Sur la mesure d'intervalles de temps courts

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Submitted on 1 Jan 1960

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Sur la mesure d’intervalles de temps courts

J. Duclos, R. van Zurk, S. André, J. Fleury

To cite this version:

J. Duclos, R. van Zurk, S. André, J. Fleury. Sur la mesure d’intervalles de temps courts. J. Phys.

Radium, 1960, 21 (5), pp.385-387. �10.1051/jphysrad:01960002105038500�. �jpa-00236278�

385.

SUR LA MESURE D’INTERVALLES DE TEMPS COURTS Par J. DUCLOS, ^{R. Van} ZURK, ^S. ANDRÉ, ^J. FLEURY,

Centre d’Études Nucléaires, ^Grenoble.

Résumé.

Deux appareils à coïncidences rapides ont été étudiés pour la spectrométrie ^{des neu-}

trons rapides par temps ^de vol, et pour la ^mesure des périodes ^courtes (10-9 s à 10-10 s) : ^Un

chronotron permettant l’analyse automatique ^{sur un sélecteur} d’amplitude multicanaux (2.10-10 ^s

par canal) ; ^un circuit différentiel à coïncidence très rapide (5.10-10 s) ^{et à un canal} mobile ; ^en

outre un convertisseur temps-amplitude, ^{dérivé de} l’appareil ^de Bell, ^{est en cours d’étude.}

On donne une description rapide ^{de ces} appareils ^{et les} performances ^obtenues.

Abstract.

Two fast coincidences circuits have been studied for fast neutron time of flight spectrometry ^{and for} short half life measurements : a chronotron able to analyse automatically

with a multichannel height analyser (2 .10-10 per channel) ; ^a differential _very fast coincidence cir- cuit with a movable channel. Also a time to height ^{converter derived from} the Bell circuit is stu- died. A short description of these circuits and the performances ^{obtained are} given.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^ET LE RADIUM TOME 21, ^MAI 1960,

1. Introduction.

Les mesures de temps courts, ^{de l’ordre de} quelques ^10-9 s, à quelques

10-1° s, effectuées au laboratoire ^tant en ce qui

concerne la spectrométrie ^{des neutrons} rapides par

temps ^de vol, que "la ^{mesure de certaines} périodes ^y

où les études entreprises ^{sur le} positronium, nous ^ont

amenés à construire trois systèmes ^de sélecteur ^en temps. ^{Les deux} premiers systèmes ^détectent

une coïncidence quand ^{les centres de} gravité ^des impulsions ^{d’entrée sont} confondus, alors que dans le troisième système ^{c’est le} front de montée des

impulsions ^d’entrée qui ^sert de référence. Ces trois

appareils ^utilisent le tube 6BN6.

2. Chronotron multicanaux type ^O’Neil.

^{10 A} partir du chronotron de O’Neil, nous avons réalisé

un appareil ^{utilisant les circuits} d’enregistrement

d’un sélecteur d’amplitude ^{à 100 canaux. Une dila-}

tation de temps ^{est obtenue à l’aide} d’une distri- bution de 20 lampes 6BN6, ^{et d’une} ligne ^à grand

retard. Celle-ci nous permet d’effectuer une inter-

polation ^{continue entre les} valeurs discrètes que donne le chronotron de O’Neil.

De ce fait la largeur ^{du canal} peut ^{être aussi} petite qu’on ^{le désire.}

On a effectué, ^{avec cet} appareil, ^{des coïnci-}

dences (n, a) ^à partir ^{de la réaction} (d, t). ^{La lar-}

geur à mi-hauteur de la courbe de résolution est de 2.10-9 s. Un photomultiplicateur ^Radiotech- nique ^{51 AVP étant} utilisé pour la détection des ^a et un photomultiplicateur Radiotechnique ^{53 AVP}

pour la détection des ^neutrons. Ces photomulti-

FIG. 1.

Schéma de principe du chronotron.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105038500

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plieateurs ^{étaient suivis} d’amplificateurs distribués.

D’autre part ^{avec des} photomultiplicateurs ^Ra- diotechnique ⁵⁶ AVP, équipés de scintillateurs

organiques ^{contenant du P.} terphényl ^{et du POPOP}

dans du polystyrène, ^{nous avons} effectué des coïncidences _{y - y à} partir ^{d’une source de 60CO.}

La largeur ^à mi-hauteur de la courbe de résolu- tion était de 7.10-1° s.

On a enfin effectué une courbe de coïncidences

FIG. 2.

Spectromètre ^{à neutrons} rapides ^par temps ^{de vol.}

A : Dispositif expérimental. - ^{B :} Courbe de résolution.

En abscisses, lire : 3 .10-1° s/canal.

simultanées entre les photons ^{y de} 1,28 ^{MeV et}

les photons y de 0,511 ^MeV obtenus par annihi- lation dans la temon des positrons correspondants.

Cette courbe fait apparaître ^une période longue

T 1/2

(1,32 ^± 0,15) ^{10-9 s et une} période ^courte

de T 1/2

(2,1 ± 0,5) ^{10-1° s.}

Nous avons également ^{testé le} chronotron en

alimentant chacune de ces deux voies par des

impulsions aléatoires ^sans corrélation de temps. ^La

courbe obtenue laissait paraître ^{une non linéarité}

différentielle de + ou ^{- 15} %. ^Il paraît ^assez

difficile d’obtenir une très bonne linéarité. Cela

supposerait notamment que les 2OEtubes 6BN6 aient des caractéristiques identiques ; malgré ^{un tri}

sévère les caractéristiques ^{varient encore dans de}

limites supérieures ^{à + 10} %.

2° Circuit différentiel de coïncidence 5.10-10 ^s à

un canal.

Cette non linéarité est particulière-

ment gênante pour ^{les mesures de} vie _moyenne, aussi nous avons étudié un circuit de coïncidence différentiel à trois tubes 6BN6, utilisable comme

sélecteur en temps ^{à un canal mobile. Le} principe

de fonctionnement est le suivant : _pour deux im-

pulsions ^en coïncidence dans le circuit il apparaît

sur la plaque ^de chaque 6BN6, ^une impulsion

FIG. 3.

A : Courbe de coïncidences simultanées _y-y obtenue à

partir ^{d’une source de s°Co.}

B : Courbe de coïncidences retardées entre les photons y de 1,28 MeV de 22Na et les photons ^{y de} 0,511 ^{MeV résul-} tant de l’annihilation dans le téflon des positrons ^corres- pondants.

C : Courbe déduite de ^B en retranchant la période longue.

La position relative des courbes A et B sur la figure

est arbitraire.

d’amplitude proportionnelle ^au

degré ^{de coïn-}

cidence

des impulsions ^{d’entrée sur ses} propres

grilles. ^Les conditions pour que ^ce circuit délivre

un signal de coïncidence sont que l’amplitude ^des impulsions ^{sur les} plaques des 6BN6 latérales soient égales ^{ou voisines et} que simultanément

l’impulsion ^{de la} 6BN6 centrale dépasse ^{un certain} seuil, supérieur ‘aux résidus que donnent ^{les im-}

pulsions uniques. ^{Avec ce} circuit, ^{seules les deux}

6BN6 latérales doivent être sélectionnées ; ^{la sélec-}

tion est donc plus ^{facile et on} peut ^{définir un canal} plus ^{étroit et moins} dépendant ^des impulsions

d’entrée.

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Nous avons effectué avec ce circuit des coïn-

cidences _{y - y} du 60CO . Le temps de résolution est de 7,2.10-9 ^{s avec une} efficacité de 85 % ^et 4,6.10-10 ^{s avec une} efficacité de 40 %. ^{Le seuil} physique ^de l’appareillage ^{est dans ce cas de 400 keV}

pour des hautes tensions d’alimentation des photo- multiplicateurs de 1 850 volts.

FIG. 4.

Schéma du circuit.

A . Amplificateur.

AD : Amplificateur différentiel.

D(S) : Discriminateur (seuil S).

R : Redresseur.

30 Circuit de conversion temps-amplitude type Bell.

Toutefois les avantages ^des systèmes ^mul- ticanaux, ^{surtout en ce} qui ^concerne la durée des

expériences, ^{nous ont conduit à étudier un conver-}

tisseur temps-amplitude permettant l’analyse ^auto- matique ^et simultanée de ^tous les _canaux, mais ^de principe plus simple que le chronotron ^et donnant une réponse linéaire. Il s’agit ^d’un système ^dérivé des convertisseurs de Neilson (1955) ^{et de}

Green (1958).

Les impulsions ^{d’entrée sont mises en forme en} amplitude ^{et en} durée, puis appliquées ^{aux deux} grilles de commande d’un seul tube 6BN6, qui ^est débloqué pendant ^{le temps de} superposition ; ^le

courant constant de ce tube charge ^la capacité

d’anode à une tension qui ^{est donc} proportionnelle

au temps ^de recouvrement. L’impulsion ^ainsi

obtenue est amplifiée linéairement et appliquée

à rentrée d’un sélecteur d’amplitude multicanaux.

Le tube 6BN6 est alimenté à basse tension de façon

à ce que des impulsions de l’ordre du volt suffisent à le faire passer du blocage ^{à la} saturation ; ^mais

dans ces conditions le signal ^{utile est très faible.}

Une difficulté est alors apparue concernant la

réponse parasite due à la transmission directe par

FIG. 5.

Courbes de coïncidences _y. y(6°Co)

pour des valeurs de gain décroissantes de la voie latérale.

la capacité grille ^No 3-anode, qui ^est de l’ordre de la capacité anode-masse. L’impulsion appliquée

sur la grille ^{3 est} accompagnée ^{d’un résidu} négatif

dont l’amplitude ^{et la} position dépendent ^{de la}

forme de l’impulsion d’entrée. Le résidu s’ajoutant

au signal ^{utile crée donc une certaine} dépendance

du signal ^de sortie vis-à-vis de l’amplitude ^d’entrée.

L’étude de ce circuit convertisseur temps-ampli-

tude doit être poursuivie ^avant de le comparer

notamment au chronotron.