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Submitted on 1 Jan 1963
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Compteurs de Geiger-Muller à parois de verre et graphitage externe remplis de vapeur pure de mercure,
fonctionnant à températures élevées
Jacques Bourrieau
To cite this version:
Jacques Bourrieau. Compteurs de Geiger-Muller à parois de verre et graphitage externe remplis de vapeur pure de mercure, fonctionnant à températures élevées. J. Phys. Radium, 1963, 24 (1), pp.71-73.
�10.1051/jphysrad:0196300240107101�. �jpa-00236756�
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mâle, le parcours d’une particule chargée est plus long
dans une émulsion chargée d’eau que dans l’émulsion sèche.
Des observations antérieures [3] ont montré que
sous l’action de particules chargées, la gélatine se
transforme en une substance soluble dans l’eau.
Lorsqu’une particule chargée traverse une émulsion photographique, elle libère l’argent métallique des
monoçristaux de bromure d’argent touchés, elle ionise la gélatine qui enveloppe ces monocristaux et la trans- forme en une substance qui se dissout dans l’eau des divers bains au cours du développement.
Il se forme ainsi « un canal », contenant les grains d’argent, n’ayant plus de cohésion avec les alvéoles environnants. Ce « canal » gardera sa position et ses
dimensions lorsque l’émulsion de la plaque, milieu élastique, reprendra ses dimensions normales après
le séchage « laissant inchangées les positions mutuelles
des grains, telles qu’elles se projettent sur le plan hori-
zontal du support.... »
Ainsi, dans leur traversée de l’émulsion photogra- phique, les particules a tout le long de leur parcours, laissent « un sillage » marqué non seulement par un
jalonnement de grains d’argent mais aussi par une sorte de «tunnel » apparaissant après le développement
de l’émulsion.
Lettre reçue le 30 octobre 1962.
BIBLIOGRAPHIE
[1] DEMERS, Ionographie, I, p. 55.
[2] OCCHIALINI, Communication privée.
[3] Mlle ADER (M.), J. Physique Rad., 1962, 23, 590.
COMPTEURS DE GEIGER-MULLER A PAROIS DE VERRE ET GRAPHITAGE EXTERNE
REMPLIS DE VAPEUR PURE DE MERCURE,
FONCTIONNANT A TEMPÉRATURES ÉLEVÉES
Par M. Jacques BOURRIEAU,
Centre de Physique Nucléaire, Faculté des Sciences, Toulouse.
Le problème de l’utilisation à températures élevées
de compteurs basés sur l’ionisation dans un gaz est délicat. Si, en régime proportionnel, on a pu atteindre 800°C [1] avec des détecteurs à parois de quartz, les compteurs de Geiger-Muller autocoupeurs ne fonc-
tionnent plus à des températures supérieures à 200°C
environ [2], les meilleurs résultats concernant les dé- tecteurs à parois de verre et graphitage externe [3].
C. W. MAC-CUTCHEN [4] a rempli de mercure pur des détecteurs à parois de verre et les a étudiés dans la
région de proportionnalité : en vapeur saturante, le compteur fonctionne correctement à 360°C. Cepen- dant, aucun renseignement ne concerne la zone de
résolution : c’est pourquoi il nous a paru intéressant de reprendre une telle étude pour déterminer l’intérêt que pourrait présenter un tel remplissage dans un compteur de Geiger-Muller.
Description des détecteurs utilisés.
-La nature de la coque de verre est fonction de la température de
fonctionnement : verre Mo2 A entre 200 OC et 250 OC,
verre aluminosilicate au-dessus de 250 OC. On trouvera
sur la figure 1 le schéma des compteurs employés : les
électrodes sont disposées de telle sorte que le volume sensible soit défini avec précision [5] ; les régions con-
ductrices externes AB, CD et EF sont obtenues par
vaporisation d’aluminium, sous vide. Les passages BC
FIG. 1.
-Schéma des détecteurs à parois de verre et couche conductrice externe utilisés.
et DE ne sont pas recouverts d’un isolant, car, aux
températures étudiées, il n’y a pas à craindre une
conductibilité superficielle due à l’adsorption de vapeur
d’eau.
’L’anode est un fil de tungstène dégraphité, de 0,1 mm
de diamètre, relié au passage anodique (molybdène
et « dilver-P ») par un ressort de tungstène.
Le mercure, tridistillé, est contenu dans une am-
poule de verre solidaire du détecteur, et placée au delà
du queusot (fig. 1). Avant l’introduction de mercure
dans l’ampoule, les détecteurs sont étuvés sous vide à 300 °C pendant 24 heures, pour éviter la présence de
vapeur d’eau ou de vapeurs organiques au moment
du remplissage.
Après avoir introduit le mercure, on scelle en (I), puis on fait distiller le mercure dans le détecteur,
pour assurer une dernière purification, -et on coupe
en (II) ; on donne au queusot une forme telle que, lors du fonctionnement, le mercure en excès se trouve
rassemblé à sa base ; à toutes les températures consi- dérées, le détecteur fonctionne en tension de vapeur saturante.
Caractéristiques de comptage.
-Le compteur se comporte comme un détecteur autocoupeur, quel que soit le circuit anodique, et même lorsque sa constante
de temps est de l’ordre de 0,5 microseconde. Poùr le mouvement propre, la pente du’palier reste inférieure
à 10 % par 100 volts, au-dessous de 330 °C environ.
La figure 2 donne la variation du seuil de Geiger, de
la longueur du palier et de sa pente (% par 100 volts)
en fonction de la température (et de la tension de va-
peur). Ces valeurs correspondent au bruit de fond, pour
lequel la résistance transversale du verre joue un rôle négligeable.
On trouvera sur la figure 3 l’efficacité du détecteur pour les rayons gamma de 6°Co, rapportée à l’effica- cité, prise égale à l’unité, d’un remplissage classique (argon-éthanol).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0196300240107101
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FIG. 2.
-Variation, en fonction de la température, du
seuil de Geiger, de la longueur du palier et de sa pente (% par 100 volts) (diamètre du fil : 0,1 mm, diam. du
cylindre : 2,0 cm).
FIG. 3.
-Efficacité pour le rayonnement gamma de s°Co, rapportée à celle d’un remplissage classique (argon- éthanol).
Temps mort, temps de restitution, mobilité des ions.
-Le détecteur se comporte aussi comme un compteur autocoupeur en ce qui concerne son temps
mort Tm et son temps de restitution ir, qui sont indé- pendants de la constante de temps du circuit anodique.
Pris pour le seuil de Geiger, Tm et Tr sont des fonctions linéaires de la tension de vapeur, comme le montre la
figure 4.
Nous avons utilisé la méthode de Stever [6] pour déterminer la valeur moyenne de la mobilité des ions de mercure qui se déplacent du fil vers le cylindre.
Rapportée à la pression atmosphérique, la valeur ob- tenue est :
FIG. 4.
-Variation du temps mort et du temps de resti-
tution en fonction de la tension de vapeur (diamètre du
fil : 0,1 mm, du cylindre : 2,0 cm).
Les valeurs théoriques [7] et expérimentales [8], [9]
antérieures sont beaucoup plus faibles (0,2 à 0,5 cm2 S-1 V-1). Il est possible qu’il se forme des
ions plusieurs fois ionisés dans les avalanches de Townsend.
Conclusion.
-Les mêmes détecteurs, remplis d’ar-
gon selon un mode opératoire identique à celui utilisé pour le mercure, ne présentent, aux mêmes tempéra- tures, aucun caractère d’autocoupure : ils entrent di-
rectement en décharge continue, sans présenter aucun palier. On ne peut expliquer le caractère autocoupeur
assez surprenant de la vapeur de mercure par la pré-
sence possible de gaz ou vapeurs parasites.
D’autre part, un compteur à cathode métallique, rempli de vapeur pure de mercure, n’est pas autocou- peur. Le résultat reste le même si l’on intercale entre
sa cathode et la masse un circuit (R C) identique à
celui auquel équivaut la paroi de verre due nos détec-
teurs.
Au total, il semble que le comportement du détec-
teur n’est pas lié à un phénomène classique d’auto-
coupure, tel que l’on décrit Korff et Present [10]. La
coupure des avalanches secondaires peut être attri- buée à la nature de la cathode, la paroi interne du
cylindre de verre, en l’occurrence.
Nos résultats sont à rapprocher de ceux de Collin-
son, Demetsopoullos et Zarzycki [11] sur des remplis-
sages (argon + xénon + oxygène + azote) : dans des
conditions convenables, de tels remplissages ont toutes
les caractéristiques des mélanges autocoupeurs.
Nous continuons nos recherches en vue d’établir
quel est le mécanisme de fonctionnement des détec- teurs à vapeur pure de mercure. Il est trop tôt pour faire des hypothèses, mais les effets (ion-paroi) à la
cathode jouent certainement un rôle essentiel ; il faut
aussi considérer la présence possible, dans la vapeur, d’ions Hg2 et Hg+ 3 [11].
Ces recherches ont été faites sous la direction de
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Monsieur le Professeur Daniel Blanc. Je le prie de
trouver ici l’expression de ma très respectueuse recon-
.
