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Réglage automatique des chambres de Wilson
R. Richard-Foy
To cite this version:
RÉGLAGE AUTOMATIQUE
DES CHAMBRES DE WILSONPar R. RICHARD-FOY.
Ingénieur
del’Aéronautique.
Laboratoire de
Physique
de l’ÉcolePolytechnique.
Sommaire. - Il faut modifier le
réglage d’une chambre de Wilson quand la température t varie, en augmentant le taux de détente quand t augmente. Il suffit, pour rendre ce réglage automatique,
d’une modification simple du régulateur de pression employé au Laboratoire des radiations de Berkeley.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. SÉRIE VIII, TOME IX, DÉCEMBRE I ~Î ~~.
Une des difficultés de
l’emploi
pendant
untemps
long
d’une chambre de Wilson est sa sensibilitéaux variations de
température.
Onpeut
y remédierpartiellement
par une climatisation de la salled’expériences,
mais à haute altitude enmontagne
ou en avion ce
procédé
est difficile à mettre en0153uvre correctement.
Nous avons donc
envisagé
d’étudier unappareil
qui
fasse varierautomatiquement
le taux de détente en fonction de latempérature.
Si nous utilisons une chambre dont la détente estproduite
par lerelâchement d’une
pression
d’aircomprimé,
laposi-tion avant
du
piston
étant déterminée parl’équi-libre de la
pression
sur les deux faces dupiston
et laposition
arrière étantfixe,
cetappareil
peut
être constitué par lerégulateur
depression
d’aircomprimé
convenablement modifié.
Nous allons d’abord exposer le
principe
durégu-lateur utilisé au laboratoire de radiation de
Berke-ley (1)
et montrer comment onpeut
le modifier pour obtenir le résultat que nous cherchons.A.
Régulateur
ordinaire d7aircomprimé. 2013
Cerégulateur
se compose des chambres 1, 2 et 3 que l’on voit sur lafigure
I, sans la chambre 0. La chambre 1 et la chambre 3 sontséparées
par.une membrane de caoutchouc surlaquelle
est colléela
pièce métallique
Aqui
forme la chambre 2. La chambre 3communique
avecl’appareil
consom-mateur d’aircomprimé
et la chambre 2 est reliée à la distribution d’aircomprimé
par unpointeau
creux P. On voit que si lapression
en 3 estplus
faiblequ’en
1 la membrane sedéplace
vers le haut etdégage
lepointeau
de sonsiège, permettant
àl’air de passer de 2 en 3 ce
qui
rétablitl’équilibre.
Si,
parcontre,
lapression
en 3 étaitplus
fortequ’en
1,
rien ne viendrait modifierl’équilibre
sil’appareil
utilisateur necomportait
pas defuites,
pratiquement
il en atoujours
etl’équilibre
s’établitgrâce
à elles. Cerégulateur
ne fonctionne donc pas pour un débitnul,
ilexige
delégères
fuites. Lachambre 1 se termine par un tombac dont le volume
est
réglable,
cequi permet
de faire varier lapresion
p (1) Je remercie ~v. B. Fretter de m’avoir indiqué ce principe.dans 1 et de
régler
ainsi avecprécision
laposition
avant dupiston
du Wilson. Ce tombac necomporte
pas latuyauterie
L,
figurée
sur lafigure
z .Fig. 1. - Réglage automatique des chambres de Wilson.
La
précision
duréglage dépend
durapport
du volume totalVI
de la chambre 1 à la surface S de la membrane. Laprécision
de larégulation dépend
durapport
de la forcef
nécessaire à assurer la ferme-ture dupointeau
à la surface S de la membrane d’unepart,
et d’autrepart,
durapport
deVl
à S. On a doncintérêt,
pour avoir unappareil
précis,
àprendre
--Pratiquement,
onpeut
considérer que lapression
en 3 reste
toujours
égale
à celle en 1 ennégligeant
{
et en tous cas les variations depression provoquées
par uneperturbation quelconque
en 1 et 3 restenttoujours égales.
’B.
Régulateur
compensé
Si latempérature
T varie de-~- .1 T,
tous les volumesqui
interviennent dansl’appareil
restantfixés,
lespressions
varientégalement
et laposition
avant dupiston
resteinchan-gée,
elle a même tendance à reculerlégèrement,
car lapression
de vapeur saturanteaugmente
plus
rapi-dement que celle du gaz sec; le taux de détentetend donc
plutôt
àdiminuer,
alors quel’expérience
montre que le bonréglage
est obtenu par une aug-mentation de ce taux s .°
312
Pour remédier à ce défaut nous proposons
d’ad-joindre
aurégulateur précèdent
une chambre 0séparée
de la chambre ipar
une membraneélas-tique
etaprès
avoir établil’équilibre
depression
entre 0 et 1 au moyen de latuyauterie
Ld’y
intro-duire un
liquide
très volatil de tension de vapeur ~.Nous allons calculer la variation °
dT
La chambre 0 est caractérisée par son volume
V;
lapression
p; la masse M de gaz sec; latempé-rature T et la
pression -m
de vapeur. La chambre 1par
Vl,
pl,Mi
etTI.
Nous avonsd’où
On élimine
dp,
d V,
et l’on fait enpremière
approximation
p = p,, d’oùRevenons maintenant à la chambre de Wilson de volume
V4, pression
P4,température
~’ enposition
comprimée
et de volume fixeV5
enposition
détendue.Nous avons
V5==(i+e)V4
par définition etcomme nous l’avons vu avec
Soit
P’ 4
lapression
du gaz dans la chambre et r~4 lapression
de vapeursaturante,
on aUne variation de
température
T donne une varia-tion de volume V telle queReportons la
valeur dedpl
tirée de(1),
nous avons, - Pl
Donc
Le
régulateur
fait donc varierautomatiquement
le taux de détente. Si nous connaissons laquantité
dE
dTexpqui correspond
à une conservation du bonréglage, l’équation
ci-dessuspermet
de calculer le des chambres 0 et 1 durégulateur
V + VI
compensant automatiquement
les variations detempérature. Pratiquement
l’on construira unrégu-lateur dont les volumes des chambres se rapproche-ront des valeurs calculées et l’on fera un
réglage
espérimental
en faisant varier le volumeVi.
Pour cela il suffitd’adjoindre
au tombac la tuyau-terieLi
parlaquelle
on versera un volume connu d’unliquide
à faible tension de vapeur dans la cavité 1. On pourra, parexemple,
utiliser de l’huilepour basse
pression.
D’autre
part,
en raison des forcesparasites
pro-voquées
par l’élasticité des différentes membranes,il est
préférable
de déterminer directement lavariation
correspondant
à un bonréglage
B0.7 /exp
au lieu de et de calculer à
partir
dedTexp
V + V1cette fonction.
Pour une chambre de Wilson fonctionnant à la
pression
ordinaire à l’eau etalcool, E
est de l’ordre de o, 12, avec2013
dl’ de l’ordre de 0,001 etdw4
d 1 de l’ordrede 1,7 mm de
Hg.
Nous avons donc en ordre degrandeur
c’est-à-dire
Il faut donc choisir un
liquide
dont lapression
devapeur saturante ait une variation
dm
= 2, 5
mmHg
dT
par
degré.
Ceci estparfaitement
réalisable. Conclusion. ~-- Nouspensons donc que l’utili-sation d’un
régulateur
de cetype peut permettre
un
réglage automatique
de la détente dans certaines limites et donnerplus
desouplesse
àl’emploi
de la chambre de Wilson.Bien
