtention} du nombre exact demande des

opérations qui

sont des causes d’erreurs. Par

_exemple,

si avec une « échelle de 16 » on lit au début de la

mesure 56o au numérateur et 13 au

_dispositif

d’interpolation, puis

à la fin de la mesure

842

et _5,

la valeur exacte sera

C’est

_pourquoi

nous avons cherché à réaliser

un

_{appareil qui}

donne une lecture directe du nombre

d’impulsions,

et ce résultat a été _{obtenu par}

_l’emploi

d’échelles’ décimales. On voit facilement

_que

si l’on

_place

un numérateur à la sortie d’une échelle

de 10, le numérateur

indiquera

le nombre de dizaines

d’impulsions,

le

_{dispositif d’interpolation,}

le chiffre des

unités;

le nombre exact sera de la sorte lu directement. Mais on

_{peut généraliser}

en

disposant

en série

_plusieurs

échelles de 10. Le

_dispositif

d’interpolation

de la

_première

donnera le chiffre

des

_unités,

celui de la seconde le chiffre des

dizaines,

celui de la troisième le chiffre des

_milles,

et ainsi

de

suite,

le numérateur ne donnant

_plus

_que les

chiffres des unités d’ordre

_supérieur.

Il est même

possible

de

_{supprimer complètement}

le numérateur

si le nombre des échelles de 10 est suffisant.

Par

_exemple,

avec 5 échelles de I o, le seul

usage des

_{dispositifs d’interpolation}

_permet

de

compter

100000

impulsions,

ce

_qui

est suffisant pour

l’usage

avec les

_compteurs

de

_Geiger.

La réalisation d’une « échelle de o » est obtenue

188

partir

d’une « échelle de 8 »

(3

« échelles de 2

_»)

modifiée de

_façon

convenable. Nous avons construit

deux

_types

différents d’ o échelle de 5 »

qui

nous

ont donné tous deux satisfaction. Le

_premier

montage

demande

_l’emploi

d’une

_lampe

supplé-mentaire. Le second n’en demande _{pas et}

_présente,

en outre,

l’avantage

de _reposer sur un

_principe

très

_général

_qui

_permet

d’obtenir non seulement

des échelles

décimales,

mais encore des échelles

ayant

un

_rapport

de

_{démultiplication}

entier

quel-conque. Ceci

peut

avoir de l’intérêt dans certains

problèmes particuliers

tels que ceux de la mesure

du

_temps

_{par des}

_{impulsions électriques}

où des

démultiplications sexagésimales

peuvent

intervenir.

Premier modèle d’ cc échelle de

_cinq

».

--Considérons 3 « échelles de 2 » en série. Dans chacun

de ces

_étages

_{il y} a

_toujours

une

_lampe

ouverte

₍₀₎

et une

_lampe

fermée

_(F).

Considérons celle des

deux

_{lampes qui}

est reliée _par

_capacité

à

_l’étage

suivant. Elle donne naissance à une

_impulsion

négative qui

entraîne la bascule de

_l’étage

suivant

lorsqu’elle

passe de F à 0. Elle donne naissance à

une

_{impulsion positive qui}

est sans action sur

_l’étage

suivant

_{lorsqu’elle}

_passe de 0 à F. Si maintenant

nous

portons

notre attention sur l’autre

_lampe

de

l’étage qui

se trouve

_toujours

dans l’état

_opposé

à la

_{précédente,}

nous aurons les conclusions

inverses;

c’est

_quand

elle _passe de 0 à F _que

_l’étage

suivant bascule.

Caractérisant l’état de

_l’étage

_{par celui de} cette

dernière

_lampe

nous _pouvons

_représenter

le

_cycle

de l’ « échelle de 8 » de la

_{façon suivante,}

_chaque

ligne correspondant

à un

_{étage :}

Les chiffres de la

4e

ligne représentent

le numéro

d’ordre de

_chaque

état

_possible

du

système

au cours du

_cycle

et _{l’on remarquera que si l’on} donne

aux trois

_étages

les coefficients

_respectifs

1, 2 et

₄

lorsqu’ils

sont dans la

_position

0 et zéro _{pour la}

position

F,

le numéro d’ordre est

_égal

à la somme

des coefficients des

_étages.

Pour transformer l’ « échelle de 8 » en « échelle de 5 0

on

s’arrange

_{pour passer directement} de l’état

4

à l’état zéro. _{On remarque que pour cela il suffit}

que

l’impulsion qui

arrive

_lorsque

le

_système

est dans l’état

4

fasse basculer seulement le 3e

_étage.

Le

_montage

_qui

_permet

d’obtenir ce résultat est

représenté

par la

figure

4.

Les

_impulsions

du

_compteur

sont

_amplifiées

_par

deux

_lampes

6 J 7 à la sortie

_desquelles

elles ont

une

_{amplitude indépendante}

de

_{l’amplitude}

d’entrée

et _{définie par} la tension

_appliquée

aux résistances

de

_plaque.

La seconde 6 J 7 a sa

grille

_suppresseuse

reliée,

non _{pas à la} cathode mais à la

_grille

de la

lampe

de sortie du 3e

_étage.

Il en _{résulte que si}

le 3~

_étage

est dans l’état

_F,

la

_grille

de la

_lampe

de sortie et, par

suite,

la suppresseuse de la

préampli-ficatrice sont sensiblement au

_potentiel

zéro et

l’amplification

est

normale,

tandis que si le 3e

_étage

est dans l’état

0,

la

_grille

de la

_lampe

de sortie et

la suppresseuse sont à un

_potentiel

_négatif

_qui

a

pour effet de réduire

l’amplification

de telle manière que

l’amplitude

devienne insuffisante pour faire basculer le Ier

_étage.

~

Si l’on s’en tenait là le

_système

se

bloquerait

dans l’état

₄

_{puisque l’amplitude}

_{nécessaire pour} provoquer de nouvelles

bascules

ne serait pas

atteinte. Mais ce _{que l’on} veut

obtenir,

c’est que

l’impulsion qui

suit le passage du

_système

à

_{l’état 4}

le ramène à l’état zéro. Il _{suffit pour cela que}

l’impul-sion

_atteigne

directement le 3e

_étage.

C’est

_l’objet

de la liaison entre la

_plaque

de la

_{préamplificatrice}

et la

_grille

de la

_lampe

du 3e

_étage

_qui

_{n’est pas la}

lampe

de sortie.

_{L’amplitude}

_{fournie par la}

_lampe

préamplificatrice,

même avec sa _suppresseuse

pola-risée,

est _{suffisante pour} faire _{passer le} 3e

_étage

de l’état 0 à l’état F. Cette liaison est évidemment

sans action dans les états du

_système

autres

_{que 4}

puisqu’elle

ne transmet _{que des}

_impulsions

néga-tives et, par

conséquent,

n’a d’action que

lorsque

le 3e

_étage

est dans l’état O.

En définitive on voit donc _que

_{l’impulsion}

_qui

suit

_{le passage}

à

_{l’état 4}

ramène à l’état

zéro,

ce

qui

réalise bien une « échelle de 5 ». On

remar-quera que la liaison de la suppresseuse à la

grille

de la

_lampe

de sortie du 3e

_étage

se fait par une

résistance de 100 ooo i2 et un

_couplage

_par une

faible

_capacité

à la

_plaque

de la même

_lampe.

La raison en est la suivante. Au moment _{du passage} de l’état

₄

à l’état zéro _{la suppresseuse revient} à la

polarisation

nulle,

et si ce retour a lieu

_trop

rapi-dement

_{l’amplitude}

à la sortie de la

préamplifi-catrice

_augmente

_{suffisamment pour que} le I er

_étage

légèrement

le retour à zéro de la

_polarisation

de la suppresseuse, et ce résultat est obtenu en la

_couplant

Fig. 5.

légèrement

à la

_plaque

de la

_lampe

de

sortie,

ce

qui

lui

_applique

une brève

_impulsion

_négative

qui

assure le retard nécessaire.

Pour finir on notera _{que la liaison de la}

préampli-ficatrice au I er

_étage

se fait à

_partir

d’une

_prise

intermédiaire sur la résistance de

_plaque,

condition

qui

a été trouvée nécessaire avec les valeurs utilisées

dans le

_montage

_{pour que}

_{l’amplitude}

_passe

au-dessous du seuil nécessaire à

_l’attaque

du

_étage

lorsque

la suppresseuse est

_polarisée.

Le

_figure

5

_représente

les variations de

_potentiel

telles

_qu’on

les observe à

_{l’oscillographe cathodique}

quand

on

_attaque

le

_montage

_{par des}

impulsions

périodiques.

Deuxième modèle d’ « échelle de

cinq

3~.

Généralisation à une échelle

_quelconque.

Écrivons

à nouveau le tableau du

cycle

d’une

« échelle de 8 » : :

Fig. 6. 2013 ~ Cl, 3oopF; Ça, 5o pF.

Nous avons

_pris

comme état

_origine

celui où tous les

_étages

sont dans l’état F.

_Remarquons

_que

le fait de _{faire passer} un

_étage

de l’état F à l’état 0 n’entraîne aucun effet sur les

_{étages qui}

le suivent.

Si nous

_imaginons

un mécanisme tel que

_chaque

fois que le

système

se trouve dans l’état zéro on

fasse basculer les

étages

et _2, on _{passera directement}

de l’état 7 à l’état 3 et, par

suite,

on aura transformé

l’ « échelle de 8 » en « échelle de 5

_{o ayant}

les états 3,

4, 5,

6, 7.

C’est ce

_qui

est réalisé dans le

_montage

de la

figure

6. Le

_procédé

utilisé pour passer directement de

_{l’état 7}

à l’état 3 est très

_simple.

On

_peut

décom-poser le mécanisme en deux

_temps.

Un

_premier

temps

consiste en _passage de

l’état 7

à l’état _zéro,

ce

_qui

entraîne le _passage du 3e

_étage

de l’état 0

à l’état F. On

_peut

donc obtenir à

_partir

de la

plaque

de la

_lampe

de sortie une

_{impulsion négative.}

Cette

_impulsion

est, dans un second

_temps,

_appliquée

aux

_grilles

des

_lampes

de sortie des I er et 2e

_étages

qui

viennent de basculer et a _{pour effet de les faire}

basculer de nouveau. Il est _{nécessaire pour obtenir}

un bon fonctionnement de bien

_séparer

ces deux

temps,

et c’est

_pourquoi

on introduit dans le

_couplage

un

_système

_{capacité-résistance}

_R1C1

_ayant

_pour

effet de différer

_{légèrement l’application}

de

l’impul-sion aux

_grilles

des deux

_{premiers étages.}

La

_{figure 7}

représente

les variations de

_potentiel

telles

_qu’on

les observe à

_{l’oscillographe cathodique quand}

on

attaque

le

_montage

_par des

_{impulsions périodiques.}

La

_{généralisation}

du

_montage

_pour l’obtention

190

~

Nous supposerons - ce

_qui

_{n’est pas}

_{indispensable}

que ce

_rapport

est un nombre

_{premier, puisque}

dans le cas contraire on _pourra

_toujours

_s’y

ramener

par la mise en série d’échelles

_ayant

_pour

_rapport

de

_{démultiplication}

les facteurs

_premiers

du nombre

considéré. Pour

_plus

de clarté nous allons raisonner

F’ig. ~7.

sur un

_exemple

et _{supposer que} nous désirons faire

une échelle de

_37.

La

_{première puissance}

de 2

supérieure

à

₃₇

est 2~~ =

6~.

On _commencera par

faire une « échelle de

64

» en associant 6 « échelles de deux ». Puis on _{remarquera que}

/"" , C), " , ., ..,

, La différence se trouve ainsi

_décomposée

en une somme dont les termes sont les coefficients affectés

aux

_étages

nos

_5,

_{4, 2,}

1. Cela veut dire _que

_lorsque

le

_système

_{passera de} l’état 63 à l’état

zéro,

nous

devrons utiliser

_{1_’impulsion}

émanant de la

_lampe

de sortie pour faire basculer les

étages

nos

_5,

_4,

_2, 1 et _{passer de la} sorte directement de l’état 63 à

l’état 27,

suivant le même

_montage

_qui

nous avait

permis

de _{passer de}

_{l’état 7}

à l’état 3 dans l’ « échelle de 5 ». On a donc bien de la sorte réalisé une ( échelle

de

_{3 ~}

».

_

Dispositif d’interpolation.

-Nous avons

_utilisé,

en le

_simplifiant

et en

_l’adaptant

aux échelles

décimales,

le

_dispositif

_{décrit pour les} « échelles

de 2n _{» par} Lifschutz et Lawson

_[3].

Le

_principe

en est de

_prélever

sur

_{chaque étage}

un courant

d’intensité

_{proportionnelle}

à son

_coefflcient,

et

d’ajouter

ces courants dans le circuit d’un

galva-nomètre dont la déviation donne de la sorte

direc-tement le numéro de l’état dans

_lequel

se trouve

l’échelle. La

_figure

8 montre la

_façon

d’obtenir ce

résultat.

_{Pl, P2, P,}

sont les

_plaques

des triodes

_qui

dans les

_étages

nos

1, 2,

3,

d’une échelle de 8 ne

sont pas les triodes de sortie.

Quand

l’un de ces

étages

est dans l’état

0,

la

_plaque

de la triode

correspondante

débite et la

_lampe

à néon

corres-pondante

s’allume. Elle est éteinte si

_l’étage

est dans l’état F. La

_position

du ‘curseur du

poten-tiomètre P et les résistances

_{Ri, .R2, R3}

sont choisies de telle sorte _que le

_{microanipèremètre}

G

_indique

o, 1 ,

3, ~,

lorsque

aucune

_lampe

néon n’est allumée ou

lorsque

l’une seulement d’entre elles est allumée. Dans le cas d’une « échelle de 10 » constituée

par une « échelle de 5 » du

_premier

modèle suivit d’une «échelle de ? ~j, on voit _que le

_dispositif

d’inter-polation

sera obtenu de la même manière en donnant

aux

_{quatre étages}

successifs les coefficients i,

(), 4

et ~.

,.

Fig.8.

’

Dans le cas d’une « échelle de 10 » utilisant une

« échelle de 5 » du second

modèle,

l’application

des

mêmes coefficients conduit à un courant variant

de 3 à 12. Il suffit donc d’un

décalage

de zéro du

galvanomètre

ou de

_l’emploi

d’une

_polarisation

initiale du

_{galvanomètre correspondant}

à - 3

pour ramener la division de o à _{g. En}

_pratique

nous avons utilisé un

_montage

un _{peu différent.} Il

consiste,

au lieu de faire sauter le

système

de l’état ₇ à l’état

3,

à

le

faire sauter de l’état d à l’état _7, ce

qui

se fait de la même

_façon

en inversant le rôle

des

_lampes

dans les

_étages.

Il suffit alors de donner

aux

_étages

les coefficients 1, 2, 1 et 5. Comme nous avons monté l’ « échelle de 2 » avant l’ « échelle de 5 _»,

les coefficients sont en réalité 1, 2,

4,

2.

Le numérateur. - En

_conjonction

avec une

échelle de 10 nous avons.

utilisé.

un numérateur

construit à l’atelier du laboratoire et

_présentant

une très faible inertie. Nous nous sommes

_inspirés

dans sa construction _{du modèle décrit par Neher}

_[5].

Toutefois,

alors que cet auteur avait utilisé le

système démultiplicateur

constitué par une _montre, nous avons

_préféré

utiliser une

_{démultiplication}

décimale,

ce

_qui

facilite

_grandement

les lectures

et évite de nombreuses erreurs.

L’organe

moteur

_{(fig. 9)}

est un

_petit

électro-aimant _{à noyau} en

_anhyster

D excité par deux

bobines

_ayant

chacune 2250 tours en fil de

_{1/1 oe}

de millimètre sous émail. Cet électro exerce son

attraction sur une

aiguille métallique

dont la

pointe

attaque

une roue à rochet de 100 dents. Un ressort

antagoniste

ramène

_l’aiguille

à sa

_position

initiale

entraîne le

_déplacement

d’une dent de la roue à rochet. A l’aller un

_cliquet

de retenue

_empêche

la roue à rochet de se

_déplacer

en sens inverse.

Fi g. 9.

L’axe de la roue à rochet

porte

une

aiguille qui

se

_déplace

devant un cadran

gradué

en 100 divisions.

Un

_système

de

_{démultiplication}

_permet

de lire

sur trois

_petits

cadrans le nombre des centaines, des

_mille,

des dizaines de mille.

L’électro-aimant est

_montéBdans

le circuit

_plaque

d’une

_lampe

de

_puissance

61. 6

_attaquée

_{par les}

impulsions

émanant de la

_lampe

de sortie de l’échelle

de o.

Le

_réglage

des numérateurs est fait de telle

manière

_qu’ils

suivent sans

_perte

ni

doublage

lorsqu’on

les

_attaque

par des

impulsions périodiques

jusqu’à

une

_fréquence

de 20 00o

_impulsions

_par

minute. Dans ces conditions l’ensemble d’une échelle de 1 o et d’un tel numérateur

_permet

des

mesures sans correction dans tout le domaine d’utili-sation usuel des

_compteurs

G. M.

Cependant

_{l’expérience}

nous a montré

_qu’il

était

_{beaucoup plus}

difficile d’obtenir un très bon

numérateur que de construire des

_échelles,

et c’est

pourquoi

nous sommes arrivés à la conclusion

qu’il

valait mieux construire à l’avenir des « échelles de 1000 » avec des numérateurs du

_type

commercial

courant _{que des} « échelles de I o » avec des

numé-rateurs du

_type

_qui

vient d’être sommairement décrit.

L’ensemble du

_montage

_comprenant

l’alimen-tation,

le

_{préamplificateur,}

l’échelle de Io,

l’étage

de

_puissance,

le

_numérateur,

le

_dispositif

d’inter-polation,

le voltmètre _{pour la haute tension} du

compteur,

est réuni en un seul châssis monté dans

un boîtier

_métallique

formant

_blindage

dont les dimensions sont

_fjo

x 28 x 16 cm.

Le schéma

_complet

du

_montage

est

_indiqué

_par

la

figure

10 _{pour le}

_montage

du

premier

_type.

On obtiendra le

_montage

du second

_type

en

substituant la

_portion

du schéma

_{correspondant}

à

la

_figure

6 à celle

_qui

correspond

à la

figure

4.

La haute tension _{pour les}

_{compteurs. -}

Nous

utilisons pour l’alimentation des

compteurs

une

haute tension redressée à

_partir

du secteur et

Fig. 10. -

R2, o,5 ; Ra, 5000; R4, 0,2 ; R5, 0,2 ; R6, 10 _{ooow; R7, R8,} 50 000 w ; R9, 2 Q à _{ajuster; Rlo,} IQ à

ajuster; Ril, o,5 Q à _{ajuster; Ru, 0,4Q} à ajuster; 0,1 Q; o,5Q; R,5, 2o ooow; R16, 50000w; R17, 250OW-

-Cl, 5o pF; Cz, o,5 v.F : 2000"BT; C3, 50 p.F; C4, i o0o pF; Ci, oo pF; C6, 5 _{pF; C7’, i o0o pF; C,, 8 u.F;} Cg, o, u.F. 2013 P1, 50 000w; P2, 25 000w; P3,50 000w -

Li, lampe néon N. C. (Compagnie des Lampes); L,, lampe néon _{Philips 4687;} stabi-lovolt S. T. V. 280,’40. -

Tl, 6 J 7; T~, 6 N7; T,, 6 L 6; T4, 5 Y 3. -

192

stabilisée par

pentode

suivant un schéma

clas-sique

~4].

On remarquera

cependant

que

dans les articles traitant de la

_question

de la stabi-lisation par tubes à

vide,

on considère en

général

que le

chauffage

de ces tubes est constant, ce

_qui

permet

d’écrire pour la

lampe

des

_équations

linéaires.

En

fait, ici,

toutes les

tensions,

y

compris

celle de

chauffage

de la

_pentode

_{régulatrice,}

sont obtenues

à

_partir

du secteur, si bien que c’est

_{empiriquement}

que l’on doit déterminer les

caractéristiques

de fonctionnement pour avoir la meilleure stabilisation

possible. Pratiquement,

avec les valeurs

_numériques

indiquées

on arrive à n’avoir

_qu’une

variation inférieure à la

_précision

des mesures _pour une

variation du secteur de ± 20 V autour de la valeur

théorique

de iioV.

~3,~x5ooo(’);~,i2X25ooo~’); R5, 16 X -5 ooo(,);

R,7, 4 X 5o oooc,). - Toutes résistances du type 4 watts. - Pl, 25 OOC)CO; P2, P,, 50 000(t); Ci, C2 C3, 2 _tLF. -

Li,

régu-R7, 4 X 50 oooct). - Toutes résistances du

type 4watts. - P1, a5

000w; P2, P3, 50 000w; C1, C2, C3, 2 _uF. -

L1,

régu-latrice fer-hydrogène 25,75 V, 300 millis; L2, régulatrice fer-hydrogène 25,75 V, 65o _{millis; L3, Philips 1875; L41 lampe} néon

Philips 7475; L,,, 6J7.

Nous avons

_jugé

utile de dimensionner

_largement

toutes les

_pièces

intervenant dans le

_montage

et

en

particulier

de ne

dissiper

dans les résistances que des

wattages

très inférieurs à ceux

_indiqués

par les constructeurs. Ceci conduit à un

_appareil

relativement

volumineux,

mais

_{qui présente}

une

sécurité très

_grande.

Un inverseur

_permet

de mettre à la terre l’un

ou l’autre de deux

_points

du

_{potentiomètre}

diviseur

de tension

_qui

constitue la- sortie du redresseur

après

stabilisation. On

_peut

ainsi utiliser

_l’appareil

soit sur _{la gamme}

_700-i3ooV,

soit sur la gamme 1200-1800 V. Dans

chaque

cas on a des

prises

de 5o en 5o V avec

_{interpolation}

_par

poten-tiomètre.

Le

_{générateur d’impulsions.}

- Pour le

réglage

des échelles et des

_{numérateurs,}

il est

commode

_d’attaquer

les

_appareils

_par un

_générateur

d’impulsions

périodiques.

Nous avons eu toute satisfaction en utilisant un

multivibrateur

_équipé

avec deux 6 J 7 montées suivant le schéma de la

_figure

12 dont la gamme de

Fig. 12. -RI, O,In; .R2, 0,2n; R3, In; R4, 50 0 0 0 W; R,5, 0,2n.

-

Ci, 5oo _{pF; C2,} de 10 _pF à 0,1 I _{pF; C3,} 5o _pF.

-P1; p2 02, ..

fréquence

s’étend de moins de i

_impulsion

_par seconde à environ

_impulsions

_par seconde.

Manuscrit reçu le I o mai _{I g46.}

BIBLIOGRAPHIE.

[1] MAIER-LEIBNITZ, Phys. Zeifs., 1942, 18, p. 344. [2] HERSHEL-TOOMIN, Rev. of. Sc. Inst., 1939, 10, p. 191.

[3] H. LIFSCHUTZ and J. L. LAWSON, Rev. of . Sc. Inst., 1938,

9, p. 83.

[4] F. V. HUNT and R. W. HICKMAN, Rev. _of. Sc. Inst., 1989,

10, p. 7 (Cf. fig. 3 _b).