Description d'un appareil de mesure de substances radioactives ne nécessitant pas la connaissance précise de la position de la substance

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Submitted on 1 Jan 1933

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Description d’un appareil de mesure de substances

radioactives ne nécessitant pas la connaissance précise

de la position de la substance

A. Piccard, L. Meylan

To cite this version:

DESCRIPTION

D’UN APPAREIL DE

MESURE

DE

SUBSTANCES RADIOACTIVES

NE

NÉCESSITANT

PAS LA

CONNAISSANCE

PRÉCISE

DE LA

POSITION

DE LA SUBSTANCE Par A. PICCARD et L. MEYLAN.

Laboratoire de

_{Physique Polytechnique.}

Université libre de Bruxelles.

Sommaire. - L’appareil comprend une chambre d’ionisation formée de deux plaques

planes,

parallèles, de grande surface. Sur la plaque supérieure on pose un écran de _plomb

d’épaisseur

constante. La _préparation à mesurer se place sur la plaque de plomb en son

centre. L’influence d’un _{petit déplacement} de la _préparation sur le résultat de la mesure

est d’autant _plus faible que la plaque de plomb est plus épaisse. Avec un écran de plomb

de 1 à 2 cm. _{d’épaisseur,} un _déplacement de la _préparation de 4 cm. dans toutes les direc-tions _produit une variation du courant d’ionisation mesuré _{plus petite} que 2 à 3 pour mille.

Donc, dans ces _conditions, une incertitude de 4 cm. sur la _position de la substance radio-active ne _peut causer _qu’une erreur de mesure _{plus petite que} 2 à 3 pour mille.

,~

Un laboratoire de mesure de substances radioactives est

quelquefois appelé

à mesurer

des

_{préparations}

pour

lesquelles

il est

_impossible

de déterminer exactement la

_position

de la substance

_radioactive,

cette indétermination

_{pouvant porter}

sur un volume de

_plusieurs

cm3

_parfois.

Les

_dispositifs

ordinaires de mesure ne _{conviennent pas dans} ces

_cas-là,

car

ils

_exigent

_toujours

la connaissance de la distance de la

_préparation

à la chambre d’ioni-sation.

La chambre d’ionisation _que nous allons décrire est destinée à combler la lacune que

nous venons de

_signaler.

9 .

Soit (fig.

i)

une _{chambre d’ionisation formée par deux}

_plaques

_(Si,

_{S~) planes,}

paral-lèles,

de

_{grande surface,}

et distantes de

_quelques

centimètres seulement.Soit P un écran de

plomb, d’épaisseur

constante et couvrant _{entièrement la chambre constituée par}

_S,

Soient 0 et 0’ deux

_positions

de la substance à mesurer.

’

Soit 0’ R’ un _rayon

_provenant

de la substance

_placée

en

_0’,

0 R un rayon

parallèle

provenant

de la

_substance,

_placée

cette fois en 0. _{Le parcours de} ces _rayons est le

même,

dans le

_plomb

et dans la

chambre,

ils ionisent donc de la même

façon

(en

supposant

négli-geable l’absorption

dûe à

_l’air).

On voit

_qu’à

_chaque

_{rayon émanant de} 0’ et traversant

l’épaisseur

totale de la

chambre,

correspond

un _rayon

_parallèle

émanant de 0.

Ces

_rayons

106

sont

_compris

dans les deux cônes OCn et 0’C’D’. En dehors de ces deux

cônes,

on ne

trouve-plus,

pour

chaque

rayon émis du

point

0 un _rayon

_équivalent

émis de

_0’;

tandis _{que les}

rayons émis de

0,

à l’extérieur de 0 C et 0 D traversent encore entièrement la

_chambre,

les

rayons

parallèles

émis de 0’ ne la traversent que

partiellement

ou _{pas du} tout.On voit dont.

‘

que la variation de l’ionisation mesurée dans la chambre

S,

S2,

quand

la substance passe de 0 en 0’ est donnée _par la différence de l’ionisation dûe aux _rayons

_qui

_passent

respective-ment à l’extérieur de 0

C,

0 D et

_{Q’ C‘,}

0’ D’"

Si

_l’angle

d’incidence de 0 C et de 0 D sur la surface de la chambre est

_grand,

et

l’épais-seur de l’écran de

_{plomb grande,}

_{les rayons}

_passant

à l’extérieur de 0 C et 0 D traversent

une

_épaisseur

de

_plomb

suffisamment

_grande

_pour

_qu’ils

_{soient presque}

entièrement

absorbés et _{n’ionisent que} faiblement.Dans ce _{cas, la variation de} l’ionisation mesurée dans.

la

chambre,

quand

la substance _passe de 0 en 0’ est donc faible.

Le calcul montre que, pour une distance 0 0’ de

_quelques

_{centimètres,}

si l’on

désire-n’avoir

_qu’une

variation d’ionisation

_{plus petite}

_{que 1 pour}

_100,il

faut utiliser une chambre d’une surface relativement considérable et un écran de

_plomb

assez

_épais.

A

_plus

forte

raison,

la variation de l’ionisation est-elle

_{négligeable quand}

la substance est

_déplacée

laté-ralement sur la surface

_(’~.

Notre but a été de réaliser une telle chambre d’ionisation.

Nous donnons

_figures

2, 3

et

4,

les résultats obtenus avec une chambre de 1 m$ dé

surface,

conforme au schéma 1.

Fig. 2. - Courbe _a. Ecran de 0,4 cm Pb + 0,9 cm Fe.

Les

_plaques

Si S2

sont constituées par deux tôles de fer de

0,9

cm

_{d’épaisseur,}

distantes

de 4 cm.

Nous avons

_pris

comme- électrode une tôle d’aluminium de 2 mm

_{d’épaisseur,}

_placée

au centre de la chambre et reliée à un électromètre à fil.

’

La saturation est aisément obtenue à 100

_V,

environ. Il faut avoir soin de

fermer

le&

côtés de _{la chambre par} de la feuille de

_plomb

de

_quelques

mm _pour

_empêcher

l’entrée dit

rayonnement secondaire,

spécialement important

si des substances à

_{poids atomiques}

Les essais ont été faits avec des écrans de

_plomb

de

_0,4

cm;

1,0

cm et

2,0

cm. L’écran

total était donc : -. ,

,

pour la courbe a,

figure 2 :

0,4 cm

Pb

₊

_0,9

cm

_Fe,

pour la courbe

b,

figure

3 :

1,0

cm Pb

₊

_0,9

cm

_Fe,

pour la courbe c,

figure 4 :

~~,0

cm Pb

₊

0,9

cm Fe.

1~’ig. 3. - Courbe 6. Ecran de 1,0 _cm Pb + 0,9 _cm Fe.

La substance a été

graduellement

_éloignée

de la surface du

_plomb.

Nous avons

_porté

en abscisses les distances de la substance à l’écran de

_{plomb (dist.}

0

_{0’) et}

en ordonnées les

courants

d’ionisation

_{correspondants.}

Nous

_{indiquons également}

sur la

_figure

la valeur du

i pour 100 de l’ionisation.

On

voit,

par la courbe a,

qu’un

écran de

_0,4

cm Pb

₊

_0,9

cm Fe donne encore une

variation de l’ionisation de i _pour iL)0 sur une distance de 4 cm.

Par

_contre,

avec

1,0

cm Pb

₊

_0,9

cm

_Fe,

la variation est de l’ordre de 1 pour 1000 sur une distance de 3 cm

_(courbe

_b).

Avec

2,0

cm Pb et

0,9

cm Fe

_{(courbe c),}

on n’observe aucune variation

_appréciable

de

l’ionisation sur une distance de 6 cm et la variation de 1 pour 100 n’est obtenue

_qu’après

10"em.

-

-Pratiquement,

l’écran de

1,0

cm Pb

_~-

0,9

cm Fe

_peut

être considéré

_déjà

comme

suf-fisant,

puisque

une indétermination de 4 cm sur la

_position

de la substance radioactive

entraîne une erreur d’au

_{plus quelques}

_{pour 4 000.}

Il y a

_quelques

_{remarques à faire concernant}

_l’emploi

de cette chambre

d’ionisation.

Premièrement,

vu la

_grande

_{capacité électrostatique}

de la chambre

_(environ

800

_cm)

et

_{l’absorption}

à l’intérieur du

_plomb,

la sensibilité de ce

_dispositif

est limitée.

La

_précision

des mesures, pour les faibles

préparations,

est

_également

limitée du fait que l’ionisation

spontanée

est relativement

considérable,

car le volume de la chambre est

de 40 dm3.

_En

pratique,

il est

_impossible

de mesurer avec

précision

dEs

_{préparations plus}

faibles

que

quelques

mg de Ra El.

Les

conditions?de

filtrage

des

_{préparations}

sont différentes de _{celles que l’on admet}

habituellement

et la détermination exacte de

_{l’absorption}

dûe,

soit aux

_parois

de

l’appareil

108

1

En

effet,

d’une

_part

l’écran de

_{plomb correspond}

à un filtre

_primaire

variable suivant

les

directions,

passant

de 1-2 cm à

_plus

de 15 cm et l’on sait _{que les corrections}

_{d’absorption}

dépendent

de

_{l’épaisseur}

du filtre

_{primaire employé.}

,

>

Fig. ~. - Courbe _c. Ecran de 2,0 _cm Pb + 0,9 cm Fe,

D’autre

part,

le

_rayonnement

de la

_préparation

est utilisé dans un

_angle

solide d’à _peu

près

9-r. Il en résulte _que le filtre constitué par la

paroi

de

l’appareil

et par la substance est

également

très variable suivant la direction du

_rayonnement

et

_{l’absorption}

_qui

en

_résulte,

difficile à

_estimer,

_peut

être assez _{différente de celle que l’on}

_{prévoit quand}

le

_rayonnement

est utilisé dans un

_angle

solide

_petit,

comme c’est le cas dans les

_dispositifs

habituels.

En

résumé,

pour une

_{appréciation}

exacte des

_absorptions,

il faut déterminer les constantes

_{d’absorption qui correspondent}

au

_filtrage

primaire

dû à l’instrument et aux conditions dans

_lesquelles

les

_{préparations}

sont

_mesurées,

ce

_qui

devrait du reste être fait

pour

chaque

instrument de mesure de

_radium,

car on sait que les constantes

_{d’absorption}

sont fonction du

_dispositif

utilisé.

Ce travail a été rendu

_{possible gràce}

à

l’intervention

de la Fondation Tassel.

"

Manuscrit reçu le 2 février 1933. .