Nouvel appareil très portatif pour la mesure des faibles teneurs en radon

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Submitted on 1 Jan 1936

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Nouvel appareil très portatif pour la mesure des faibles

teneurs en radon

H. Garrigue

To cite this version:

NOUVEL APPAREIL

TRÈS

PORTATIF

POUR LA MESURE DES FAIBLES TENEURS EN RADON Par M. H. GARRIGUE.

Observatoire du Pic du Midi

_{(Hautes-Pyrénées).}

Sommaire. - L’auteur décrit un _appareil très léger (1 040 g) et très robuste avec _lesquels on _peut

faire _rapidement des mesures _{précises (2 à 10 pour 100)} de la teneur en radon d’un échantillon d’air. Le _{système électrométrique} dérive de la balance de torsion de Coulomb.

i Introduction. -r- La découverte de l’accumulation

du radon

_(’)

entre la couche de

_neige

et le sol au Pic du Midi et en ses

_environs,

m’a amené à construire un

appareil

entièrement _nouveau, suffisament

_léger

et

robuste pour

pouvoir

faire des mesures en des

points

difficilement accessibles.

Jusqu’ici,

j’ai

utilisé un

_appareil

à feuille

d’or,

dont les inconvénients sont de trois sortes :

10 Poids: 3 500 g. ~°

_Fragilité

de la feuille.

3°

_Opération

de

_prise

d’air

_longue

et

_pénible

_(méthode

de circulation : 23

_min).

Dans mon nouvel

_{appareil, j’ai}

donc étudié très

soi-gneusement

la

_légèreté,

la

solidité,

la

_rapidité

d’opé-ration,

tout en conservant une bonne

_précision

_(de

2 à 10 pour

100).

2.

_{Principe. - i 0}

Comme

_{d’habitude,}

on utilise la

méthode de l’ionisation

_spontanée,

en vase

_clos,

de l’échantillon d’air dont on veut connaître la teneur en

impuretés

radioactives

_(ici,

le

_radon).

Un vase

_cylindrique

A

_{(fig. 1)}

de 500 cm3 est

_rempli

d’air desséché et

_filtré,

_prélevé

dans

_{l’atmosphère}

libre.

(On

utilise pour cela une _{pompe à main} et à tube

desséchant),

à la

_pression

absolue de 1 500

_{gJ cm 2}

mesurée par un

_petit

manomètre M. On

_ajoute

alors,

dans le vase

A,

l’échantillon d’air à

étudier,

également

desséché et

filtré,

à la

_pression

_{partielle de}

500

_g/cm2,

ce

_{qui porte}

la

_pression

totale à l’intérieur du vase A à 2 000

_g/cm2.

La connaissance de l’io isation à l’in-térieur du vase, avant et

après

l’introduction de l’air à étudier

_permet

de déduire la teneur en radon de celui

ci,

si 1

_appareil

a été

_{préalablement}

étalonné.

_(Il

faut tenir

_compte

de l’effet du

_{rayonnement pénétrant,}

terrestre et

_{cosmique, 5}

à _{25 ions par}

_{cm3 et sec,}

aux conditions normales de

_pression

et de

_{température.)}

2° Voici

quel

est le

_dispositif

utilisé _pour mesurer l’ionisation à l’intérieur du vase A : une

_tige

de bronze B (1) Comptes-Rendus de l’Âcad(;mie des Sciences ?~ janvier 1935,

200, p. 41.4.

isolée,

_placée

à l’intérieur et suivant l’axe du

_vase"A,

traverse la

paroi

de ce vase _par une

_pièce

étanche

d’ambre

W,

_{(fig. ~).}

L’extrémité C extérieure au vase A

Fig. 1.

de cette

_tige

B

_s’engage

dans un boîtier de laiton

D,

égalementét811ehe,

qui

contient tout le

_système

électro-métrique.

L’extrémit’3 C

_supporte

une

_pièce

de bronze de forme

spéciale E,

eu face de

_{laquelle peut}

se

_déplacer

l’extré-mité d’une lame de bronze

_phosphoreux

F

_(fig.

_{1,’ et}

₂₎

108

soudée

_{perpendiculairement}

au milieu d’un fil tendu G de bronze silicieux.

La

_tige

B et la

_pièce

E étant isolées du vase A

_peuvent

être

_portées

à un certain

_potentiel

initial élevé

_(75V).

La lame F et le fil G réunis

_{électriquement}

au vase r1

sont mis au

_potentiel

du sol. Il en résulte que l’extré-mité de la lame F est _{attirée par la}

_pièce

E.

Fig. 2.

L’ensemble F. G. E. constitue une

_petite

balance

électrostatique

de Coulomb. La

_position

de l’extrémité de la lame F est observée au

_microscope

à échelle

micrométrique

De la vitesse de

_déplacement

de cette

extrémité,

on déduit la vitesse de diminution du

_potentiel

de la

_tige

_B,

_qui

_dépend

elle-même de l’ionisation de l’air contenu dans le vase A.

3. Réalisation. - Voici

_quelques

détails sur la construction de

_{l’appareil qui}

a été exécuté entièrement à l’atelier et au laboratoire de l’Observatoire du Pic du Midi.

i ° Le vase

_A,

en fer-blanc rivé et

_soudé,

de

_0,2

mm

d’épaisseur, porte,

sur la face

_opposée

à la

_pièce

d’ambre

_{’V 1, 2}

valves

VI

Vz,

l’une pour son

_remplissage,

l’autre pour sa

_vidange,

un tube à desséchant

Ti

et le manomètre ~I.

~° La

_pièce

d’ambre véritable

Wi

1

qui

supporte

la

tige B,

est très

_{soigneusement polie,}

_{pour éviter les} fuites de surface. Elle est montée dans un

_cylindre

métallique l’enveloppant

entièrement,

afin de réduire

au maximum les fuites par

pénétration

de

_charge.

3° La

_pièce

de bronze E a une forme

_spéciale

déduite de

l’expérience,

telle que le

déplacement

de la lame

_F,

dans la zone

_utilisée,

est une fonction linéaire de la

charge

du

_système

B. C. E. Ceci a lieu pour une

dif-férence de

_potentiel

entre B. C. E. et A. F. G. variant de 70 à 50

_volts,

ce

_qui

est suffisant pour obtenir la saturation entre B et A.

4° Le

_dispositif

de

_charge

est _{constitué par} un

_piston

d’ambre 2

(fig. 2)

extérieur au boîtier D. Ce

piston

entre à frottement doux dans une monture

_métallique

K isolée par une

_pièce

d’ambre La monture K

_peut

tourner autour d’un axe traversant

la pièce

d’ambre

W3.

Cette

_rotation,

dans un sens ou dans

l’autre,

établit ou

coupe le contact entre la monture K et la

_{pièce E,}

intérieure au boîtier D.

Pour

_opérer,

on frotte le

_piston

d’ambre

W2

sur un

tampon

de coton

_{(électrisation)}

et on l’introduit dans la

monture K. On établit le contact entre cette monture et

la

_pièce

intérieure

_E;

à ce

_moment,

il suffit d’enfoncer ou deretirer convenablement

_{le piston}

d’ambre

_{W2 pour}

amener le

_potentiel

de l’ensemble K. E. C. B. au

_signe

et à la valeur désirée. _{On coupe alors le contact entre} la monture K et la

_pièce

E en faisant tourner cette monture autour de l’axe

_qui

traverse la

_pièce

d’ambre

_W3.

En fin de

rotation,

la montre K se met

automatiquement

au sol. On

_{peut alors}

commencer une

mesure.

5° La

_petite

balance

_{électrostatique}

de Coulomb est

constituée de la

_façon

suivante :

a)

La lame de bronze

_phosphoreux

F a 51 mm de

_long

(fig. 1

et

_2).

Sa

_largeur

et son

_épaisseur

au milieu

sont

_{respectivement}

de 200 et 15

millièmes

_{de mm,}

tandis que ses

extrémités _{sont amincies par} une méthode

chimique

jusqu’aux

valeurs

_approchées

de 100 à

5 millièmes de mm

_(ces

dimensions sont

_exagérées

sur les deux

_figures).

b)

La lame F est

_soudée,

en son

_millieux,

perpen-diculairement sur le milieu d’un brin de fil de bronze silicieux G de 15 millièmes de mm de diamètre et de 53 mm de

_long,

tendu lui-même sur une monture de bronze

_réglable

H. Le

_réglage

de cette monture et le raccourcissement d’une extrémité de la lame F

permet-tent,

au

_montage,

_{d’équilibrer}

le

_système

FG.

6° Le boîtier de laiton D

_{qui protège}

l’ensemble décrit au

_{paragraphe précédent,}

_porte,

en

_plus

du

dispositif

de

_charge

décrit au

_paragraphe

_4,

_l’objectif

de

_microscope

_Oa~

dont l’axe

_optique

est

_{perpendiculaire}

aux

_{génératrices}

du vase

_cylindrique

A.

L’oculaire

_{micrométrique}

₀₃

est monté à l’extrémité d’un tube fixé par des colliers sur le vase

_A,

parallèle-ment aux

_{génératrices}

de celui-ci. L’autre extrémité de ce tube

_porte

un

_{prisme à}

réflexion totale P. Ce

_dispositif

permet

de faire des mesures

_lorsque

_l’appareil

est

posé

directement sur le sol.

(On

_regarde

verticalement vers

le sol mais l’axe

_optique

de

_l’objectif

0,

est

horizon-tal).

Le boîtier D

_porte

_également

une lentille

_0,

_jouant

le rôle de condenseur pour

l’objectif

du

_microscope,

ainsi qu un tube à desséchant

T 2.

L’emballage

en

_fer-blanc,

donc il est

_question

au

paragraphe suivant,

porte

un réflecteur

_métallique

R

permettant

d’éclairer facilement le condenseur

0,.

élastique-109 ment dans un boîtier de fer-blanc de 25 X 13 clin, sur

lequel

sont

_prévues

des fenêtres à

_glissières,

de telle

sorte _que toutes les

_opérations

de

_prise

d’air et de mesure

_peuvent

se faire de l’extérieur de ce boîtier.

4. Résultats

_{techniques :}

A)

1, Poids de l’ensemble _{1 040 g.}

23 Solidité : une chute de

_{l’appareil,}

dans son

emballage

en

_fer-blanc,

de 2 m de hauteur sur

une couche de

_neige

_tassée,

n’amène aucune

pertur-bation dans ses constantes.

L’appareil

fermé

_peut

être

exposé

au

_froid,

au

_soleil,

à la

neige volante,

sans

_qu’il

en résulte aucune détériol ation.

30 Une

_prise

d’air s’effectue en moins de 30 sec.

B)

Sensibilité :

(L’échelle micrométrique

s’étend de 0 à

_100.)

Teneur en radon de l’air du vase A réduite aux conditions :

TEMPS 540

_m/m

de

_pression,

_température

_{+ 1,’+-,C :}

_ _ .

O 00 19

millimlcrocurie .

1. t O...

°

ï0

, ....ml Iffilcrocurlepar 1 re...,...

{

18 min... (» 0 0... 90

ld.

_{2 min,}

~11 sec. ïU

0,0?0

millimicrocurie par litre ... ~... 4 min. 15 sec . 50

/

6 min 2G sec . 30 8

min,

38 sec . 10

C)

Précision:

Si

_plusieurs

mesures sont faites

_pendant

des

_temps

suffisamment

_{longs (2}

_h)

sur un même échantillon

d’air à la même

_époque

de son

_activité,

les résultats

moyens pour chacune d’elles sont

_identiques

à moins de 1 pour 100

près.