Un sélecteur de coïncidences et d'anticoïncidences

HAL Id: jpa-00212582

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00212582

Submitted on 1 Jan 1951

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Un sélecteur de coïncidences et d’anticoïncidences

G. Valladas

To cite this version:

53 A.

UN

SÉLECTEUR

DE

_{COÏNCIDENCES ET D’ANTICOÏNCIDENCES}

Par G. VALLADAS.

Commissariat à

_l’Énergie

_atomique.

Laboratoires du Fort de _Châtillon,

_{Fontenay-aux-Roses}

_(Seine).

Sommaire. - On décrit _un sélecteur de coïncidences

comportant trois voies et une voie d’anticoïn-cidence. Le _temps de résolution peut être _ajusté entre 0,I et _{2 03BCs.}

PHYSIQUE APPLIQUÉE. TOME

_12,

OCTOBRE

_1951,

1. Introduction.

A. Généralités. - Pour mettre _en évidence des

particules

de

_{grande énergie}

ou l’émission de

parti-cules

simultanées,

on a souvent recours à des détec-teurs en coïncidence.’ Ces détecteurs sont connectés à un

_{dispositif électronique qui .enregistre}

une unité

chaque

fois

_qu’il

_reçoit

des

_impulsions

simultanées de la

_part

de chacun des détecteurs utilisés. Un tel

dispositif

est nommé sélecteur de coïncidences. De nombreux travaux ont été consacrés à

des

expériences

faisant

_appel

à cette

_technique.

Un

petit

nombre seulement décrivent de

_façon

détaillée

les circuits utilisés. C’est

_pourquoi

nous avons cru

utile de consacrer une étude

_{particulière ,à}

un

sélec-teur de ce _genre mis au

_point

dans notre labora-toire.

Dans ce

_qui

_suit,

nous nous _proposons

_d’analyser

le fonctionnement d’un sélecteur de coïncidences

comprenant

trois voies et une voie

d’anticoïnci-dence.

B.

_Description.

2013 La

figure i

schématise

l’ensemble du

_dispositif.

_Chacun

des détecteurs

_Dl,

D2,

D3

qui

peuvent être,

ou bien des

_compteurs

de

Geiger,

ou bien des

_compteurs

à

scintillation,

etc.,

est connecté à un canal

_{d’adaptation}

_qui

a _pour but

d’amplifier

et de standardiser les

_impulsions

reçues. Ces

_impulsions

sont ensuite acheminées vers le

circuit de sélection des coïncidences. Un

_dispositif

de

_comptage

_VI

_(échelle)

dénombre les coïncidences

détectées.

Le

détecteur

_D,

est _{connecté par} l’intermédiaire

de ses circuits

_{d’adaptation}

au circuit de

sélection

des anticoïncidences. Ce dernier est

_également

réuni

au circuit de sélection des coïncidences. Un second

dispositif

de

_comptage*

_V2,

dénombre les

anti-coïncidences,

c’est-à-dire les

_signaux

_provenant

du

circuit de sélection des coïncidences non

_accompagnés

de

_signaux

_provenant

du canal d’anticoincidence.

Coïncidences. - La

simultanéité

des

impulsions

reçues par le sélecteur de coïncidences n’est définie

qu’au

temps

de résolution

_près

de cet

_appareil

_que

nous

_désignerons

_par T.

Parmi les coïncidences

_{enrègistrées,}

un certain

nombre sont des coïncidences fortuites. On nomme

ainsi les coïncidences

_provenant

_{d’impulsions}

_quasi

synchrones

qui

n’ont pas pour

origine

le même

événement nucléaire. Dans le cas le

_{plus simple,}

celui des coïncidences

doubles,

la

_fréquence

des

coïncidences fortuites est

_pratiquement

propor-tionnelle à T. _{C’est pour cette raison}

_qu’on

s’efforce

Fig. 1.

d’obtenir un

_temps

de résolution T aussi

_petit

_que

possible.

Une limite inférieure de T est

_cependant

assignée

par les fluctuations de retard dans les détec-teurs.

Rappelons,

en

_effet,

_qu’il

_y a

_toujours

un certain

retard entre l’instant où une

particule

touche un

détecteur et l’instant

9ù

l’impulsion produite

atteint le niveau du déclenchement de

_{l’appareil.}

Ce retard

peut

se

_décomposer

en deux

_{parties :}

l’une

_provenant

du détecteur

_lui-même;

_laquelle

est

_sujette

à des

fluctuations

_{statistiques,}

l’autre,

provenant

des

circuits,

est constante entre certaines limites et

peut

être

_compensée.

Pour ne _pas

_perdre

de

_{coïncidence,}

on est conduit à choisir un

_temps

T

_supérieur

à l’écart maximum

entre _{les retards introduits par les} détecteurs utilisés.

L’appareil

étudié

_{présentement}

_possède

des cir-cuits

_{interchangeables}

_qui’

_permettent

de donner

à T des valeurs échelonnées entre 0,1 et 2 f1- s. Retard dans les circuits. -

Examinons

les retards

introduits dans

_chaque

voie par les circuits

d’adap-tation dont le schéma de

_principe

est

_représenté

sur

la

_figure

2.

54 A

La tension de déclenchement S du monovibrateur

peut

être

réglée

en

_agissant

sur la

_polarisation

_{’U p.}

Fig. 2.

Dès que

l’élongation

d’une

_impulsion

reçue en B

dépasse

la tension

S,

le _{monovibrateur provoque} le passage d’un courant

constant

et bien défini dans le circuit oscillant F. Une diode D amortit le circuit dès le début de la demi-alternance

posi-tive. Dans ces

conditions,

le

_signal

recueilli se réduit

à

_lalpremière

demi-alternance

_(négative),

3a durée

Fig. 3.

étant celle de la

_{demi-période}

du circuit oscillant

(fig. 3).

Supposons

d’abord _que l’on

_applique

en E un

Fig.4. ,

signal-saut d’amplitude

a.

_{L’élongation}

du

_signal

à la sortie de

_{l’amplificateur}

met un certain

_temps

pour atteindre la tension de déclenchement du

mono-vibrateur et ce dernier circuit ne

_répond

_pas

instan-tanément.

_{Appelons 0,}

l’intervalle de

_temps

_compris

entre l’instant

_{d’application}

du

_signal

à l’entrée et l’instant où une tension oscillante s’établit aux

bornes du circuit F

_{(fig. 4).}

Appelons également s

le seuil de déclenchement du

monovibrateur vu de l’entrée de

_{l’amplificateur.}

Le retard

0,

est d’autant

_{plus petit}

_que a est

plus

grand

et

_augmente

avec s.

Avec

les circuits

_qui

seront

_décrits,

₀₀

reste

compris

entre 5. 10-8 S et i o-7 s environ.

Appelons

0 le retard observé dans le cas où

l’impul-sion

_{appliquée présente}

un

_temps

de montée fini.

Son évaluation,

_précise,

_est

difficile,

_cependant

on

peut

énoncer la

_règle

suivante : 0 est

_toujours

compris

entre le

_temps

0,

mis par

l’élongation

de

Fig. 5.

l’impulsion

pour atteindre une valeur

_{correspondante}

au seuil s et le

_temps

0,

+

Oo, 00

étant le

_temps

que nous avons défini

_plus

haut

_{(fig. 5).}

,

Fréquence

des

_impulsions.

-

Pour que

chaque

voie

_puisse

transmettre sans

_pertes

_{appréciables}

des

_impulsions

de

_fréquence

_moyenne

élevée,

on

est conduit à limiter la durée des

_impulsions

appli-quées

à l’entrée. On réduit ainsi la

_probabilité

pour que les

impulsions

se

_superposent

aux résidus

des

_impulsions

_qui

les

_précèdent,

aux différents

points

des circuits traversés.

L’effet de ces résidus

_peut

être cumulatif et

entraîner une variation de la tension _moyenne à

l’entrée du

monovibrateur, celle-C’l

dépendant

de là

durée des

_{impulsions appliquées}

et de leur

_fréquence

moyenne.

Quand

les

_{impulsions fournies}

_{par le détecteur}

présentent

un

_long

_temps

de

_retour,

on différentie

ces

_impulsions

au _moyen du circuit constitué _par

la

_{capacité C,}

et la résistance Re

_placé

à l’entrée

de

_{l’amplificateur}

comme le montre la

_figure

2.

Le résultat obtenu est illustré _{par la}

_figure

6. Un autre

_phénomène

doit être

_pris

en

considé-ration. Nous verrons en

_effet,

_qu’après

_chaque

temps

avant _{que la self L} se soit

suffisamment

déchargée

à travers la résistance r et la diode D pour

qu’une

nouvelle

impulsion puisse

provoquer à son tour

_{l’apparition}

d’une demi-oscillation.

Fig. 6.

Circuit de

_sélection

des anticoïncidences. -Ce circuit est un

_simple

relais

_interposé

entre le circuit de coïncidence et le

_dispositif

de

_comptage,

mais ce

relais doit être non conducteur

_chaque

fois

_qu’un

signal

lui est _{fourni par le circuit}

_{d’adaptation}

de la voie d’anticoïncidence. Ce dernier

_signal

_peut

donc

recevoir le nom dé

_signal

de

_blocage,

Sà

durée 8

doit être choisie de telle sorte

_{qu’elle -recouvre}

large-ment le

_signal

de coïncidence.

Il, peut

arriver que le

signal

de

_blocage

se

_présente

avec un certain retard relativement au

_signal

de

coïncidence. Pour remédier à cet

_{inconvénient,}

le

_signal

de coïncidence est retardé d’un

_temps

cp suffisant pour que le

signal

de

_blocage

se

_présente

toujours

avec une

_légère

avance relative

_{(fig. 7).}

La valeur de p

adoptée

ici est

_égale

à _{2 03BC} s.

Une

_impulsion

_{peut parvenir}

à la

_voie

d’anti-coïncidence

_pendant

la durée 6 du

_signal

de

_blocage

provoqué

par

l’impulsion qui

la

_{précède. Quand}

cela

se

_produit,

le

_signal

de

_blocage

_déjà

amorcé doit

être

_prolongé

_{automatiquement}

d’un intervalle de

Fig.7.

Fig. 8.

temps 03B4

commençant

à l’instant de la seconde

impulsion (fige 8)

[1].

- Un circuit à mémoire assume cette

fonction

et

interdit ainsi toute

_possibilité

_{d’enregistrement}

d’une

ànticoïncidence

parasite.

0

56 A

2. Circuits

_{d’adaptation}

et de mise en forme

d’une voie de coïncidence.

Les circuits

_{d’daptation}

de l’une des trois voies de coïncidence sont schématisés par la

_{figure 9}

L’entrée E est destinée à recevoir les

_impulsions

négatives

provenant

du détecteur et transmises

par un tube à cathode asservie

_{(fig. 10).}

Fig. 10.

A.

_{Amplificateur}

et monovibrateur. -

L’ampli-ficateur

est _{constitué par les tubes}

_Li

et

_{L2 (6}

AK

₅₎

et

_comporte

une contre-réaction _par l’intermédiaire

du

circuit de cathode du tube

_L,.

Ce dernier tube

appartient

au monovibrateur dont le second tube

_L4

est

_bloqué

à _{l’état de repos.}

Lors

,de

l’application

d’une

_{impulsion négative}

en

E,

une

_impulsion

_négative

_apparaît

sur l’anode

du tube

_L2;

la tension de cathode du tube

_L,

suit

linéairement les variations de la tension

_appliquée

à la

_grille

de commande. Ceci reste vrai tant _{que le} tube

_L4

reste

_bloqué,

ce _que nous _{supposons pour}

l’instant.

Le

_gain

G de

_{l’amplificateur}

a _pour

_{expression :}

où K =

R5

désigne

le taux de contre-réaction

R15

et

_Go

le

_gain

de

_{l’amplificateur}

sans contre-réaction.

On a K ~

417

et

Go

est

_{approximativement égal}

à 300.

47

On en déduit G ~

_4o,

valeur

_qui

_correspond

bien à la valeur

_{expérimentale.}

La

_capacité

_Cg

a _{pour but d’atténuer la}

suroscilla-tion du

_signal

recueilli sur l’anode du tube

L2 quand

on

_applique

à l’entrée un

_signal-saut.

Le

_temps

de

_réponse

de

_{l’amplificateur,}

si l’on

nomme ainsi le

_temps

_{mis par}

_{l’élongation}

du

_signal

sur l’anode de

_L2

_{pour passer de} o au

_g/ioe

de son

amplitude

maximum,

quand

on

_applique

un

signal-saut à

_l’entrée,

est inférieur à

0,8. 10-7 s.

L’amplificateur répond

linéairement et la

contre-réaction

_agit

tant _{que le tube}

_L4

reste

_bloqué.

Cependant,

à la suite de la

_montée

du

_potentiel

de l’anode de

_Lg,

transmise à la

_grille

de

_L4

_{par le}

.

diviseur formé de l’ensemble des résistances

_Rl,

et

_R17,

et de l’effondrement du

_potentiel

de

cathode,

il arrive un instant où

L4

commence à conduire

(seuil S)

et le monovibrateur déclenche. Cela entraîne le

_blocage

du tube

_La,

le tube

_L4

débitant alors un

courant dont l’intensité vaut sensiblement 8 mA.

Il s’ensuit une

_augmentation

_{d’environ , 4}

V de la

tension de cathode de

_L,

dont une fraction est

transmise à la cathode de

_Ll.

_{L’augmentation}

du

potentiel

de la cathode. de

_LI

_équivaut

à une

dimi-nution de même valeur du

_potentiel

de la

_grille

de commande de ce tube. Comme la contre-réaction

, n’agit

plus,

les variations de la différence de

_potentiel

entre la

_grille

et la cathode de

_LI

sont maintenant

amplifiées

avec le

_{gain Go}

de

_{l’amplificateur}

sans

contre-réaction.

_L’aspect

des

_signaux

à l’entrée de

l’amplificateur,

sur l’anode de

_L2

et sur la cathode

de

_L,

est _{montré par} la

_{figure 11.}

Sensibilité. - La tension de déclenchement S

du monovibrateur varie linéairement en fonction

de la tension de

_polarisation

de la

_grille

de commande de

_La8

Celle-ci

_peut

être

_réglée

entre i o et

4o

V environ en

_agissant

sur le

_{potentiomètre Pl.}

La tension de

Flg. I I.

déclenchement vue de l’entrée s

peut

donc être

ajustée

entre

0,25

et i V. ’

Retard. - Nous

avons mesuré lé retard

Oo

entre

l’instant

_{d’application}

d’un

_{signal rectangulaire}

d’amplitude

a et le début de l’oscillation aux bornes

de la self

_(fig.

_4).

Les résultats sont les suivants : Au maximum de sensibilité

_(s

=0,25

V),

00

varie de 0,1 pus à

o,o5,us

environ,

quand

a _{passe d’une}

valeur

_légèrement

_supérieure

à

o,25

V à une valeur

suffisante pour saturer

_{l’amplificateur.}

Au minimum de sensibilité

_(s

= i

V),

Oo

varie

valeur

_{légèrement supérieure}

à i V à une _valeur

pro-voquant

la saturation de

_{l’amplificateur..}

Durée de

_{l’impulsion}

_appliquée.

- Nous

avons

dit que,

lorsque

l’impulsion

fournie par le détecteur

présente

un

_long

_temps

de

_retour,

on a

_avantage

à différentier

_{l’impulsion}

au _{moyen du circuit}

constitué par la

capacité

Ce et la résistance Re.

Nous supposerons, dans ce

_qui

_suit,

_{que le}

_temps

de retour du

_signal

_{fourni par le} détecteur est très

grand.

On fera donc usage d’un circuit de

différen-tiation et l’on donnera à la constante de

_temps

Ce R,

une valeur suffisamment

_petite

en

_respectant

la condition

_qui

sera définie dans le

_paragraphe

suivant.

Signalons

toutefois

_qu’on

_peut

différentier

l’impul-sion dès l’électrode collectrice du détecteur en

donnant à la constante de

_temps

de

_{décharge Co Ro}

de cette électrode une valeur

_égale

à la constante de

_temps

Ce Re

_qu’on

aurait choisie.

Durée du déclenchement. - Le monovibrateur

retombe dans son état initial

_quand

_{l’élongation}

de

, l’impulsion

reçue par sa

_grille

de commande _repasse en décroissant par une valeur de

_quelques

volts

inférieure à celle

_qui

était nécessaire à son déclen-chement

_{( fig.}

_II).

La durée du déclenchement

dépend

de S et de la constante de

_-temps

Ce Re

Fig. 12.

(R2

est en effet

beaucoup plus grande

_que

_Re).

Elle diminue avec

_{l’amplitude}

de

_{l’impulsion}

appliquée

mais,

du fait du

_{signal positif}

_{reçu par} la cathode de

_L,

à l’instant du

_{déclenchement,}

elle ne

_peut

descendre au-dessous d’une certaine

valeur atteinte

_quand

_{l’amplitude}

de

_{l’impulsion}

est

égale

à s

_(fig.

_12).

Ce Re doit être choisi de manière que la durée de

déclenchement

du

mono-vibrateur soit un _peu

_supérieure

à la

demi-période T/2

,

du circuit oscillant. Une valeur de Ce Re

_égale

à 3 fls conduit à une durée de déclenchement

_toujours

supérieure

à la

_{demi-période}

la

_{plus longue}

_qu’on

s’est

_proposé

_d’obtenir

_{(2 03BCS).}

B. Circuit de mise en forme. - Nous avons

déjà

signalé

que la mise en forme des

_signaux

appliqués

à l’entrée du circuit de coïncidence était

confiée à un circuit oscillant

_[21.

Ce circuit est

placé

en série avec le tube

_L4

(fig.

9).

Fig. I 3.

-Nous

_négligerons

l’effet

de la résistance

_RI8

dont la valeur est

_petite.

Dès le déclenchement du

monovibrateur,

un

courant

_I,

_égal

à 8

_mA,

traverse le

_circuit

_anodique

de

_L4.

_{L’amplitude}

du

_{signal négatif}

_qui

en résulte

aux bornes du circuit oscillant a _{pour valeur}

’ Pour toutes

les

valeurs de L

_envisagés

ici,

Va,

est

beaucoup

plus grand

que

l’amplitude qui

serait

nécessaire _pour

_permettre

le

_blocage

des tubes

des

circuits de coïncidences. Tout se _{passe donc}

comme si la forme du

_signal

était celle d’un

_trapèze

isocèle,

comme le montre la

_figure

13. La

_pente

des deux fronts a _pour

_expression

C est constitué _{par la}

_{capacité parasite}

du

montage

(tubes

et

_connexions)

et _{par la}

_{capacité parasite}

de la self. Cette dernière

_capacité

est d’ailleurs

petite (3

à 5

_pF)

_par

_rapport

à la

_capacité

du

mon-tage

(environ

24

pF).

On admettra donc que C

a _pour

_valeur,

_quelle

_{que soit la self}

utiliséè,

Applications numériques.

-

58 A

.

On a

Décharge

de la

self.

-

Dès que la tension aux bornes

. de la self devient

positive,

la diode D devient conduc-trice et L se

décharge

à travers r et D.

Nous _supposerons pour

simplifier

la discussion que

Fig. 14.

le retour à

l’état

de repos du monovibrateur

et,

par

suite,

la coupure du courant

I,

a lieu à la fin de la demi-oscillation.

Dans ces

_conditions,

les variations de l’intensité

en fonction du

_temps

des courants dans la self

L,

la

_capacité

C et la résistance r

_{s’expriment}

_{par les}

courbes de la

_figure

_14.

’ ,

Admettons _{pour l’instant que la} constante de

temps

Cr

_{est petite}

devant r -

ce

_qui

revient à

négliger

l’effet de C. A l’instant

t,

compté

à

_partir

du début

de la

_décharge

de

L,

le courant dans r a _{pour valeur}

Pour toutes les valeurs de

t,

telles _que

_{i3 (t)}

reste

supérieur

à

I,

un nouveau déclenchement du

mono-vibrateur

ne

_{peut changer}

le sens du courant dans r

et D : il s’ensuit

_qu’aucune

nouvelle

demi-oscilla-tion ne

_peut

se

_produire,

le circuit restant amorti.

Pour une valeur

_{de t}

suffisamment

_grande,

i, (t)

dçvient

plus

petit

que

I;

un nouveau

déclen-chement provoque alors une demi-oscillation dont

l’amplitude

a _pour

expression

-où

_1,

est l’instant du nouveau

déclenchement.

Pour donner au

_temps

mort _que nous venons

de mettre en évidence une valeur aussi

_petite

_que,

possible,

on doit rechercher la valeur à donner à r

pour

permettre

à

_l’énergie

contenue dans le circuit oscillant de se

_dissiper

dans le minimum de

_temps,

sans donner lieu à de nouvelles oscillations

_parasites.

Tenons

_compte

maintenant de la

_capacité

C. On sait que

l’énergie

contenue dans le circuit oscil-lant se

_dissipe

en un

_temps

voisin de sa valeur

minimum

_quand

le circuit est à l’amortissement

critique.

On a alors :

L’adaptation

de la

résistance

à

la valeur de

chaque

self utilisée conduisant à des difficultés de

réalisation,

la valeur de r a été choisie une fois

pour toutes et

_correspond

à _{la self pour}

_laquelle

le

temps

de résolution est

_égal

à o,1 iis. Dans ces conditions

L -- o, i mil

et r - ioooq.

La self

_{correspondant}

à un

_temps

de résolution .

de 2 03BCs a _{pour valeur} L xx 5 mH.

Le

_temps

mort observé est de l’ordre

de

3 03BCs et il faut un

_temps

_{sensiblement double pour que}

l’amplitude

d’une nouvelle demi-oscillation

_atteigne

la moitié de la valeur normale.

Comptage

des

_impulsions.

- Les

signaux

recueillis

aux bornec de la résistance

_R,,

sont mis en forme

par le circuit

comprenant

la diode à cristal

_W,

la

_{résistance R20}

et la

_{capacité CIl.}

Ils sont destinés à

être

_appliqués

à un

dispositif

de

_comptage.

La

capacité Cll

est _{constituée par les}

_capacités

para-sites du .

_montage

et des connexions

_(quelques

dizaines de

_picofarads),

3. Circuit de

sélection

des coïncidences.

A.

_Principe.

- Le circuit utilisé est _une

modi-fication du circuit de Rossi

_[3]

et se trouve schéma-tisé par la

figure

15.

Fig. 15.

Ce circuit

_permet

de

détecter les coïncidences

doubles entre

_les

_{signaux appliqués}

_{respectivement}

interrupteur S ;-S’.;

étant ouvert. Il

_permet,

de

même,

la détection des coïncidences

_triples

entre les

_{signaux appliqués}

_{à el, e2}

_{et e3}

_quand

les trois

interrupteurs

sont fermés..

Plaçons-nous

dans le cas des coïncidences doubles

qui

est celui de la

_figure

16.

_Lorsque

les

_signaux

négatifs

appliqués respectivement

à e1 et e2

sont

simultanés,

le

_potentiel

de cathode s’effondre.

L’application

d’un seul

_signal,

à

_{l’entrée el}

par

exemple,

n’entraîne

_qu’une

faible variation du

poten-tiel de cathode

_qui

reste sensiblement

_égal

à la tension de

_grille

du

tube

T2.

Comme les résistances de

charge

des anodes et des cathodes sont

_égales,

les variations de la tension

_anodique

sont

_égales

et de

_signe

contraire aux variations de la tension

de cathode.

Pour des raisons de

_commodité,

ce sont les

_signaux

positifs

recueillis

aux bornes de la résistance d’anode

qui

ont été utilisés. La forme

_schématique

des

_signaux

aux différents

_points

du circuit est

_{représentée}

sur

la

_figure

16. Les

_symboles

vG1(t), vGs(t), vK(t)

et

_vp(t)

désignent

les tensions

_{correspondant respectivement}

aux

_signaux

en _{el, e2, K} et P.

Les

_signaux

_positifs

recueillis en P sont

_appliqués

à un monovibrateur dont le seuil de

déclenche-ment D

_est

fixé au-dessus de

_{l’amplitude}

des

_signaux

résiduels résultant de

_{l’application}

d’un seul

_signal.

Fig. 16.

B. Réalisation

_pratique.

- Circuit de

coïnci-dence. - Le schéma de

montage

de l’un des tubes du circuit de coïncidence est montré par la

figure

9,

Fig. 17.

ainsi que le schéma

d’interconnexion

des trois tubes.

Monovibrateur

_{(fig. 17).}

- Le

monovibrateur,

formé des tubes

_T,

et

_T7

est du

_type

_indiqué

_par Schmitt

_[4].

Lés _{tensions de repos des}

_grilles

de

commande des tubes

_T4

et

_T5

_sont

_{fixées par deux} diviseurs constitués

_{respectivement}

_par

l’ensemble

des résistances

Ri

et

_R2,

_R7

et

_R..

Au _repos, les tubes

_{T 5}

et

_{T 6}

ne débitent aucun courant.

Les

_signaux

sont

_appliqués

à la

_grille

du tube

_{T 6}

par l’intermédiaire du tube à cathode asservie

T4.

Fonctionnement. - Examinons le

cas où _la capa-cité Cr

_(C13)

est absente. Le fonctionnement du

60 A

signal appliqué

atteint une _{valeur telle que le}

tube

_T6

commence à conduire

(seuil D),

un _processus

. Fig. 18.

cumulatif s’établit

_qui

entraîne

_{l’augmentation}

de l’intensité du courant dans

T 6

et le

_blocage

du tube

_T7.

A l’instant où

_{l’élongation}

du

_signal

en

_El

retombe à une certaine valeur

D’,

un _{processus inverse ramène}

le circuit dans son état initial. D’ est

_{toujours plus}

bas que D.

La

_{figure 18}

montre les formes

_respectives

du

signal

en

El

et du

signal

en

_M,

sur l’anode de

_T,.

La durée de ce derniér

_{signal dépend}

du

_temps

pendant lequel

le

_{signal en-Ei dépasse}

le seuil D. Une réaction

_auxiliaire,

_utilisant

la

_capacité

Cr,

permet

de donner au

_signal

en M une durée

inva-Fig. 19.

riable. Dès que

le

.monovibrateur

déclenche,

le

signal

recueilli en

_N,

sur l’anode de

T7,

est

_appliqué

à la

_grille

de commande de

_T5

_par l’intermédiaire

de C,. et entraîne le _passage d’un courant dans

ce tube. Ceci a _{pour effet de maintenir le}

déclen-chement du

monovibrateur

pendant

un intervalle

de

_temps

défini _{par la} constante de

_temps

_C,.R6.

Une diode

_(EA

₅₀₎

raccourcit le

_signal

de retour

sur la

_grille

de

_{T 5 (fig.}

_19).

Les

_{capacités parasites qui}

shuntent les anodes

de

_{T 6}

et

_T7

ralentissent le déclenchement du

mono-vibrateur.

Il en

_{résulte que}

_{l’élongation}

du

_signal

en

El

doit excéder le seuil D

_pendant

un certain

temps

pour provoquer un déclenchement. Ce

_temps

est

_{égal à}

_{4. 10-8}

s environ dans le cas du circuit

utilisé.

Pour assurer une bonne discrimination entre les

signaux

de coïncidence et les

_signaux

résiduels dont

_{l’amplitude}

n’excède

_jamais

2

V,

le seuil D a été fixé à 5 V environ

_(diviseur

_{R, - R2).}

La durée de déclenchement du monovibrateur est

_ajustée

à 2 _jus au _{moyen de la}

_capacité

variable

_C13.

Un

_signal

dont

_{l’amplitude}

est voisine de 3 V est recueilli aux bornes de la résistance

_B5

_pour

être acheminé vers le

_dispositif

de

_comptage.

C. Détermination du

_temps

de résolution. -Le

_temps

de résolution r est _{défini par la}

demi-1

Fig. 20.

période

des circuits oscillants des différentes voies.

Des

_jeux

de selfs

_{interchangeables}

_permettent

de donner à T des valeurs

_comprises

entre 0,1 et _{2 03BCs.}

Nous nommerons

_temps

de coïncidence le

_temps

pendant

lequel

les

_signaux

_appliqués

au circuit de

coïncidence sont

_présents

à la fois. Pour

_qu’il

_y ait

_{enregistrement}

d’une

coïncidence,

la valeur du

temps

de coïncidence doit êtres

_supérieure

à une

certaine valeur minimum n

(fig.

20).

n est le

_temps

_{mis par}

_{l’élongation}

du

_signal

sur

l’anode du circuit de coïncidence

_pour

atteindre une

valeur

_permettant

le déclenchement du

6i

Le

_{temps n}

_dépend

_{principalement :}

a. de la vitesse de descente et de remontée

des

signaux

appliqués,

c’est-à-dire de

1. dt

_{(fig. 13);}

b. de la constante de

_temps

Cp Rp

où

CP

et

Rp

désignent respectivement

la

_{capacité parasite}

et

la résistance d’anode du circuit de coïncidence

(fig. 15);

c. de

D,

seuil du monovibrateur.

Nous avons vu _que est

_égal

à 3 V

_{par i o-8}

s. Par

ailleurs,

dans

le cas

des

coïncidences doubles

dans le cas des coïncidences

_triples

Rp= 330Q,

Cp ~ 90 p F ,

Rp Cp = 3.i8-8s. Le calcul de n ne

_peut

être

_entrepris

ici.

_Signalons

toutefois _que sa valeur

_théorique

_correspond

bien

à sa valeur

_{expérimentale égale}

à

_{(7 ± 1). 10-8}

s.

Le

_temps

de résolution a _pour

_{expression :}

Cette dernière relation

_permet

de calculer la valeur de L

_{correspondant}

à un

_temps

de résolu-tion déterminé.

Pour avoir une idée des variations du

_temps

de

résolution entraînées par des variations accidentelles

du seuil du

monovibrateur,

la courbe

_exprimant

T

en fonction de D

_(fige

_21),

a été déterminée

expéri-mentalement dans le cas

particulier

où

On

_voit’que

le

_temps

de résolution fixé à

_0,275

_Fs

(pour

un seuil D

_égal

à 5

_V)

_peut

varier de ± 10-8 s,

quand

D varie due -+- 1 V. Les variations accidentelles de

D,

dues surtout aux variations de la tension de

chauffage

des. tubes du

_{monovibrateur,}

sont infé-rieures à ±0,2 V.

4. Voie d’anticoïncidence.

A. Circuits

_{d’adaptation.}

-

Les

circuits

d’adap-tation sont

schématisés

_{par la}

_figure

22, Us sont

identiques

à ceux des voies

d’anticoïncidençe

jusqu’à

l’anode du tube

_L4.

Fig. 2 2.

Signal

de.

_blocage.

-

Au repos, le

_potentiel

de

l’anode de

_L4,

fixé _{par l’ensemble des résistances}

_RIs

d’une

_part,

R19

et

_R2o

d’autre

_part

est

_égal

à 1 8o

V;

le tube

_L6

est

_bloqué.

L’arrivée d’une

_impulsion

provoque le déclenchement du

premier

monovibra-teur

_(LrL,).

Un courant de 8 niA circule alors dans

_L4

dont le

_potentiel

d’anode tombe à une

valeur limitée _{à 11 o V par} l’action de la diode

_L7

cons-62 A

titué par les tubes

L5

et

_L6

et un

_{signal rectangulaire}

négatif

apparaît

sur l’anode de

L6.

Dès que le

premier

monovibrateur retourne à

son _{état de repos, la}

_capacité

d’anode de

_L4

(C12 augmenté

de la

_{capacité parasite Cp)}

se

_recharge

. à travers la résistance

R,8.

Le

potentiel

de la

grille

de

_L5

remonte à une _{valeur pour}

_{laquelle L5}

commence à conduire et le second monovibrateur

revient dans son état initial

_(fig.

_23).

A condition _{que la durée du}

_signal

_appliqué

à l’entrée de

_{l’amplificateur}

soit très

_petite,

la

_{durée 8}

du

_signal

sur l’anode de

L6

est

uniquement

fonction

de la constante de

_{temps :}

Fig. 23. - En bas à

gauche,

lire 200 V, au lieu de z5 V.

La constante de

_temps

Ce Re

qui

fixe la durée de

l’impulsion

à l’entrée de

_{l’amplificateur}

est choisie

faible

_(o,5

1-ts dans le cas de la

_figure

₂₂₎

et _la capa-cité

_C12

est

_ajustée

de

_façon

à donner à 6 une valeur

égale

à

_{6 Fs.}

-L’arrivée d’une nouvelle

_impulsion

_pendant

la

durée 6

retarde le retour à l’état _{de repos du second}

monovibrateur et _provoque

_{l’allongement}

du

_signal

sur la

_plaque

de

_L6

conformément à ce

_qui

a été dit au

_paragraphe

1.

Le

_signal

_recueilli

sur l’anode de

_L6

est transmis

au _{circuit de sélection des anticoïncidences par le}

tube à cathode asservie

_L,.

B. Circuit de sélection des anticoincidences. - Ce circuit est

constitué par les tubes

T8

et

_T9

de la

_figure

_17. Les

_signaux

du

_blocage

sont

_appliqués

à la

_{grille du}

tube

_{T9 (entrée E2).}

Les

_signaux

de coïncidence sont

_appliqués

à la

_grille

du tube

_T,

par l’intermédiaire du circuit de différentiation constitué par la

capacité

C6

et la résistance

R16

(C6R16

= 0,25

03BCs).

Nous avons vu _{que les}

signaux

sur l’anode de

T7

sont des

_signaux

rectan-gulaires

positifs

dont la durée est fixée à 2 _03BCs.

Les

_signaux

_{reçus par} la

_grille

de

_Tg

_comprennent

donc une

_impulsion

_positive

suivie d’une

impulsion

négative,

dont

_{l’amplitude}

est de l’ordre de 15 V.

C’est cette dernière

_impulsion,

en retard de 2 _ils

(voir §

1)

sur le début de la

coïncidence,

qui

est

utilisée. ’

Fonctionnement. -

Au repos, les tubes

Tg

et

_T9

sont conducteurs et un courant

_{d’équilibre}

circule

dans la diode

_{W1. L’impulsion positive}

_{reçue, à} l’instant d’une

coïncidence,

par la

grille

de

_Tg

n’entraîne

_qu’une

faible variation du

_potentiel

anodique

de ce tube : ceci est dû à l’action de la diode

_W1

et de la forte

_{capacité Cg (0,1 p.FJ.}

Si aucun

_signal

de

_blocage

n’est reçu par la

_grille

de

_{T 9’}

_{l’impulsion}

_négative

_qui

succède à

_{l’impulsion}

positive

dont il ’vient d’être

_question

a _{pour effet}

d’annuler le courant

_anodique

de

_Tg

dont le

_potentiel

de cathode est maintenu sensiblement à sa valeur

de repos par l’action du tube

Tg.

Un

_signal

_positif

d’amplitude

voisine de 20 V

apparaît

sur l’anode

de

_Tg.

,

C,onsidérons

maintenant

le cas où la

_grille

de

_T9

vient de recevoir un

signal

de

blocage

à

l’instant

où une

_{impulsion négative parvient}

à la

_grille

de

_Tg.

La tension de

_grille

de

T9

est alors à une valeur de l’ordre de 20 V.

La diminution de l’intensité du

courant

dans le tube

_{Tg, correspondant}

à l’effet de

_{l’impulsion}

négative

reçue par sa

_grille,

est maintenant forte-ment _{réduite du fait que la tension de cathode suit.} sensiblement les variations de la tension de

_grille.

Cette variation de l’intensité du courant dans

_Tg

n’a pour

conséquence

qu’une

variation de l’intensité

du courant

_{d’équilibre}

dans

_W1.

La variation de la

tension, d’anode

de

_Tg

_qui

en résulte

_est

très

petite

La

_figure

₂₄

montre la forme

des

_signaux

aux

différents

_points

du circuit dans les deux cas _que nous venons

_{d’envisager.}

L’anode de

_T,

est connectée à un monovibrateur

(tube

T10) qui

a

pour

but d’effectuer la

discrimi-nation,

entre les

_{signaux positifs}

_provenant

.des coïncidences’ non

_{accompagnées}

d’un

_signal

de

blocage

et les

_signaux

résiduels d’anticoïncidence. Des

_impulsions

_{d’amplitude}

et de durée constantes

recueillies aux bornes de la résistance

R28,

sont

acheminées vers un

_{dispositif -}

de

_comptage.

Le fonctionnement

_de

la voie d’anticoïncidence

est correct tant _{que la}

_fréquence

moyenne des

impulsions

qui

lui

_parviennent

est inférieur à 5ooo ,par seconde.

5. Réalisation

_pratique.

- Nous

avons

_adopté,

coïnci-Fig. 24.

Fig. 2 5. dences

_qui

vient d’être

décrit,

la

_disposition

en tiroirs

démontables assemblés dans uri

châssis

commun.

Trois tiroirs contiennent

respectivement

les cir-cuits des trois voies de coïncidence réalisés confor-mément aux indications de la

_figure

9. Deux autres tiroirs

_{correspondent}

aux circuits de la

_figure

22

(voie d’anticoïncidence)

et de la

_{figure 17 (circuits}

de

_sortie).

Les interconnexions entre les

_{cinq prises, auxquelles}

Fig. 26, ci-contre. - Vue avant du sélecteur -de coïncidences.

Les boutons supérieurs commandent les _{interrupteurs S1-S i,}

S.-S’, S3 S3 de la _figure 9 et permettent la mise en circuit des voies de coïncidence.

Les boutons placés sur les tiroirs commandent les potentio-mètres de réglage de la

_{polarisation v.}

_{( fig. 9)} et _permettent

d’ajuster les seuils des quatre voies entre o,25 et -1 V. Les _prises situées au-dessous sont destinées à l’alimentation

des tuhes à cathode asservie _qui doivent transmettre les

impulsions provenant des détecteurs. ’

-64 A

sont connectés les

tiroirs,

et l’alimentation sont faites à l’arrière du châssis.

L’alimentation,

construite selon des

_principes

classiques,

est

_séparée.

Le schéma de ses circuits

est _{montré par la}

_figure

25.

La

_figure

26

_reproduit

la

_photographie

de

_{l’appareil.}

6. Conclusion.

Nous avons décrit un sélecteur de coïncidences

appelé

à résoudre de nombreux

_problèmes

expéri-mentaux

_posés

_par la

_physique

nucléaire.

La mise au

_point

des circuits de cet

_appareil

ne

présente

pas de difficulté et leur fonctionnement

nous a semblé satisfaisant.

M. R. Dailland nous a

_apporté

une très utile

collaboration au cours de la réalisation

_pratique

de cet

_appareil.

Nous remercions M. R. Chaminade

avec

_qui

nous

avons eu d’utiles discussions et M. A.

Rogozinski

qui

a bien voulu nous conseiller au cours de la rédaction de ce travail.

Manuscrit reçu le 15 juin 1951.

1

BIBLIOGRAPHIE.

[1] DEGALLIER. - Rev. Sc. Instr. U. S. A., I950, 21, I025.

[2] MAZE. - J.

Phys. Rad., I938, 9, I62.

[3] ROSSI. - Z.

Physik Dtsch, I93I, 68,

64.

[4] SCHMITT. - J. Sc. Instr. G.

B., I938, 15, 24.

JAUGE A VIDE UTILISANT LES RAYONS ALPHA.

Par C. GIMENEZ et J. LABEYRIE. Commissariat à

_l’Énergie

_atomique.

Laboratoires du Fort de

_{Châtillon, Fontenay-aux-Roses (Seine).}

Sommaire. - Cette

jauge est destinée à mesurer la _pression des gaz entre I0-1 et I02 mm _Hg, au _{moyen du courant d’ionisation dû à} une source _{de rayons} 03B1. Son emploi est _{indiqué lorsqu’on} veut mesurer les _pressions de gaz corrosifs _(halogènes) ou _lorsqu’on veut mesurer la _proportion d’un

gaz dans un _{mélange (néon} dans _l’argon par exemple).

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM.

PHYSIQUE APPLIQUÉE. TOME _12, OCTOBRE

_1951,

PAGE 64 A.

L’utilisation du courant d’ionisation

_produit

_par

des rayons a _{pour la} mesure de la

_pression,

ou

_plus

exactement de la densité _{d’un gaz n’est pas}

nou-velle. Elle a même été commercialisée sous le nom

«

_{d’Alphatron}

»

_(1).

L’appareil

décrit

_ci-dessous,

utilise un

prin-cipe analogue.

Une source de

_polonium

_déposée

sur

du

_nickel,

_ayant

une intensité de l’ordre de

_5F

C

_(2),

émet des rayons a à l’intérieur d’une

petite

chambre

d’ionisation

_cylindrique,

reliée à la canalisation dans

_laquelle

se trouve le _gaz à étudier

_(fig.

_i).

L’électrode collectrice de

_cette

chambre est reliée à un

_{amplificateur}

à courant continu standard

du

C. E. A. Le courant de

saturation,

pour l’air à

(1)

DOWNING, MELLEN. A sensitive vacuum _jauge with linear response, Rev. Sc. Instr., 1946, 17, 218-223.

(2 ) Le _{polonium ayant} une _période de _{140 jours,} il faut tenir compte de sa décroissance. Par contre, ces sources sont peu coûteuses et d’un _emploi très commode.

la

_pression

de i o cm

_Hg

est atteint

_lorsque

la tension entre les électrodes est 25 V.

-On constate

_{expérimentalement}

_{que le} courant

débité _{par la}

_chambre,

_pour un _gaz

donné,

est très

sensiblement

_{proportionnel}

à la

_pression

de ce _gaz,

tant _{que le parcours des rayons} oc reste

_supérieur

à trois fois la

_longueur

de la chambre. Pour

l’air,

la

pression

limite

_supérieure

est

de

l’ordre de 102 mm

_Hg.

A

_pression

_égale,

le courant

_dépend

fortement de la nature du _gaz

_(fig.

_2).

’ La

_pression

limite inférieure _{que l’on}

_peut

ainsi

mesurer est inversement

_{proportionnelle}

à la valeur de la résistance à travers

_laquelle

s’écoule le courant de l’électrode collectrice. Avec la source citée

ci-dessus

et une résistance

de lot 0 g,

on

_peut

mesurer une

pression

d’air

_qui

est de l’ordre de

_{io-Imm Hg}

avec une

_précision

de 10 _pour i oo.