HAL Id: jpa-00236354
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236354
Submitted on 1 Jan 1960
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.
Contribution à l’étude de la variation du gain des photomultiplicateurs en fonction du taux de comptage
des impulsions
R. Chéry
To cite this version:
R. Chéry. Contribution à l’étude de la variation du gain des photomultiplicateurs en fonc- tion du taux de comptage des impulsions. J. Phys. Radium, 1960, 21 (8-9), pp.679-680.
�10.1051/jphysrad:01960002108-9067901�. �jpa-00236354�
679
quence est supérieure à leur largeur. En outre, dans le
cas du sodium, les structures fines D5/2-D3/2 sont très
faibles- (# 700 Mc/s pour le niveau 5 2,D5/2) et le décou- plage LS devient appréciable lorsque la fréquence de
résonance dépasse 50 Mc/s.
Par ailleurs, nous n’avons qu’une connaissance qua- litative des populations relatives des sous-niveaux Zeeman [2], ce qui est la cause essentielle de l’impré-
cision des résultats que nous avons obtenus actuel- lement :
Sodium-Niveau 5 2D5/2
Césium-Niveau 9 2D5/2
Lettre reçue le 8 juillet 1960.
BIBLIOGRAPHIE
[1] PÉBAY-PEYROULA (J. C.), J. Physique Rad., 1959, 20,
669.
[2] PÉBAY-PEYROULA (J. C.), J. Physique Rad., 1959, 20,
721.
[3] DESCOUBES (J. P.) et PÉBAY-PEYROULA (J. C.), C. R.
Acad. Sc., 1958, 247, 2330.
[4] MAY (A. D.), C. R. Acad. Sc., 1960, 250, 3616.
[5] ARCHAMBAULT (Y.), Thèse 3e cycle, Paris, 1960.
[6] PRIOU (M.), Diplôme d’Études Supérieures, Paris, 1960.
CONTRIBUTION A L’ÉTUD E DE LA VARIATION DU GAIN DES PHOTOMULTIPLICATEURS
EN FONCTION DU TAUX DE COMPTAGE DES IMPULSIONS
Par R. CHÉRY,
Institut de Physique Nucléaire, Lyon.
Au cours de la mise au point d’un ensemble de speè-
trométrie à coïncidences lent-rapide nous avons noté des variations anormales, en fonction de l’intensité de la source, du gain de photomultiplicateurs 53 AVP.
Le présent travail a été entrepris avec l’espoir de
trouver une technique permettant d’améliorer les
photomultiplicateurs sur ce point.
Mise en évidence de la variation de gain en fonction
du taux de comptage. - Nous disposions de deux amplificateurs, deux sondes à scintillations identiques
et d’un sélecteur à canaux multiples. Parmi les 53 AVP
à notre disposition nous en avons isolé un, particuliè-
rement stable et nous avons pu, en croisant avec lui,
les photomultiplicateurs anormaux, établir avec cer- titude que les variations de gain enregistrées en fonc-
tion du taux de comptage étaient effectivement dues
aux photomultiplicateurs. La répartition des tensions
dans le pont d’alimentation des photômultiplicateurs
était normal. Le débit de ce pont, de l’ordre du milli- ampère, joint aux taux de comptage relativement faibles utilisés, permet d’exclure une variation de gain
due a une modification des tensions des dynodes.
On notait, en fonction du taux de comptage, la posi-
tion du pic photoélectrique d’une source de 13’Cs
délivré par un crisial lBaI(’l1) de 37,5 mm X 2 5 mm. Les écarts de température, durant les mesures effectuées après plusieurs heures de mise sous tension étaient
négligeables. t
Le gain lut mesuré pour 8e dynode et pour l’anode.
FIG. 1 à 7.
On essaya également de voir si le comportement des photomultiplicateurs dépendait de l’énergie des y
d’excitation. Les résultats consignes sur les figures ï
à 7, courbes (a), appellent les commentaires suivants :
- avec les taux de comptage
utilisés,
la variationde gain peut être considérée comme linéaire. Elle est
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002108-9067901
680
quasi instantanée et reproductible. En particulier
mous n’avons pas noté d’hystérésis suivant que le
photomultiplicateur était irradié plusieurs heures à
fort ou faible taùx de comptage avant -le relevé du gain.
2013le sens dé Ïa variation de gain est variable ce qui
est l’indice. lie la multiplicité des facteurs intervenant
dans ce phénomene.-
Les variations de gain mesurées sur la 8e dynode
et sur l’anode sont comparables en, grandeur et en signe ce qui nous suggère que leur origine doit être
située sur les dynodes antérieures du multiplicateur.
Les variations de gain sont indépendantes de l’énergie des y d’irradiation dans les conditions de
l’expérience. Autrement dit elles ne dépendent pas du nombre des. électrons produits à chaque impulsion.
Signalons encore, qu’à côté des photomultiplica-
teurs présentant le comportement résumé par les
figures 1 à 7, nous en avons isolé certains dont la courbe de variation de gain en fonction du taux de comptage était aléatoire. Stables durant quelques heurtes, ils devenaient instables sans cause apparente
pour redevenir stables de nouveau.
.
Essai de stabilisation des photomultipücateurs. -
Ces diverses constatations nous ont suggéré que cette variation de gain, conséquence d’une instabilité du coefficient de multiplication secondaire S des premières dynodes pourrait être dépassée en irradiant le photo- multiplicateur dans des conditions limites de dissi-
pation compatibles avec sa sécurité. Ces tubes furent donc irradiés en continu le premier pendant 15 heures,
1 e second pendant 30 heures dans ces conditions c’est- à-dire débit de 1 mA à l’anode sous une H. T. de 2 000 V.
Les courbes b des figures 1 à 6 indiquent les résul- tats obtenus plusieurs jours après la fin de l’irradia- tion. Il y à donc stabilisation très nette du gain en
fonction du taux de comptage, tout au moins jusqu’à
des tensions d’alimentation de 1 400. Cette stabilisation s’effectue d’ailleurs sur un niveau conforme à l’évolu- tion du gain du tube en fonction du taux de comptage.
Cependant, pour une haute tension de 1 600 V, cette
variation de gain se manifeste de nouveau, toujours
de façon reproductible (fige 5).
Discussion. - Si le traitement suggéré apparaît d’une efficacité certaine la dernière remarque ci-dessus
en précise les limites. En rapprochant_ ce fait de l’évi- dence obtenue par d’autres chercheurs [1] que cette variation de gain disparaît quand les photomultipli-
cateurs sont alimentés sous une tension suffisamment basse (800 V, 900/V), on voit que finalement tout se
passe comme si on avait simplement relevé le « seuil »
du phénomène. Cette constatation renforce l’idée que
ce sont bien les premières dynodes qui interviennent et par voie de conséquence suggère une méthode de
traitement plus efficace, puisque permettant d’effectuer
sur elles des bombardements électroniques plus impor-
tants. Elle consiste à exciter le photomultiplicateur
par un faisceau lumineux pulsé permettant des flashs électroniques cent fois supérieurs au courant maximum
admissible sans le dépasser. Cette méthode est particu-
lièrement applicable aux 56 AVP.
Notons encore que la variation de gain mise en évi-
dence ici est différente de celle signalée sur les 6 292
Dumont par Bell, Davis et Bernstein [2] d’une part, Connor, Husain [3] d’autre part, laquelle apparait progressivement dans le temps. L’explication physique
de ce comportement des dynodes n’est pas claire. Les
phénomènes en cause semblent comparables à ceux
mis en jeu dans le fabrication des tubes lors de l’opé-
ration dite de « stabilisation ». Sous l’influence du bombardement électronique il y a modification de l’état de surface des dynodes. Du caesium étant certai-
nement présent à l’intérieur on peut imaginer qu’à la
surface des premières dynodes d’un tube non traité
il forme sous l’influence des impulsions électroniques
un composé transitoire instable d’une durée de vie de l’ordre de la milliseconde. présentant un 8 différent de celui de la dynode. Un bombardement électronique plus intense conduirait alors à une structure super- ficielle stable.
Lettre reçue le 21 juillet 1960.
BIBLIOGRAPHIE
[1] GENSOLLEN, Communication privée.
[2] BELL, DAVIS, BERNSTEIN, Rev. Sci. Instr., 1955, 26, 726.
[3] CONNOR, HUSAIN, Nucl. Inst. and Meth., 1960, 6, 337.
