L'emploi de vapeur de cyclopropane dans les compteurs de Geiger-Muller à parois de verre et graphitage externe

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Submitted on 1 Jan 1959

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L’emploi de vapeur de cyclopropane dans les compteurs

de Geiger-Muller à parois de verre et graphitage externe

Daniel Blanc, Jean Cabé, Christiane Lassalle

To cite this version:

43 A

où

Qi

= « surtension à vide » de la cavité.

Qc

= « surtension en

_{charge »}

de la cavité.

P

= coefficient de

couplage

de la cavité.

Ires

=

fréquence

de résonance de la cavité.

2~f

= écart _en

fréquence

entre les

« points

à

demi-puissance »

de

la.

courbe de résonance.

fi

s’obtient à

_partir

du taux d’ondes stationnaires _p dû à la cavité

_(à

la

_résonance),

en _{posant :}

Le courant détecté dans le cristal

_{C 1}

_est, en

détec-tion

_{quadratique :}

iQ

kiDZI2

k = constante

ôt = coefficient de réflexion de la cavité.

Supposons,

d’autre

part,

dans ce

_qui

_suit,

_{que la}

puissance

incidente sur la cavité est maintenue

cons-tante. Pour une

_{fréquence f’}

sunisamment

_éloignée

de

_{f reg}

on

_peut

_supposer

_{J OZ =1,}

et

alors

_qu’à

_f

=

Ire8

on _détectera un courant

d’où

et

Le courant détecté aux

_{fréquences i _+ Af (demi-.}

puissance)

sera :

En

_pratique

on mesure donc d’abord

iirea

et

_{il’, puis}

l’écart

_2df

entre les deux

_fréquences

de

demi-puis-sance

(mesurées

à l’ondemètre

lorsque

Dans ces différentes mesures, la

puissance

incidente

à l’entrée du té

_magique

devra être maintenue

cons-tante _par action sur l’atténuateur

réglable

_A1

(lecture

de i2

sur

_G2).

Éléments

essentiels du

montage.

-

Klystron.

-Klystron

de bonne stabilité

_mécanique

et

_électrique

(VARIAN

VA 203

B),

alimenté _{par des} batteries d’accumulateurs

(cavité

et

_chauffage)

et _par un

ensemble de

_piles

_{(réflecteur).}

Un commutateur et deux

potentiomètres

permettent

un

_réglage

_précis

de la

tension réflecteur. Ces alimentations sont moins

coû-teuses et assurent une meilleure stabilité du

_générateur

que des alimentations travaillant sur le secteur alter-natif.

Ondemètre à

_absorption.

- Une

aiguille

de 700 mm

de

longueur

a été fixée sur la vis

_{micrométrique}

de

l’ondemètre,

elle-même

_ajustée

de

_façon

à ne

_présenter

aucun

_{jeu mécanique.}

Ce

_dispositif

_permet de lire des écarts de

_{fréquence (allant}

de 1 à 50

_MHz)

avec une

erreur absolue

de :1:

20 kHz

_(soit

une

précision

de 2

à

_0,04

_%).

Cristaux détecteurs. - Le cristal détecteur

C 1

doit avoir une

réponse

bien

quadratique.

En

plus,

les

réponses

de

_Cl

et

C2

doivent sinon rester _constantes,

du moins varier dans le même

rapport

dans toute la

gamme des

fréquences

utilisées. Ceci nécessite un

con-trôle

_préalable

_(une

_plaque

de

court-circuit

étant mise

à

_{la place}

de la

_cavité).

Il _peut être nécessaire d’utiliser des

_supports

de cristal

_comportant

des vis

d’enfon-cement

_réglable,

_permettant

de _{compenser les} effets

des

variations

éventuelles des

_propriétés

du Té

_magique

ou du

coupleur

directif en fonction de la

_fréquence.

Té

_magique.

- Le Té

magique

est du

_{type adapté.}

Une autre version du montage consisterait d’ailleurs

à

_remplacer

le Té _par un deuxième

_coupleur

directif.

Précision. - La

précision

de

_l’appareil

_décrit,

dépend

essentiellement des erreurs dues à une

_réponse

non

_quadratique

du cristal détecteur

(estimée

à 5

_%).

Les erreurs de lecture sur les

galvanomètres

ainsi _que sur l’ondemètre sont

_{négligeables}

en

comparaison.

De toute

_façon

la

_précision

totale de

_l’appareil

est

certainement

_supérieure

à celle des _montages «

clas-siques

»,

qui

présentent

des erreurs

_provenant

de :

lecture

sur

l’oscilloscope ;

non-linéarité’d’amplificateurs ;

fluctuations

_{d’amplitude}

et de

_fréquence

du

géné-ratèur ;

variation des

_propriétés

du

_{Té magique}

et du

cou-pleur

directif en fonction de la

fréquence.

Ces causes d’erreur ont

_été,

dans notre

_procédé,

pratiquement

éliminées.

Lettre reçue le 28 janvier 1959.

BIBLIOGRAPHE

[1] MONTGOMERY _{(C. G.),} « _{Technique of Microwave}

Mea-surements ». _McGraw-Hill, New York, 1947.

L’EMPLOI DE VAPEUR DE CYCLOPROPANE

DANS

LES COMPTEURS DE GEIGER-MULLER

A PAROIS DE VERRE

ET GRAPHITAGE EXTERNE Par Daniel

BLANC,

Jean CABÉ et Christiane

_LASSALLE,

Laboratoire

de _Physique

Corpusculaire,

Faculté des Sciences de Toulouse.

Introduction. - J. P.

Vigne

a

_{signalé [1]}

l’intérêt

d’un

mélange

d’argon

(pression

de 9 cm de

_mercure)

et de

_{cyclopropane (pression}

de 1 cm de

_mercure)

_pour

le

_remplissage

de

_compteurs

de

_{Geiger-Muller}

à cathode

métallique :

le seuil de

_Geiger,

le

_temps

mort et le

44 A

temps

de restitution sont

_plus

faibles _que ceux

_qui

correspondent

au

_remplissage

habituel

d’argon (9

cm de

mercure)

et d’éthanol

(1

cm de

mercure).

Compteurs

utilisés. - Nous _avons

expérimenté

des

remplissages

de

_{cyclopropane (pression}

de 1 à 4 cm de

_mercure)

et

d’argon

dans des _compteurs à

_parois

de

verre et

_graphitage

_{externe, introduits} en 1946 _par R. Maze

_[2]

et

_{employés depuis}

dans des conditions

très

diverses

_[3].

La

_pression

totale était

_toujours

de 10 cm de _{mercure ;}

_l’argon

utilisé était

spectroscopi-quement

pur.

Pression du

_{eyclopropane (cm}

de _mercure)

FIG. 1.

Les détecteurs sont constitués par des

cylindres

de

verre B-24

(verreries

de

Choisy-le-Roi)

relativement

conducteur,

de 2 cm de diamètre interne et

_0,8

mm

d’épaisseur.

L’anode axiale est un fil de

tungstène

dégraphité

de

_1/10

mm de diamètre.

La technique

de construction est très

_{simple :}

l’anode

ne

_comporte

_pas de

_soudure,

le fil étant terminé _par

des boucles assurant la

_jonction

_mécanique

avec des passages de

copperclad.

La mise en

place,

le

_centrage

et la tension définitive du fil sont obtenus _par ramol-lissement du verre. Les extrémités du

cylindre

sont

maintenues à la haute tension _par

_graphitage

_{externe ;}

les

pointes

pouvant

exister dans ces

_régions

n’intro-duisént aucune

perturbation [4].

La

partie

centrale du

cylindre,

recouverte extérieurement

_d’aquadag,

est

lacée

à la masse et

_séparée

des

_régions

terminales à la haute tension par

des zones

recouvertes

de

_paraffine.

Résultats obtenus. -- 10 Courbe de

palier

sous irra-diation

_{faible (fig.}

1 et

_2).

- Le seuil de

Geiger

est

inférieur de 200 volts environ à la valeur

corres-pondant

à un

mélange

d’argon

et de

_méthylal,

_pour la

même

_pression

de vapeur

organique.

Cependant,

con-trairement à ce

qu’indique

J. P.

Vigne,

des

paliers

de

pente

inférieure à

_{5 %}

_par cent volts ne sont atteints

que pour des

pressions

de

cyclopropane supérieures

à 2 cm de mercure.

2°

_Temps

mort

_(fig.

_2).

--- Le

temps

mort a été

déterminé _par la méthode

_{oscillographique}

de Stever

_[5].

Sa valeur est

_{beaucoup plus}

faible _que celle

correspondant

à un

_mélange

_{(argon-méthylal),}

_{pour la}

même

_pression

_{de vapeur}

_organique.

Par

_exemple,

le

temps

mort, de 185 microsecondes pour un

mélange

argon

(9

cm de

_{mercure)-méthylal}

(1

cm de

mercure),

n’est

_plus

_que de 90

microsecondes

pour le même

détec-teur contenant de

_l’argon

et du

_cyclopropane

sous ces

mêmes

_pressions.

Pression du

_cyclopropane

en cm de

_Hg

Fic. 2.

Conclusion,

- Nos

mesures confirment l’intérêt du

cyclopropane,

pour les

compteurs

à

_parois

de verre.

L’introduction,

dans les détecteurs de ce _genre, de vapeur de

cyclopropane

pur, pour des

pressions

supé-rieures à 10 cm de mercure, conduit à des résultats

très intéressants

_qui

font

_l’objet

de nos recherches actuelles.

Lettre reçue le 29

_janvier

1959.

BIBLIOGRAPHIE

[2]

VIGNE,

(J.

P.), C. R. Acad. Sc., 1956,

242, 1879.

[2] MAZE

_(R.),

J. _{Physique Rad.,} 1946, 7,164.

[3] BLANC _(D.), Thèse de Doctorat ès Sciences, n° 3763,

Paris, 1956.

[4] BLANC (D.) et SCHERER _(M.), C. R. Acad. Sc., 1949, 228, 2018.