Le présent brevet concerne un dispositif de commande pour chambre à étincelles destinée à permettre la visualisation de la ré partition spatiale d'un rayonnement, notamment d'un rayonne ment x ou y.
Dans le domaine médical, on utilise des dispositifs de ce genre à trois électrodes pour établir des scanning , c'est-à- dire des cartographies de la répartition d'un traceur radioactif dans un organe déterminé. Il est bien évident toutefois que cette application n'est nullement limitative.
Le brevet principal h1 465072 a pour objet un procédé de commande d'étincelles pour chambre à étincelles permettant de visualiser des particules 0 ainsi que des photons x et y qui con siste à associer en parallèle à l'espace électrode auxiliaire-anode d'une chambre à étincelles un dispositif à décharge et à provoquer un abaissement rapide de l'impédance dudit dispositif à décharge dont on commande, au moyen d'un organe d'amorçage,
le déclen chement par le courant traversant ledit espace de la chambre à étincelles en vue de décharger la capacité électrode auxiliaire- anode de celle-ci quand la formation d'une étincelle a été déclen chée et à supprimer rapidement ladite étincelle.
Il a également pour objet un dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé, comprenant un dispositif à décharge associé en pa rallèle à l'espace électrode auxiliaire-anode de la chambre à étin celles et qu'un organe de déclenchement commandé par le courant anodique de la chambre à étincelles provoque par l'intermédiaire d'un organe d'amorçage un abaissement rapide de l'impédance dudit dispositif à décharge.
Comme il a été décrit dans le brevet principal, de tels disposi tifs détecteurs de rayonnement à trois électrodes comportent, dans une enceinte contenant un mélange gazeux ionisable, et succes sivement dans la direction des rayonnements à détecter, une ca thode transparente à ces rayonnements, une électrode auxiliaire ou grille et une anode, et des moyens de polarisation de ces élec trodes de sorte que la grille définisse avec la cathode un espace de détection où le rayonnement incident provoque l'ionisation du mélange gazeux et avec l'anode un espace de multiplication où les électrons créés dans l'espace de détection et qui traversent la grille se multiplient.
Dans l'espace de multiplication, il se produit ainsi des avalanches électroniques localisées, en des points définis par la trajectoire des électrons primaires qui traversent la grille et, si la tension entre grille et anode est suffisamment élevée, ces avalan ches donnent naissance à des étincelles.
En disposant une pellicule photographique de telle manière qu'elle soit impressionnée par les étincelles, on obtient des cartographies telles que mentionnées ci- dessus. Toutefois, et malgré l'expression de chambre à étin celles qui est couramment utilisée pour les désigner, ces disposi tifs peuvent aussi bien être mis en ouvre sans production d'étin celles proprement dites, en exploitant alors par l'intermédiaire d'un amplificateur de lumière, les informations spatiales fournies par les avalanches électroniques.
Depuis l'apparition des premières chambres à étincelles à trois électrodes, on a continuellement cherché à diminuer le temps mort, c'est-à-dire le temps qui doit nécessairement séparer deux étincelles consécutives pour que ces dernières soient effectivement engendrées par ionisation du gaz entre cathode et grille, et ceci en augmentant parallèlement la durée de vie de la chambre.
Cette durée de vie est essentiellement fonction de la détérioration de l'a node d'une part et de celle du gaz de remplissage d'autre part. Dans ce but, on a proposé d'adjoindre à la chambre à étincelles un circuit extérieur d'électronique rapide qui permet, en court-cir cuitant temporairement l'espace de multiplication à chaque étin celle, de réduire l'énergie déchargée dans les étincelles, ces der nières étant principalement responsables de la détérioration de l'a node et du gaz de remplissage.
Le titulaire a déjà décrit diverses variantes d'un tel circuit exté rieur, relié à l'anode et à la grille et comportant des moyens dé clenchés par les étincelles produites dans l'espace de multiplica tion pour court-circuiter temporairement cet espace de multiplica- tion à chaque étincelle, et ceci notamment dans le brevet principal N 465072 déposé le 11 novembre 1966 et dans le brevet addition nel<B>N</B> 508 851 déposé le 5 février 1969.
Parallèlement, on a prévu dans les réalisations décrites dans ces documents, d'augmenter la résistance superficielle du dépôt métallique conducteur constituant l'anode. Le faible courant pas sant dans l'étincelle provoque néanmoins un signal puissant sur la grille de la chambre, signal au moyen duquel est commandée la fermeture du court-circuit extérieur pour décharger la capacité anode-grille en grande partie en dehors de l'étincelle.
La présente invention vise à permettre encore une diminution de l'énergie dépensée par chaque étincelle dans le remplissage ga zeux de l'espace de mutiplication, pour augmenter par là même la durée de vie de la chambre et diminuer le temps mort.
Elle propose dans ce but un dispositif de commande selon la revendication II du brevet principal, pour la visualisation de la ré partition spatiale du rayonnement et associé à une chambre à étincelles qui comporte, dans une enceinte contenant un mélange gazeux ionisable, trois électrodes parallèles,
l'électrode auxiliaire formant une grille entre une cathode transparente audit rayonne ment et l'anode et ladite grille définissant avec ladite cathode un espace de détection où le rayonnement incident provoque l'ionisa tion dudit mélange gazeux et avec l'anode un espace de multipli cation où les électrons créés dans l'espace de détection qui traver sent la grille se multiplient pour donner naissance à des étincelles, caractérisé en ce que, pour renforcer l'effet du dispositif de dé charge, l'anode comprend deux dépôts conducteurs en liaison électrique l'un avec l'autre, respectivement sur les deux faces d'une même plaque support optiquement transparente,
un pre mier desdits dépôts présentant une grande résistance superficielle et limitant ledit espace de multiplication tandis que le second des- dits dépôts présente une faible résistance superficielle.
Les deux dépôts peuvent être reliés électriquement l'un à l'au tre par tout moyen sur la périphérie de la plaque support, de pré férence en verre, que ce soit par exemple par un simple fil de liai son, par plusieurs fils répartis autour de la plaque, ou encore par une couronne annulaire déposée sur le pourtour latéral de la pla que.
En courant continu, ces deux dépôts se comportent comme une seule et même électrode. Toutefois, dans le dispositif selon l'invention, le signal qui est appliqué à l'anode par le court-circuit extérieur après apparition de l'étincelle suffit à produire un effet capacitif entre le dépôt bon conducteur, qui prend instantanément le potentiel imposé, et le dépôt mauvais conducteur (c'est-à-dire le dépôt à forte résistance superficielle mentionné ci-dessus). La ten sion de ce dernier s'abaisse alors suffisamment pour étouffer l'é tincelle. Cette interruption immédiate de l'étincelle permet donc d'augmenter encore la part de l'énergie qui passe par le court-cir cuit extérieur.
L'emploi de pellicules photographiques de grande sensibilité permet toutefois d'exploiter les étincelles à peine dé clenchées, pour réaliser des cartographies par exemple.
Selon un autre avantage du dispositif objet de la présente in vention, on supprime les problèmes concernant notamment le ré glage de la résistance superficielle de l'anode, posés dans les dispo sitifs classiques pour obtenir des étincelles régulières en luminosité sur toute la surface de l'anode, du centre à la périphérie. La rai son en est que la décharge de l'étincelle ne fait intervenir qu'une très petite surface des électrodes.
La description qui suit concerne un mode de réalisation parti culier du dispositif illustré par la figure unique jointe et donné à titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif.
Comme le montre la figure, la chambre à étincelles décrite est essentiellement constituée par une enceinte 1, cylindrique, qui est remplie d'un mélange gazeux ionisable, constitué d'un gaz rare dopé par un composé organique en phase vapeur tel que le méthy- lal ou la diéthylamine. Sur la face inférieure, l'enceinte est équipée d'un collimateur 2, l'ensemble étant orienté de sorte que ce colli- mateur soit disposé du côté des rayonnements à détecter.
La face supérieure est réalisée en matière transparente pour permettre l'examen des étincelles produites dans la chambre et leur enre gistrement par un appareil photographique.
Trois électrodes planes parallèles sont disposées à l'intérieur de l'ensemble 1, à savoir successivement dans la direction du rayonnement: une cathode 3, une grille 4, une anode 5. La ca thode est un disque transparent au rayonnement, en aluminium ou béryllium, qui limite l'enceinte 1. La grille est constituée par un tamis en acier inoxydable. L'anode est transparente pour per mettre l'observation des étincelles.
La grille 4 et l'anode 5 sont reliées à des sources de tension qui permettent de les polariser par rapport à la cathode, respective ment à une plus basse et à une plus haute tension. Il apparaît alors, dans l'espace dit de détection 6, compris entre la cathode 3 et la grille 4, un champ électrique relativement faible où le rayonnement est détecté principalement par effet photoélectrique sur les atomes du gaz, tandis qu'entre la grille 4 et l'anode 5, dans l'espace dit de multiplication 7, il règne un champ électrique élevé de sorte que ceux des électrons primaires créés dans l'espace de détection qui traversent la grille, y subissent une multiplication électronique jusqu'à produire une étincelle. Chaque étincelle est localisée juste au-dessus de la trace de l'électron primaire qui lui a donné naissance.
Un dispositif à décharge constitué par l'ensemble électroni que 8, est associé en parallèle à l'espace grille-anode et un organe de déclenchement commandé par le courant anodique de la cham bre à étincelle provoque par l'intermédiaire d'un organe d'amor çage un abaissement rapide de l'impédance dudit dispositif à dé charge. L'ensemble électronique 8 n'a pas été détaillé sur la figure. Dans les limites de ce qui vient d'être dit, il peut être conforme à l'une ou l'autre des exécutions contenues dans les brevets anté rieurs du titulaire, notamment dans le brevet principal N 465072 déposé le 11 novembre 1966.
Comme dans les chambres à étincelles décrites antérieurement par le titulaire, le circuit extérieur, avec l'ensemble électronique qui en assure temporairement la fermeture à chaque étincelle, per met de limiter la décharge produite à l'intérieur même de l'espace de multiplication, en court-circuitant ce dernier. Par contre, la chambre décrite se distingue des chambres antérieures par la cons titution de l'anode, qui permet de diminuer encore l'énergie dé pensée dans l'étincelle.
L'anode 5 est ici constituée par une plaque support transpa rente en verre, revêtue de deux dépôts conducteurs en oxyde d'é tain dopé. Le dépôt 10 réalisé sur la face inférieure est un dépôt dit mauvais conducteur, de résistance superficielle relativement grande; limitant l'espace de multiplication, il est analogue au dépôt unique des chambres antérieures. Le dépôt 11 réalisé sur la face opposée de la plaque transparente est au contraire un dépôt bon conducteur, de faible résistance superficielle. Ces deux dépôts sont en liaison électrique l'un avec l'autre sur le bord de la plaque de verre, en un ou plusieurs points.
En fonctionnement, le dépôt bon conducteur 11 est capable de transmettre une tension imposée par le circuit extérieur plus ra pidement que le dépôt mauvais conducteur 10. Par suite, chaque fois qu'une étincelle se produit dans l'espace de multiplication, la fermeture temporaire du court-circuit extérieur fait apparaître un signal de tension sur l'anode, et la tension immédiatement impo sée au dépôt bon conducteur 11 provoque, par effet capacitif, un abaissement de la tension du dépôt mauvais conducteur 10. Cet abaissement de tension provisoire suffit à étouffer l'étincelle; il peut atteindre la moitié de la valeur de la haute tension de polari sation de l'anode.
Dans la chambre commandée par le présent dispositif grâce à l'extinction de l'étincelle dans un temps très bref, on ne décharge dans celle-ci qu'une faible partie de l'énergie dépensée, la majeure partie passant par le circuit extérieur. De plus, la décharge ne fait intervenir qu'un élément de capacité de faible surface autour du point où l'étincelle jaillit, de sorte que les variations de luminosité en fonction de la situation des étincelles sur la surface de l'anode sont pratiquement nulles.
A titre d'exemple, la chambre à étincelles conforme à celle qui est représentée sur la figure jointe et décrite ci-dessus, présentait dans un mode de réalisation particulier les caractéristiques sui vantes: - Diamètre utile des électrodes: 15 cm.
- Epaisseur de l'espace de détection: 24 mm.
- Epaisseur de l'espace de multiplication: 2 mm.
- Mélange gazeux de remplissage: Xénon 720 torr; diéthyla- mine 46 torr.
- Epaisseur de l'anode (plaque de verre): 6 mm. - Résistance superficielle du dépôt bon conducteur: de l'ordre de 100 S2 carré.
- Résistance du dépôt semi-conducteur: 11 k<B>0</B> carré.
Le circuit extérieur comprenait un transistor à avalanches et un tube à vide supportant 10 kV et pouvant débiter instantané ment 10 A. Le temps séparant le signal produit sur la grille par une étincelle et le passage du courant dans le tube à vide du court- circuit est de l'ordre de 27 ns.
La chambre ainsi réalisée a été utilisée pour visualiser la répar tition de rayonnements x ou y avec enregistrement photographi que sur une pellicule Polaroïd. Les étincelles ne peuvent être per çues à l'oeil qu'après acclimatation dans le noir, mais elles sont perceptibles individuellement par l'enregistrement sur une pelli cule de sensibilité 3000 ASA, avec une ouverture numérique de l'objectif photographique de F/2,5.
Toutefois, la luminosité des étincelles peut être augmentée en introduisant un retard au dé clenchement du tube à vide fermant le court-circuit. Pour accroî tre le taux de comptage par diminution du temps mort, la valeur de la résistance électrique reliant l'anode à la source de haute ten sion peut être abaissée à 1 M g au lieu de 10 M d2 dans des réali sations antérieures. La chambre permet alors d'enregistrer plus de 2000 étincelles par seconde.
Le dispositif suivant l'invention, réalisé avec une anode à deux dépôts conducteurs conformément à la description précédente, peut également être utilisé en régime d'avalanches. II permet alors . une plus grande sécurité d'emploi: en cas de mauvais réglage, les étincelles produites sont moins perturbatrices.