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Appareil semi-automatique de mesure de largeur de
traces dans l’émulsion ionographique
G. Baumann, H. Annoni, H. Braun
To cite this version:
185 A.
APPAREIL
SEMI-AUTOMATIQUE
DE MESURE DE LARGEUR DE TRACES DANS L’ÉMULSION IONOGRAPHIQUEPar G.
BAUMANN,
H.ANNONI,
et H.BRAUN,
Département de Physique Corpusculaire, Centre de Recherches Nucléaires, Strasbourg-Cronenbourg.
Résumé. 2014 Une méthode
photométrique est décrite en vue de la détermination de la charge des particules s’arrêtant dans l’émulsion nucléaire.
L’imagé
de la trace est formée à l’aide d’un micro-scope de projection sur une fine fente placée devant un photomultiplicateur et balaie perpendi-culairement cette fente. Le pouvoir de résolution dépend de la longueur de trace mesurable. Une séparation satisfaisante des différentes charges est possible pour des particules d’un parcours rési-duel d’environ 30 03BC.Abstract. 2014 An
investigation is described of a photometric method for the determination of the
charge of particles stopping in nuclear emulsions. The image of the track in the emulsion is pro
jected by means of a microscope on a narrow slit placed in front of a photomultiplier and moved perpendiculary aeross the slit. The resolving power depends on the available track length ; a
satis-factory separation is possible with particles of a range of about 30 03BC.
PHYSIQUE
PHYSIQUE-APPLIQUÉE TOME 25, NOVEMBRE 1964, PAGE.
Introduction. --- La
largeur l
d’une trace dansl’émulsion
ionographique
est reliée à lacharge
de laparticule
incidente par une relation de la formel =
k VZ
(k
étant uneconstante).
Cette relationprovient
de laprésence
derayonnement 8 projeté
par le passage de l’ionprimaire.
Nous avons là unprocédé
physique
intéressant pour déterminer lacharge
desparticules
donnant des traces continues.Les mesures sont effectuées à l’aide d’un
micro-scope-photomètre
constitué
d’un.microscope
deprojection
et d’unphotomultiplicateur
( fig.
1).
Description
del’appareil.
- Nousavons
adopté
le
principe
de mesure désormaisclassique
de lalargeur
à mi-hauteur dupuits produit
par lapré-sence de la trace dans un
plan
deprojection
lors duFie. 1. -- Schéma de
principe.
186 A
défilement de la trace devant un
photomulti-plicateur
[1, 2, 3].
Cetappareil
de mesure delar-geur de traces se compose : d’un
microscope
depro-jection
Leitz Ortholuxmodifié ;
d’unphotomulti-plicateur
dont laréponse
estanalysée
soit par unoscillographe
cathodique,
soit par unappareil
enre-gistreur
surpapier
millimétrée
Microscope
àprojection.
,- Afin de diminuer aumaximum
la diffusion de la lumière dans l’émulsionépaisse
(N
400 U,
après
développement,
émul-sionG5)
suivant l’étude faite par Van Rossum[4],
nous utilisons un
éclairage
en fente que nouspro-jetons
exactement dans leplan
de la trace à l’aide d’unobjectif
à immersion renverséremplaçant
le condenseur normal de série. Cedispositif spécial
est de fabrication « Leitz ».
,
Cette fente est montée sur un
système
à révolveravec
cinq positions
de dimensions différentes per-mettant parsimple
rotation dechanger
la dimen-sion de lafente,
celle-ci restanttoujours
aupoint
dans le
plan
de la trace.Nous utilisons une
ampoule
Koritska brevetée de75 watts sous 12 volts dont l’alimentation
élec-trique
a été stabilisée afin d’obtenir unéclairage
constant.L’emploi
de filtreinfra-rouge
et ultra-violetpermet
la mesure d’une trace sans amener dedétériorations de l’émulsion.
Le
champ
est limité par une fenteplacée
dansl’oculaire ;
elle détermine lalargeur
totale dusignal
final. Dans cette fente estplacé
un filmétallique
de
20 y
de diamètrequi, projeté
sur la surface duphotomultiplicateur,
sert d’étalon de mesure.Photomultiplicateur.
-L’image
de la trace estprojetée
surla
surface
sensible duphotomulti-plicateur
(51.AVP)
par l’intermédiaire d’un miroirtournant
permettant
de décrire cette surface. Ilimporte
de sortir sansamplification
inter-médiaire le
signal
duphotomultiplicateur
dans unappareil enregistreur .[5,
6]. Aussi,
lephotomulti-plicateur
a-t-il étéplacé
à une distance de 40 cm du miroirtournant,
leplan
de laprojection
inter-médiaire ne servantq-4’à
la visualisation de lapro-j ection.
La fente
d’analyse
placée
devant lephotomulti-plicateur
a unelongueur
de 5 mm et unelargeur
de
2/10
de mm.Dans les conditions de
grossissement (objectif
KS 100 X oculaire 16X )
et deprojection adoptés,
lalargeur
de la trace n’est mesurée que sur unelongueur
de 3 g. Lesignal
final de l’ordre de de2,5
UA’permet
l’entrée directe sur ungalvano-mètre d’un
appareil enregistreur.
Lespot
lumineux dugalvanomètre
sera suivi par un chariot asservipar deux cellules
photoélectriques
branchées surun
amplificateur
différentiel à intensité maximale.Le miroir rotatif
peut
tourner à deux vitesses :1)
Vitesserapide :
Lemiroir,
relié à unmicro-moteur tournant à 3 000
t jm
permet
l’analyse
dusignal
final duphotomultiplicateur
par unoscil-loscope cathodique
branché en auto-déclenche-ment afin d’effectuer la mise aupoint optique
avecun maximum de
précision.
2)
Vitesse lente : Le miroir estégalement
relié àun
deuxième,
moteur
à travers unsystème
réduc-teurpermettant
de décrire la surface duphoto-multiplicateur
très lentement(1
tourminute)
afin.d’inscrire
les variations de l’intensité lumineuse parun
appareil enregistreur.
Mesure des traces. - La courbe
obtenue
(fig.
2)
à
l’appareil enregistreur
faitapparaître
deuxpro-Fie. 2. - Profil de la trace.
fils : le
profil
du fil et celui de la trace. Plusieursparamètres peuvent
être retenus pour définir latrace. Les essais nous ont montré que les meilleurs résultats sont obtenus par le
rapport 1/L ;
nosmesures sont
reproductibles
à 1%
près.
La
largeur
de la trace étant mesurée sur une très faiblelongueur (3 U),
seule la moyenne deplusieurs
mesures effectuées pour un parcours résiduel de
R + 5 M
définit lalargeur
de la trace pour queparcours résiduel R.
Pour effectuer les mesures, il faut mettre la trace
parallèle
à la fente en tournant laplaque
autour del’axe
optique.
Cetteopération
est facilitéegrâce
àun
système
à vide maintenant laplaque
autour de l’axeoptique. L’alignement
peut
être contrôlé à l’aide del’oscillographe
cathodique,
par le miroir. tournant à
grande
vitesse. Uneparfaite
focali-sation est obtenue par la recherche de laprofon-deur maximum du
puits
dusignal.
Pourtant,
comme d’autres
chércheurs
l’ontdéjà
signalé,
l’erreur de défocalisation est
relativement
faible[6, 7] (fig. 3).
Pour des traces de
longueur
supérieure
à200 y,
nous effectuons 10 mesures allant de
20 y
à 200 y,et
espacées
de 20 M. Pour des tracesplus
courtes,
FIG. 3. - Défocalisation.
des traces de
longueur
inférieure à100 M,
des cel-lules de5 M
sont utilisées.Les
mesures effectuées pour différentesincli-naisons des traces dans l’émulsion montrent que la
largeur
estindépendante
de cette inclinaison, jusqu’à
unangle
de 400.Au-delà,
il est nécessaire d’effectuer une correction de mesureidentique
àcelles nécessitées par d’autres
appareils
[5,
6,
7]
( fiâ. 4).
FIG. 4. - Influence de l’enfoncement.
L’influence de la situation en
profondeur
de latrace dans la
gélatine
est considérablement réduite parl’emploi
d’unéclairage
enfente,
comme l’aégalement remarqué
Van Rossum[4],
et que l’ontconstaté
Keynyon
[5]
ou Johanson[6].
Les facteursde correction de situation deviennent ainsi
négli-geables
devant les fluctuationsstatistiques
desmesures pour des traces de même
charge.
Les mesures de
largeur
pour des tracesd’enfon-cement inférieur à 400 montrent que la
discrimi-nation des différentes
charges
(Z
= 2 à Z =5)
estpossible
àpartir
d’un parcours résiduel d’environ30 U. ( fig.
5).
Pour des parcoursplus
faibles,
l’erreurest
trop
importante
pour discriminer les différentesparticules
defaçon
systématique.
FIG. 5. -
Largeur des traces.
A
partir
des mesures relatives à une trace, nousobtenons une courbe des moindres carrés dont les
enveloppes
pout des traces de mêmecharge
appa-raissent sur lesfigures.
La courbe
intégrale
montre que toutes les me-sures relatives à desparticules
de mêmecharge
sont situées sur une même droite(fig.
6).
Les diffé-rentes courbes sontséparées
nettement àpartir
d’un parcours résiduel d’environ 30 M.FIG. 6. -
188 A
Les mesures
intégrales
permettent
unediscri-mination des différentes traces à
partir
d’unpar-cours résiduel d’environ
30 IL
des différentsf
rag-ments.Principalement
pour des ions de parcours résiduelsupérieur,
les courbes de mesuresintégrales
donnent une
séparation
plus
nette que les courbesdifférentielles. Conclusion. -
Cet
appareil
de mesure estcarac-térisé par la
simplicité
defonctionnement,
la repro-ductibilité des mesures et la faibleimportance
des facteurs de correction. Ilpermet
une discriminationpour des
particules
de faible parcours résiduel(R - 30 U).
Ce résultat est très
important
pourl’identifi-cation des
hyperfragments,
surtout ceux àdécom-position
nonmésique,
où les calculsdynamiques
nedonnent
généralement
pas de solutionunivoque
[8].
Remerciements. - Noussommes redevables à
M. le Professeur P.
Cüer,
Directeur duDépartement
dePhysique Corpusculaire,
pour les facilitésqu’il
nous a accordées et l’intérêt
qu’il
a manifesté pournotre travail.
Nous remercions MM. F. Antoni et R. Priss
pour
leur aidetechnique.
Manuscrit reçu le 15 avril 1964.
BIBLIOGRAPHIE
[1] CECCARELLI et ZORN (G. T.), Phil. Mag., 1952, 43, 356.
[2]
DELLA CORTE (M.), Nuovo Cim., 1956, 10, 1565.[3]
RECHENMANN (R.), J. Physique Rad., 1956, 17, 163.[4]
VAN ROSSUM, Ann. Physique, 1955, 10, 643.[5]
KEYNYON, Nucl. Instr. Meth., 1962, 16, 348-353.[6] JOHANSON, Ark. Fysik, 1958, 13, 129.
[7] KRISTIANSSON (K.), Ark. Fysik, 1956, 33.
[8] BAUMANN (G.) Thèse Strasbourg 1963, Ann. Physique,
