Dispositif pour la spectrographie à scintillations
La présente invention se rapporte aux dispositifs pour la spectrographie à scintillations et a pour but l'amélioration de la stabilité de réponse de leur élément scintillant.
Les dispositifs à scintillations utilisent de manière classique l'association du, n élément scintillant à un pho tomultiplitoateur, pour assurer la détection et la rnesure des rayonnements nucléaires. On connaît la réponse (linéaire ou non) de l'élément scintillant et photomulkiplicateur pour une perte d'énergie déterminée du rayonnement considéré. Ces ensembles peuvent donc être utilisés pour mesurer l'énergie du rayonnement incident.
Cependant cette réponse pour une énergie déterminée n'est pas toujours une constante ; elle peut être variable suivant la température, le vieillissement des éléments, la dérive de l'alimentation du photomultiplicateur, etc.
Conformément à l'invention, le dispositif pour la spectrot, raphie à scíntidllations qüi comprend un élément scintillant principal associé à au moins un photomulti plicateur, est caractérisé en ce qu'cl comprend une source radio-active de référence constituée par un disque métallique sur lequel est disposé un émetteur alpha dont la période est d'au moins un an, ladite source radio-active étant accolée à une pastille scintillante optiquement couplée au scintilllateur pr. lncipal dudit dispositif.
Il est bien connu de disperser un matériau radioactif dans un scmtillateur de référence couplé au corps principal du sGiinbillateur, mais cette dispersion de matière, de façon homogène, dans la masse d'un scintillateur présente des difficultés techniques de réalisation.
Par ailleurs, les propriétés de scintillation peuvent en être légèrement amoindries, ce qui nuit aux qualités de l'appareil.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, la source radio-active de référence est constituée par un disque de platine sur lequel est déposé l'émetteur alpha.
Suivant une autre forme d'exécution de l'invention, la pastille sciu. tillante constituée par un cristal est clivée de façon à être cristallographiquement pure.
Grâce à ces disposions,i!estfacile de séparer, par un dispositif électronique approprié (sélecteur ou dis crimilnatour d'amplitude), les, impulsions électriques dues à cette source, du spectre dû au rayonnement à mesurer.
Les procédés connus utilisés jusqu'à présent réali- sent, par exemple, la stabilisation par introduction d'impulsions lumineuses dans le scilntBllateur. Ces procédés présentent notamment l'inconvénient de déplacer le problème vers la stabilisation de l'intensité d'une telle source.
On a aussi réalisé un cristal à deux fenêtres, monté entre sdntillateur et photomultipUcateur, dans une fente d'un guide-lumière. Mais alors, pour que la raie de référence soit en dehors du spectre à analyser, cette disposition entraîne une atténuation optique de la scintillation et, de ce fait, une perte en résolution.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, le dispositif comporte, pour la stabilisation de son alimen- tation, un organe d'asservissement de ladite tension au niveau de sortie d'un intégrateur associé à un amplifiateur et un sélecteur d'amplitude.
On comprend que, dans ces conditions, les impul- sions électriques de sortie, qu'elles soient dues à la sour ée de référence ou au rayonnement à mesurer, découlent d'un même processus.
De la même manière, un dispositif qui tend à élimai- ner les variations de niveau de sortie des impulsions dues à la source de référence tend également à supprimer les variations du niveau de sortie des impulsions dues au rayonnement à mesurer.
Le dessin annexé représente schématiquement,à titre d'exemple, une forme d'exécution de 1'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue latérale d'un scintillateur suivant l'invention, couplé à plusieurs tubes photomulti- plicateurs.
La fig. 2 montre le spectre obtenu dans le cas où la source est accolée à un scintillateur auxiliaire.
La fig. 3 est un schéma du dispositif de stabilisation annexe.
Sur la fig. 1, on a représenté en 1 un scintillateur
INa (Tl) de diamètre 200mm et de hauteur 100mm, associé à trois photomuMplicateurs 2. La source de référence 3 est faite d'un disque de platine sur lequel a été déposée une certaine quantité de l'élément pluto nium-239. Cet élément émet un rayonnement alpha d'énergies comprises entre 4, 9 et 5, 15 MeV. Tout autre émetteur alpha de longue durée de vie peut également être envisagé, par exemple américium-241 et 243, polo n :. um-208 et 209, etc.
Pour améliorer en résolution le spectre de détection n des rayons alpha, la source de référence 3 est accolée à une pastille clivée 4 d'IN. (Tl), don, t 1'au, tre face est optiquement couplée au scintillateur principal 1. Ce scintillateur auxilliaire peut être de dimensions extrêmement réduites, par exemple 10 mm de diamètre et 0, 5 mm de hauteur.
Une telle épaisseur suffit en effet pour arrêter complètement des particules alpha d'énergie de 4 à 6 MeV. La transmission ope'tue entre le cristal auxiliaire 4 et le cristal 3 est excellente si l'on prend d soin d'effectuer le montage avec un joint optique dont l'indice de réfraction est aussi proche que possible de celui de l'INa.
Le spectre obtenu dans ces conditions est représenté sur la fig. 2 dans laquelle on a porté en abscisses les énergies E et en ordonnées les intensités L Le spectre à mesurer est figuré en S et le spectre de référence en S'.
Dans la fig. 3, relative au dispositif de stabilisation annexe, on voit le scintillateur 1, la source de référence 3, et le photomulpipUcateur asseoie 2. Le dispositif de stabilisation annexe représenté comprend en 5 une ah- mentation très haute tension, un organe d'asservissement 9 de la tension d'alimentation au niveau de sortie d'un intégrateur 8 associé à un amplificateur 6 et un sélecteur d'amplitude 7.
Device for scintillation spectrography
The present invention relates to devices for scintillation spectrography and aims to improve the response stability of their scintillation element.
Scintillation devices conventionally use the association of the scintillating element with a photomultiplitoator, to ensure the detection and measurement of nuclear radiation. We know the response (linear or not) of the scintillating element and photomulkiplier for a determined energy loss of the radiation considered. These assemblies can therefore be used to measure the energy of the incident radiation.
However, this response for a determined energy is not always a constant; it can be variable according to the temperature, the aging of the elements, the drift of the supply of the photomultiplier, etc.
In accordance with the invention, the device for the spectrot, scintidllation raffia which comprises a main scintillating element associated with at least one photomultiplier, is characterized in that it comprises a reference radioactive source constituted by a metallic disc on which is disposed an alpha emitter whose period is at least one year, said radioactive source being attached to a scintillating pellet optically coupled to the scintillator pr. lncipal of said device.
It is well known to disperse a radioactive material in a reference scintillator coupled to the main body of the scintillator, but this dispersion of material, in a homogeneous manner, in the mass of a scintillator presents technical difficulties of production.
Furthermore, the scintillation properties may be slightly reduced thereby, which adversely affects the qualities of the device.
According to one embodiment of the invention, the reference radioactive source consists of a platinum disc on which the alpha emitter is deposited.
According to another embodiment of the invention, the sciu pellet. tillante consisting of a crystal is cleaved so as to be crystallographically pure.
Thanks to these arrangements, i! Estfacile to separate, by an appropriate electronic device (amplitude selector or discrimilnatour), the electrical pulses due to this source, from the spectrum due to the radiation to be measured.
The known methods used heretofore achieve, for example, stabilization by introducing light pulses into the scanner. These methods have the particular drawback of shifting the problem towards stabilizing the intensity of such a source.
A crystal with two windows was also produced, mounted between the sensor and the photomultipUcator, in a slot of a light guide. But then, so that the reference line is outside the spectrum to be analyzed, this arrangement causes an optical attenuation of the scintillation and, therefore, a loss in resolution.
According to one embodiment of the invention, the device comprises, for the stabilization of its power supply, a device for slaving said voltage at the output level of an integrator associated with an amplifier and an amplitude selector.
It is understood that, under these conditions, the electrical output pulses, whether due to the reference source or to the radiation to be measured, result from the same process.
Likewise, a device which tends to eliminate variations in the output level of the pulses due to the reference source also tends to suppress variations in the output level of the pulses due to the radiation to be measured.
The accompanying drawing shows schematically, by way of example, one embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a side view of a scintillator according to the invention, coupled to several photomultiplier tubes.
Fig. 2 shows the spectrum obtained in the case where the source is attached to an auxiliary scintillator.
Fig. 3 is a diagram of the annex stabilization device.
In fig. 1, there is shown at 1 a scintillator
INa (Tl) of diameter 200mm and height 100mm, associated with three photomuMplicators 2. The reference source 3 is made of a platinum disc on which a certain quantity of the element pluto nium-239 has been deposited. This element emits alpha radiation with energies between 4, 9 and 5, 15 MeV. Any other long-life alpha emitter can also be considered, for example americium-241 and 243, polo n :. um-208 and 209, etc.
To improve the resolution of the detection spectrum n of alpha rays, the reference source 3 is attached to a cleaved pellet 4 of IN. (T1), don, t 1'au, tre face is optically coupled to the main scintillator 1. This auxiliary scintillator can be of extremely small dimensions, for example 10 mm in diameter and 0.5 mm in height.
Such a thickness is in fact sufficient to completely stop alpha particles with an energy of 4 to 6 MeV. The transmission ope'tue between the auxiliary crystal 4 and the crystal 3 is excellent if care is taken to carry out the assembly with an optical seal whose refractive index is as close as possible to that of the INa.
The spectrum obtained under these conditions is shown in FIG. 2 in which the energies E have been plotted on the abscissa and the intensities L on the ordinate. The spectrum to be measured is shown in S and the reference spectrum in S '.
In fig. 3, relating to the annex stabilization device, we see the scintillator 1, the reference source 3, and the photomulpiper seat 2. The annex stabilization device shown comprises at 5 a very high voltage ah- mentation, a servo member 9 of the supply voltage at the output level of an integrator 8 associated with an amplifier 6 and an amplitude selector 7.