Étalonnage d'un chronotron à l'aide d'un générateur d'impulsions du type Rosenblum

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Étalonnage d’un chronotron à l’aide d’un générateur

d’impulsions du type Rosenblum

J. Duclos, J. Fleury

To cite this version:

48 A.

ÉTALONNAGE

D’UN CHRONOTRON

A L’AIDE D’UN

GÉNÉRATEUR

D’IMPULSIONS DU TYPE ROSENBLUM Par J. DUCLOS et J.

_FLEURY,

Laboratoire de

_Physique

Nucléaire, Université de Grenoble.

Résumé. 2014 En vue de réaliser un _{spectromètre} à neutrons

_rapides

par temps de vol, un

chro-notron a été construit en utilisant une distribution de

_lampes

du _type « 6 BN6 » à

_laquelle

a été

ajouté un _{système d’amplificateurs différentiels, permettant d’augmenter} leur _temps de résolution. Pour étalonner cet _ensemble, un _{générateur d’impulsions} de _temps de montée 2.1020149 s, de lar-geur 1020148s et

_{d’amplitude}

variant entre 1 et 45 volts, a été construit à _partir d’un _compteur

Rosen-blum. Le

temps

de résolution du chronotron déterminé à l’aide de ce _générateur

_{d’impulsions}

a été

trouvé

_égal

à 5.10201410 s.

Abstract. 2014 A fast neutron

spectrometer using the time of _flight method is described. The coincidence _system is a distribution device of "

6 BN 6 " tubes.

_Resolving

time has been

impro-ved _by differential

_amplifiers.

To test this device, a

_pulse

_generator of rise time 2 10-9 sec. and with an _amplitude from 1 to45 V has been constructed from a Rosenblum Counter. The chronotron

resolving

time determined with this

_pulse

_generator has been found

_equal

to 5 10201410 sec.

PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 19, AVRIL _1958,

Un

_{spectromètre}

à neutrons

_rapides

_par

_temps

de vol nécessite un

_système

de

coïncidence

dont le

temps

de résolution doit être d’autant

_plus

_petit

que le parcours des neutrons est

_plus

faible et _que

leur

_énergie

est

_{plus grande.}

_Lorsque

_pour des

raisons

_{d’angle solide,}

le _parcours ne doit _pas

excéder 1 à 2

_mètres,

le

_temps

de résolution devra être au moins

_égal

à 10-9 s si l’on veut obtenir des

résolutions en

_énergie

de 10

_%

env. entre 10 et

20 MeV.

1. Le ehronotron. - En

vue de réaliser un tel

spectromètre,

des mesures de

_temps

de résolution

ont été faites sur un chronotron dont voici le

principe :

vingt

lampes

détectrices de coïncidences

du

_type

« 6 BN6 » sont montées suivant la

tech-nique

des

_{amplificateurs}

distribués. Les

_capacités

parasites

des deux

_grilles

de commande de

_chaque

lampe

sont _{utilisées pour construire deux}

_lignes

à retard à constantes localisées. Les

_impulsions

issues des détecteurs sont

_envoyées

aux deux

extré-mités

_opposées

de ces deux

lignes

et se

_propagent

en sens

_inverse,

le

_temps

de parcours d’une

lampe

à la suivante étant de 6.10-10 s. La

_lampe

_qui

détecte la coïncidence fournit une indication sur le

temps

qui séparait

les deux

_impulsions.

On réalise

ainsi un

_système

dont

les

différents canaux sont

distribués sur l’échelle des

_temps

de 12.10-10 s en 12.10-1o s. O’Neil

(1955) [1]

a

_déjà

réalisé un

système

semblable mais avec un

_temps

de

réso-lution de 4.10-9 s.

La

_difficulté,

_lorsqu’on

veut diminuer ce

_temps

de

_résolution,

_{vient du fait que}

_{l’impulsion}

de

coïncidence

_apparaît

simultanément sur

_plusieurs

canaux. La courbe de

_{l’amplitude}

de ces

impulsions

en fonction de leur

position

sur l’échelle des

_temps

présente

un maximum

aplati

à l’endroit

précis

de

la coïncidence

_(fig.

_2a).

Un ensemble de 2

ampli-ficateurs différentiels et d’un redresseur

_(fig.

₁₎

permet

de transformer la courbe

enveloppe

précé-FIG. 1. -

Schéma du chronotron.

49 A

FIG. 2. -

Amplitude

_en volts de la

réponse

des différents canaux. a) A la sorite des lampes «’ 6 BN6 ».

b) A la sortie du système différentiel.

dente en une courbe

plus aiguë

(fig. 2b).

Ce

mon-tage

est

_analogue

au

_système

,différentiel

de

Bay (1956) [2].

Le

_temps

de résolution de

_l’appareil

a

été étudié en

_analysant

les différents canaux

succes-sivement. Pour faire cette

_étude,

il est nécessaire de

disposer

d’un

_générateur

_{d’impulsions}

très

_brèves

dont la

_largeur

n’excède pas 10-8 s et dont

l’ampli-tude varie de

_quelques

volts à

_quelques

dizaines de

volts.

2. Le

_{générateur d’impulsions}

Rosenblum.

-Aussi avons-nous

_pensé

utiliser un

_compteur

Rosen-blum

_{(1955) [3], Sahe, 1957 [4]}

comme source

d’im-pulsions

de référence et avons réalisé un

_générateur

dont les

_{caractéristiques}

sont les suivantes :

1.

_Temps

de

montée :

_{2,5 ’10-9}

s.

2.

_Largeur

à mi-hauteur : 7 10-9 s.

3.

_Impédance

de

_{charge : peut}

être réduite à 2 Q.

4.

_Amplitude

de

_{l’impulsion}

_comprise

entre 15 et 45 V _pour une

_impédance

de

_{charge supérieure}

ou

_égale

à 75

_{Q ;}

et

_comprise

entre 1 et 10 V _pour

une

_impédance

de 2 03A9.

5.

_Fréquence

de

_répétition

déterminée par l’in-tensité de la source de

_polonium.

Dans le

_montage

réalisé,

la source de 20 u. e. s.

_{( N}

15

uC)

donne

environ 400

_impulsions

_par seconde. 6. Polarité

_positive.

Le

_compteur

Rosenblum.utilisé est un

_compteur

classique

comprenant

8 fils de

_tungstène,

tendus

à

_1,2

mm d’une

_plaque

horizontale en acier

inoxy-dable. En l’absence de

_rayonnement

oc, la

décharge

« _{couronne »}

_obtenue

_{est telle que} le _courant

d’ioni-sation collecté atteint

_plusieurs

centaines de

micro-ampères. L’impulsion,

ayant

un

_temps

de montée

de l’ordre de

_quelques

_{millimicrosecondes,}

est

_trop

rapide

pour que son

_{amplitude dépende}

sensi-blement de la valeur de la résistance

_R0.

On réalise

alors un diviseur de

_{capacité ( fig. 3).}

_{Si l’on}

sup-pose

Cl

»

_Co,

_{l’impédance}

de sortie Est déterminée

par la

capacité

Ci

et la résistance

R1

en

_parallèle,

cette dernière étant _{nécessaire pour} la

_répartition

des

_potentiels.

Le condensateur

_Co

_variable,

dont la

FIG. 3. - Schéma de

principe

du _générateur

_{d’impulsions}

Rosenblum. ’

capacité

résiduelle doit être très faible et

_égale

à

une fraction de

picofarad,

est réalisé _par deux

plaques

parallèles,

à écartement

_variable,

connec-tées aux bornes «

plaque »

_et « sortie »

par des fils très courts.

ETUDE,DE

L’IMPULSION. - Le

signal

est

_appliqué

par l’intermédiaire de 20 m de câble coaxial

(impé-dance 75

_Q)

sur les

_plaques

dé

déviation verticales

d’un

oscillographe

cathodique,

« Tektronix »

type 517,

pour compenser le retard

(environ

10-7

s)

introduit _par le circuit de

_balayage

déclenché. La

bande

_passante

de l’ensemble constitué _{par la}

_ligne

de 75 03A9 et le

_tube

à _rayons

_cathodiques,

est telle

Fie. 4. -

Impulsions du _compteur Rosenblum.

Balayage : 10-8 _s/carreau. Sensibilité : _{15 V/carreau.}

Impédance de _{charge :} 75 S2.

CI = 40 pF.

50 A

qu’elle

ne

_permet

_pas due déterminer avec

précision

le temps

de montée réel de

_{l’impulsion.}

On

obtient

une mesure

_{plus précise}

du

_temps

de

montée en mesurant

l’.amplitude

à la’ sortie du

compteur

Rosenblum,

lorsqu’une

ligne

coa-xiale

_{(75 03A9) court-circuitée,}

de

_{longueur variable,}

est mise en

_parallèle.

On trouve _par cette méthode

un

_temps

de montée

_égal

à

_(2,5

±

0,2)

10-9 s

(fig. 4).

3.

_Temps

de résolution du chronotron. - Le

chronotron décrit

_{précédemment}

a été étalonné avec le

_{générateur d’impulsions}

Rosenblum et la

largeur

à mi-hauteur de la courbe de résolution d’un canal a été trouvée

_égale

en _moyenne

à 5.10-1° s

(fig.

_5a).

Un essai a ensuite été fait en détectant à l’aide

de deux

_{photomultiplicateurs}

RCA 6810

_(cristal

plastique polystyrène

+

Popop)

les

rayon-nements p

et y émis

₍₁₎

_par 198Au.

La

_largeur

à mi-hauteur de la courbe de réso-lution a été trouvée

_égale

à 2 10-9 s

_{( fig. 5b).}

L’écart avec le résultat

_précédent

est dû d’une

part

a’u fait _que les

_impulsions

des détecteurs ont

une

largeur

de 2 10-8 s au lieu de 10-8 s avec le

générateur Rosenblum,

et d’autre

_part

aux

fluc-tuations

_statistiques

dans les cristaux et les

photo-multiplicateurs.

Remarquons

que ces résultats ont été obtenus sans

_{amplificateu.rs}

distribués entre les

_phototubes

et le

_{chronotron, l’amplitude}

des

_impulsions

étant dans nos

_{expériences supérieure}

au seuil de 5 volts

du chronotron. Avec des

_{photomultiplicateurs}

radiotechnique

51 AVP et des

_rayonnements

moins

énergiques

(surtout

en formant les

_impulsions

à 10-8

_s),

il est

_{indispensable}

d’utiliser un

ampli-ficateur distribué

_(CRC

AMP

₉₅₎

de

_gain

8 entre détecteur et chronotron. Dans ce _cas, on a réussi à diminuer le

_temps

de résolution à

_{1,5 10- 9 s.}

Ce travail a été effectué au Laboratoire de

Phy-sique

Nucléaire de l’Université de Grenoble sous la

direction du pr Bouchez

_qui

nous a

_proposé

ce

(1)

La _période de transition de 198 Au est ~4.10-11 s

qu’on néglige par rapport au _temps de résolution du chro-notron.

’FIG. 5. - Courbes de résolution.

a) En utilisant le _{générateur d’impulsions} Rosenblum.

b) En utilisant deux

_{photomultiplicateurs :}

RCA 6810.

sujet

et que nous _{remercions pour} ses

encoura-gements

et ses nombreuses

_suggestions.

J. Duclos

est reconnaissant au C. N. R. S. de lui

_permettre

d’effectuer ces

recherches et

remercie le Pr Benoît

de l’avoir

_guidé

dans le domaine de

_{l’électronique.}

Enfin,

J.

_Fleury

est reconnaissant au C. E. A. de

lui

_permettre

_{d’entreprendre}

cette étude.

, Manuscrit reçu le 19 février 1958.

RÉFÉRENCES

[1] O’NEIL _{(G: K.),} Rev. Sc. Instr., 1955, 26, 285.

[4]

BAY

_(Z.),

Nucleonics,

1956, 14, 57.

[3] ROSENBLUM

_(S.),

J. Physique Rad., 1955,

16,

159.