FR2524703A1 - Compteur de geiger et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES COMPTEURS DE GEIGER. ELLE SE RAPPORTE A UN COMPTEUR DE GEIGER QUI CONTIENT UN GAZ RARE AYANT 98 A 99,9 DE NEON ET LE RESTE D'ARGON. LE MELANGE CONTIENT EN OUTRE 2 A 5 D'ETHYLENE FORMANT LE GAZ D'ETOUFFEMENT. DE CETTE MANIERE, LA PLAGE DE TEMPERATURES D'ITILISATION EST COMPRISE ENTRE - 100 ET 200 C. DE PREFERENCE, LA CATHODE COMPORTE UNE CATHODE TUBULAIRE EXTERNE 11, UN MANCHON CONTINU 13, PAR EXEMPLE FORME D'UNE FEUILLE DE TUNGSTENE, ET UNE GRILLE METALLIQUE 14, AVANTAGEUSEMENT FORMEE D'UNE TOILE DE LAITON REVETUE DE BISMUTH. APPLICATION A LA DIAGRAPHIE DES SONDAGES.

Description

La présente invention concerne un détecteur

de rayonnement de Geiger-Mueller, appelé couramment comp-

teur de Geiger, ainsi que son procédé de fabrication.

On a utilisé pendant de nombreuses années des détecteurs de rayonnement de type à gaz donnant une in-

formation qualitative et quantitative relative au rayon-

nement nucléaire Un tel détecteur est formé d'une cathode creuse qui délimite une chambre contenant un gaz, et d'une anode placée dans la chambre et isolée électriquement

par rapport à la cathode Une tension est appliquée en-

tre l'anode et la cathode Lorsque le détecteur est placé dans le champ d'un rayonnement, des particules nucléaires pénètrent dans la chambre, provoquant ainsi une ionisation et la libération d'électrons Les ions et les électrons sont collectés et ils sont alors caractérisés d'après leur énergie, leur type, leur nombre, etc Les

résultats sont habituellement présentés sur un oscillos-

cope, et ils sont enregistrés et analysés.

Un premier type de détecteur est le compteur de Geiger Un tube d'un tel compteur fonctionne de manière

caractéristique dans une plage de tensions élevées com-

prise entre environ 500 et 2 000 V, et il forme ainsi un signal de sortie très important qui est indépendant

de la nature de l'événement initial qui a provoqué l'ioni-

sation Etant donné sa sensibilité potentiellement extrême-

ment élevée, un tube d'un tel compteur peut être utilisé pour la détection de niveaux même très faibles de tous

les types de particules nucléaires, notamment les parti-

cules bêta et des rayons gamma et X L'invention concerne plus précisément la construction de tubes de compteurs

de Geiger qui sont très fiables, très stables et extrême-

ment sensibles.

On utilise actuellement des tubes sensibles pour compteursde Geiger dans diverses applications en recherche, en médecine et dans l'industrie Parmi les diverses applications, on peut citer la détection du rayonnement nucléaire et l'enregistrement du type de

particules émises, la mesure de la variation de la radio-

activité de matériaux bombardés, la mesure et l'enregis-

trement des rayons cosmiques, la détection et le traçage des substances radioactives dans les systèmes biologiques, l'utilisation de substances actives artificiellement afin que le progrès de variations chimiques et mécaniques soit suivi, et la localisation de couches contenant du pétrole dans la diagraphie dessondages Lés tubes des compteurs de Geiger doivent fonctionner d'une manière fiable même dans des conditions difficiles prolongées du fait de leur utilisation dans des dispositifs tels que des détecteurs ou jauges de niveau de carburant sur les aéronefs, car, en cours d'utilisation, les tubes

de compteurs de Geiger sont soumis à des vibrations impor-

tantes, ainsi qu'à des températures, des pressions et des altitudes qui varient beaucoup De plus, comme chaque tube est utilisé d'une manière répétée, il est important que les caractéristiques de fonctionnement du tube et notamment sa tension d'amorçage ne soient pratiquement

pas affectées par une utilisation répétée.

La chambre d'un tube de compteur de Geiger est remplie d'un gaz monoatomique et/ou diatomique qui

s'ionise sous l'action du rayonnement On utilise habi-

tuellement un gaz rare qui a les caractéristiques souhai-

tables d'ionisation pour le rayonnement particulier con-

trôlé Un tel gaz rare utilisé habituellement est le néon et, dans une moindre mesure, l'argon On utilise en général aussi un gaz d'étouffement, en plus du gaz

rare, dans la chambre, afin d'éviter une ionisation se-

condaire indésirable provoquée par la libération des électrons par la cathode, puisque le gaz rare lui-même n'empêche pas ce phénomène Le gaz d'étouffement a un potentiel d'ionisation inférieur à celui du gaz rare et il se dissocie en dissipant l'énergie d'excitation

après les impulsions.

Au cours de diverses années, on a utilisé plu-

sieurs gaz d'étouffement, notamment des composés orga-

niques tels que l'alcool éthylique, le formiate d'éthyle et le méthane, ainsi que des halogènes gazeux, tels que

le brome et le chlore L'utilisation du brome est parti-

culièrement avantageuse car sa vitesse de recombinaison, après dissociation, est proche de 100 % mais, comme le

brome a une masse relativement élevée, un tube de comp-

teur de Geiger contenant du brome n'a pas un "temps mort"

suffisamment court pour enregistrer des vitesses de comp-

tage de l'ordre d'environ 1 000 à 1 500 Hz, avec précision.

L'expression "temps mort" désigne la période de rétablis-

sement du tube après enregistrement d'une décharge, le tube ne pouvant pas être utilisé pendant cette période

pour la lecture d'une autre décharge Cependant, la lon-

gévité et la stabilité en température des tubes dont le gaz d'étouffement est le brome sont exceptionnelles, si bien qu'on peut les utiliser d'une manière continue à des températures d'environ 3000 C, surtout lorsque la cathode est revêtue de chromeou d'un manchon ou revêtement

formé d'une feuille de tungstène.

Cependant, on sait de façon générale qu'un halogène, utilisé comme gaz d'étouffement, présente deux

inconvénients D'abord, il présente un effet d'ions néga-

tifs, comme l'indique une montée plus rapide à un palier (sur la courbe représentant le comptage en fonction de

la tension), et un plus long temps de montée de l'impul-

sion Ensuite, étant donné l'attaque chimique de la catho-

de, un halogène formant un gaz d'étouffement nécessite l'utilisation de procédures particulières, par exemple

telles que décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amé-

rique N O 3 892 990 Pour les raisons précédentes et comme le brome a une section de capture des électrons qui est

relativement élevée, cet élément n'est pas le gaz d'étouf-

fement le plus souhaitable dans certaines applications.

L'invention concerne plus précisément les tubes des compteurs de Geiger ayant une "sensibilité relative ou utile" (ou simplement une "sensibilité") relativement élevée pour un faible taux d'ionisation La "sensibilité" est une mesure connue depuis longtemps des avantages

d'un tube de compteur de Geiger lorsque le nombre d'événe-

ments qui risquent d'être enregistrés dans le tube est faible, c'est-àdire compris entre environ 20 et 200 Hz (c'est-à-dire 20 à 200 événements par seconde) La sen- sibilité dépend du produit (a) du rendement de production

des électrons secondaires dans le compteur, par le rayon-

nement incident, et (b) du rendement du compteur pendant la décharge à raison d'une fois pour chaque électron secondaire formé dans son volume sensible (comme décrit dans l'article "Increased Gamma-Ray Sensitivity of Tube Counters and the Measurement of Thorium Content of Ordinary Materials", de Robley D Evans et Raymond A. Mugele, Review of Scientific Instruments, 7, 441 et seq ( 1936) En pratique, la mesure représentant la sensibilité

est le rapport du nombre d'évenementscompté par le nom-

bre de photons gamma qui atteignent la surface du tube, et ce rapport est habituellement représenté sous la forme N/n. Ainsi, bien qu'on considère de façon générale

que les hydrocarbures considérés à titre général et pres-

que sans exception, ont la propriété d'assurer un "étouf-

fement" et qu'on peut utiliser presque tout hydrocarbure

comme adjuvant d'étouffement, rien ne suggère quel hydro-

carbure peut assurer un étouffement suffisamment bon, surtout en comparaison d'un étouffement par un halogène,

ni en conséquence la sensibilité et la stabilité permet-

tant une mesure fiable pour un taux de comptage compris entre 20 et 500 Hz <cam-e décrit dans "Geiger Counters Theory and Operation" de Serge Korff, Office of Civil Defense Contract no GEHC 2068 CO 137, New York University, avril 1970) Il n'y a non plus aucune raison de prévoir que

C 2 H 4, seul parmi les hydrocarbures connus comme gaz uti-

le d'étouffement, donne d'excellentes propriétés de stabi-

lité en température et un "temps mort" suffisamment court pour qu'il permette des taux de comptage même compris entre environ 1 000 et 1 500 Hz La conception et la

construction de tubes à gaz satisfaisants pour des appli-

cations particulières sont encore en grande partie une

technique empirique.

Comme l'effet de la composition du gaz sur la sensibilité et la stabilité d'un tube de compteur

de Geiger ne se prête pas lui-même à une déduction logi-

que, on a essayé un grand nombre de compositions gazeuses.

Par exemple, on a utilisé l'éthylène à des concentrations supérieures à 5 % en volume, avec (a) de l'argon et de l'hélium 3 (He 3) et (b) avec He 3 seul, comme décrit dans l'article "Extraction of Tritium Helium-3 " de Elliott, M J W, Rev Sci Inst, 31, no 11, p 1218-1222 et 1221 ( 1960) Cependant, l'effet de l'éthylène comme gaz d'étouffement ne peut pas être déduit de cet article et, en fait, à une pression dans le tube comprise entre

environ 100 et 400 torrs, la concentration de 5 % d'éthy-

lène est trop élevée pour être avantageuse dans la plage de tensions comprise entre environ 1 000 et 1 500 V qui est nécessaire au fonctionnement en pratique des tubes

des compteurs de Geiger.

Mis à part la sélection du gaz d'étouffement,

et dans l'hypothèse o les conditions optimales de pres-

sion et de tension donnant la meilleure sensibilité au tube sont déterminées, on sait que la sensibilité peut être augmentée par élévation de la surface efficace de la cathode à l'aide de cathodes sous forme de grilles de fil métallique ou de tubesayant des gorges à la place des cathodes lisses et pleines, et par utilisation de cathodesdont le métal a un numéro atomique élevé Bien que l'augmentation de la surface de la cathode obtenue

par utilisation d'une grille soit responsable essentiel-

lement de l'augmentation de la sensibilité d'un tube

de compteur de Geiger, il existe une limite bien déter-

minée à la quantité de grille qui peut être logée physi-

quement dans un tube de compteur de Geiger avant qu'il n'apparaisse une décharge disruptive entre la grille et l'anode Ce paramètre est particulièrement important parce que le diamètre externe d'un tel tube est limité par des considérations d'espace, par exemple dans le

cas o le tube est utilisé pour une diagraphie des son-

dageset évidemment, le diamètre est limité par la ten-

sion disponible pour le fcnctionnemîent du tube La quan- tité optimale de grille revêtue, sa surface efficace

et la dimension des orifices sont déterminées empirique-

ment afin que l'équilibre convenable soit obtenu entre l'augmentation de la surface qui augmente la sensibilité et l'effet de blindage qui la réduit Un problème qui reste à résoudre peut être énoncé de la manière suivante une fois déterminé un compromis convenable de ce type dans uni tube de compteur de Geiger, quelle mesure peut être prise le cas échéant afin que sa sensibilité soit accrue ? Ainsi, on a revêtu des grilles métalliques de certains métaux lourds, c'est-à-dire de métaux ayant des numéros atomiques élevés, tels que le bismuth Bi

ou le plomb Pb, et on les a utilisés avec des tubes ca-

thodiques de laiton On sait qu'un manchon ou un revête-

ment formé d'une simple feuille de tungstène, remplaçant une grille revêtue, améliore la sensibilité, surtout lorsque le revêtement formé d'une feuille est introduit

dans une cathode d'acier inoxydable d'un tube de comp-

teur de Geiger ayant un halogène d'étouffement Cependant, la sensibilité due à un tel revêtement placé dans le

tube ne peut pas être accrue de façon notable par addi-

tion d'un second revêtement tubulaire en contact électri-

que avec le revêtement de tungstène, dans l'espoir que la sensibilité serait accrue à cause de l'absorption

plus grande assurée par la combinaison des revêtements.

Des essais montrent qu'un revêtement de cathode sous forme d'une feuille de tungstène de 0,05 mm d'épaisseur réduit en réalité la sensibilité dans le cas des rayons gamma de faible énergie, inférieure à 0,1 Me V, et que la sensibilité n'augmente pas notablement quel que soit

le type de métal lourd formant le revêtement, ou lors-

qu'un revêtement comprenant une feuille supplémentaire d'un métal lourd quelconque est ajouté Il est maintenant

évident d'après les résultats expérimentaux qu'une épais-

seur de 0,025 mm est la valeur maximale d'un revêtement sous forme d'une feuille, utilisée de préférence pour des niveaux d'énergie compris entre environ 120 ke V et 1 250 ke V environ, car une épaisseur supérieure à 0, 025 mm, même si l'augmentation d'épaisseur est due à la formation

d'un dépôt d'un métal lourd à la face interne de la ca-

thode externe, ne provoque qu'une réduction de la sensi-

bilité dans la plage indiquée d'énergie Dans certains cas particuliers, lorsque les niveaux énergétiques sont très élevés, l'épaisseur de la feuille de revêtement

peut atteindre 0,05 mm, mais les niveaux d'énergie dépas-

sant 1 Me V ont peu d'importance dans le cas des tubes de compteurs de Geiger selon l'invention Comme une feuille de revêtement et un dépôt d'un métal lourd formé à la face interne d'une cathode ont une fonction équivalente

pour l'amélioration de la sensibilité, comme on l'a dé-

couvert, bien que l'épaisseur efficace soit accrue de manières différentes, on désigne ces deux solutions par

l'utilisation du terme "manchon".

Bien qu'un revêtement cathodique unique, sous forme d'une grille ou d'un manchon, ait déjà été utilisé, rien ne suggère qu'une combinaison de cathodes sous forme d'une grille et d'un manchon, de même qu'une cathode à double manchon,peut avoir un effet avantageux sur la

sensibilité ou la stabilité, et encore moins ue de tel-

les propriétés avantageuses, qui peuvent être présentées lors d'une évaluation individuelle, puissent réellement être accrues Si l'on considère que toute évaluation des effets probables des revêtements "appariés" doit

être raisonnablement faite par rapport à une plage par-

ticulière de niveaux d'énergie dans laquelle les tubes de compteurs de Geiger doivent fonctionner, on constate que l'augmentation de l'épaisseur efficace des revêtements des tubes destinés à fonctionner entre 122 et 1 250 ke V

environ est contre-indiquée.

On sait que, lorsque l'épaisseur du matériau

exposé au rayonnement gamma augmente, la dispersion obscur-

cit la direction initiale d'émission des électrons et, dans une feuille épaisse d'une matière ayant un nombre Z élevé, l'émission efficace est isotrope pour tous les processus En outre, on sait aussi que, quel que soit

le matériau de la feuille, la production maximale d'élec-

trons est obtenue avec une feuille d'épaisseur égale

au parcours des photo-électrons, comme décrit dans l'ou-

vrage "Nuclear Radiation Detectors", de Jack Sharpe,

p 91 et seq, Methuen & Co Ltd, Londres ( 1964) L'iden-

tité des métaux particuliers dans lesquels les photo-

électrons se propagent n'a pas d'importance de façon surprenante, le parcours dans le plomb n'étant inférieur

que de 25 % environ au parcours dans l'aluminium, lors-

qu'il est exprimé en mg/cm 2 Dans le cas des rayons gamma d'énergie comprise entre 122 et 1 250 ke V environ, le parcours des photo-électrons dans un métal lourd est

calculé à une valeur inférieure à 20 mg/cm 2, avec recon-

naissance du fait que ce phénomène ne s'applique pas à la plage de Compton En conséquence, on peut prévoir

que toute augmentation de l'épaisseur efficace du maté-

riau au-delà de 20 mg/cm 2 provoque une réduction de la sensibilité, surtout lorsque le revêtement du métal lourd se trouve sur un fil qui a lui-même une épaisseur d'au moins 0,25 mm, car, dans le cas contraire, le tissage

du fil pour la formation d'une grille serait difficile.

Comme, au point de vue théorique, l'épaisseur

efficace du revêtement directement tourné vers le rayon-

nement gamma auquel le tube du compteur est exposé, il apparait également improbable que l'association d'un manchon à une grille qui a déjà un revêtement de métal

lourd d'au moins 15 mg/cm 2 de surface de grille (équiva-

lant à une épaisseur de métal de 7,3 microns), afin que l'épaisseur efficace résultante dépasse 9,5 microns, provoque une augmentation de la sensibilité ou de la

stabilité du tube Une épaisseur de 9,5 microns est ob-

tenue par dépôt d'environ 18 mg/cm 2 On peut donc prévoir qu'une cathode revêtue de plus de 18 mg/cm d'un métal lourd présente une sensibilité accrue Il n'en est rien En outre, l'introduction d'une grille revêtue d'un métal lourd dans le tube cathodique revêtu ou dans le revête-

ment formé par une feuille à l'intérieur du tube cathodi-

que doit donner de manière prévisible une augmentation

supplémentaire de la sensibilité étant donné l'augmenta-

tion de l'épaisseur efficace résultante de métal lourd.

Il n'en est rien.

Compte tenu des remarques qui précèdent, il est tout à fait imprévu que l'addition d'un revêtement de grille, en plus d'un manchon (formé soit d'une feuille de revêtement, soit d'un dépôt) constitue une combinaison

souhaitable pour la mesure des rayons gamma d'énercii,.

comprise entre environ 122 ke V et 0,67 Me V Dans les tubes des compteurs de Geiger selon l'invention, une telle combinaison donne ce résultat d'une manière tout

à fait imprévue.

On a constaté qu'un compteur de Geiger contenant

un mélange gazeux formé essentiellement de néon et d'ar-

gon à raison de 0,1 à 2 % en volume (ce mélange est appelé "gaz rare" dans la suite du présent mémoire), et d'une petite quantité primordiale d'éthylène (C 2 H 4) comprise entre 2 et 5 % en volume, constituant le gaz d'étouffement,

donne une excellente stabilité dans la plage de tempéra-

turescomprise entre environ 20 et 200 'C et pour des pres-

sions comprises entre environ 100 et 400 torrs.

Ainsi, l'invention concerne un compteur de Geiger rempli de gaz rare contenant 2 à 5 % au maximum

en volume d'éthylène, à une pression totale du tube com-

prise entre 100 et 400 torrs, le tube fonctionnant dans la plage de tensiorecomprise entre environ 1 000 et 1 500 V.

On constate aussi selon l'invention qu'un comp-

teur de Geiger à plusieurs cathodes et de diamètre relati-

vement petit, ayant une cathode externe métallique lisse continue en combinaison avec une cathode à manchon et

à 4703

grille (appelée aussi cathode rapportée à double revête-

ment) disposée télescopiquement dans la cathode externe, est plus sensible aux rayons gamma ayant des niveaux d'énergie compris entre environ 122 et 1 250 ke V, que la même cathode externe ayant un seul revêtement placé à l'intérieur, que celui-ci soit une grille revêtue ou un manchon formé d'une feuille d'un métal lourd ou un revêtement d'un métal lourd électrodéposé sur la face

interne de la cathode externe.

Ainsi, l'invention concerne un compteur de

Geiger à plusieurs cathodes, comportant une cathode métal-

lique externe lisse et pleine en combinaison avec une cathode à manchon et grille, disposée télescopiquement dans la cathode, la cathode à grille et manchon comprenant (a) un manchon d'un métal lourd lisse placé en contact électrique avec la cathode externe et (b) une grille de fil métallique à orifices canpris entre 0,177 et 3,36 mm, la grille étant revêtue dl-un métal lourd et étant en

contact électrique avec la surface du manchon L'expres-

sion "métal lourd" désigne un métal ayant un numéro Z élevé, son numéro atomique étant compris entre 73 et 83; il faut noter cependant que tous les métaux lourds ne peuvent pas être déposés sur une grille et que tous les métaux lourds ne peuvent pas être mis sous forme

d'une feuille de revêtement ou ne peuvent pas être élec-

trodéposés à la face interne de la cathode.

On constate aussi selon l'invention que la combinaison de la cathode multiple décrite précédemment avec un gaz rare, contenant de l'éthylène comme gaz d'étouffement, permet la réalisation d'un compteur de Geiger ayant d'excellentes propriétés de sensibilité et de stabilité, ces caractéristiques de fonctionnement pouvant être adaptées par sélection des métaux lourds utilisés pour le manchon et pour la grille et pour la

cathode rapportée à grille et manchon.

L'invention concerne aussi une construction de compteur de Geiger ayant une efficacité tout à fait imprévue, le compteur étant très sensible, ayant une

remarquable stabilité et un rétablissement rapide (fai-

ble "temps mort"), par mise en oeuvre d'un gaz rare avec une quantité petite mais primordiale d'éthylène constituant un gaz d'étouffement, le compteur ayant une

cathode multiple comprenant une cathode rapportée à man-

chon etgrille, cette construction évitant la passivation ou les cycles thermiques grâce à l'utilisation d'éthylène à la place d'un halogène Un tel compteur de Geiger est particulièrement avantageux dans les applications de diagraphie des sondages dans lesquelles il est primordial que le compteur ait un rapport longueur/diamètre compris entre environ 8 et 20, et puisse fonctionner à une tension comprise entre environ 1 000 et 1 500 V.

D'autres caractéristiques et-avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale en coupe partielle, avec arrachement de la partie intermédiaire, d'un compteur de Geiger selon l'invention, cette figure

représentant schématiquement les caractéristiques essen-

tielles de la construction; et

les figures 2 à 5 sont des graphiques représen-

tant la variation de la sensibilité, indiquée par le comptage en Hz, en fonction de l'épaisseur variable dé bismuth électrodéposé (donnée en milligrammes de bismuth par centimètre carré de surface de grille) sur des parties identiques d'une grille de laiton à orifices de 0,177 mm, les courbes repérées par la référence A représentant les résultats des essais effectués avec des sources de

57 133 137 60

rayons gamma de Co, Ba, Cs et Co, ayant des énergies de 122, 356, 662 et 1 250 ke V respectivement, chaque courbe représentant la sensibilité obtenue avec un revêtement de tungstène de 0,025 mm d'épaisseur seul (comme indiqué en traits interrompus) par la référence B,

et la sensibilité obtenue avec une combinaison d'un revê-

tement de tungstène de 0,025 mm d'épaisseur avec une grille de laiton à orifices de 0,177 mm, portant 20 mg de

bismuth par centimètre carré de surface de grille (re-

présentée en traits pointillés) par la référence C. Un compteur de Geiger selon l'invention, con- tenant un "gaz rare" et utilisant de l'éhtylène comme gaz d'étouffement, a une meilleure stabilité que celle des compteurs obtenus avec d'autres hydrocarbures sans

doute à cause de l'étouffement des ions par la dissocia-

tion particulière de l'éhtylène en fragments L'éthylène se comporte différemment des autres monooléfines, et même du propylène, comme gaz d'étouffement, à cause de la dimension et de la nature des fragments formés par dissociation du mélange particulier de gaz rare,appelé "gaz rare" par raison de brièveté dans la suite du présent mémoire Le "gaz rare" utilisé selon l'invention est formé essentiellement d'environ 98 à 99,9 % en volume

de néon Ne et d'environ 0,1 à 2 % environ en volume d'ar-

gon Ar On sait que le néon a des états excités métastables trop nombreux et l'addition délibérée de l'argon diminue la pente et augmente la longueur du palier d'une courbe obtenue par tracé de la fréquence de comptage en fonction de la tension appliquée Cependant, lorsque ce comportement est connu, l'effet supplémentaire de la présence d'un autre gaz dans un tel gaz rare de néon et d'argon, n'est pas prévisible Sans doute à cause des caractéristiques particulières des fragments formés d'éthylène, ce corps se comporte différemment des alcanes, à commencer par le méthane et l'éthane, des alcools et notamment des monoalcools aliphatiques primaires, à commencer par le méthanol et l'éthanol, et des esters alkyliques de ces alcools, à commencer par les esters d'alkyle inférieur

tels que le formiate de méthyle et l'acétate de méthyle.

La stabilité d'un compteur de Geiger à étouf-

fement par l'éthylène, destiné à fonctionner entre 1 000 et 1 500 V environ, est particulièrement élevée lorsque

l'éthylène est présent en quantité faible mais primor-

diale comprise entre 2 et 5 % en volume, les autres pa-

ramètres étant identiques Cette stabilité est particu-

lièrement importante lorsque le compteur de Geiger doit

fonctionner à une température relativement élevée, com-

prise entre environ 25 et 2000 C. Bien que l'utilisation d'un gaz rare particulier avec un gaz d'étouffement formé d'éthylène donne une sensiblité et une stabilité suffisantes dans certaines applications, elle ne suffit pas dans des applications

particulières telles que la diagraphie des sondages.

Dans cette application, le compteur est exposé au rayon-

nement du fond continu naturel présent dans la Terre du fait de la présence de matériaux radioactifs tels que le thorium, l'uranium et autres, et notamment leurs produits de dissociation qui sont dispersés avec une uniformité variable dans le basalte, le granit et d'autres couches géologiques Comme la diagraphie des sondages est une application souhaitable d'intérêt industriel

important, un mode de réalisation particulièrement avan-

tageux de l'invention concerne un compteur de Geiger

dont le gaz d'étouffement est l'éthylène et qui est cons-

truit spécialement afin qu'il donne d'excellentes caracté-

ristiques de sensibilité et de fonctionnement pour la diagraphie des sondages Cette sensibilité est prédite par utilisation d'une cathode multiple comprenant une cathode à double manchon placée au contact du gaz rare

contenant de l'éthylène.

Ce compteur de Geiger particulier pour les applications de diagraphie des sondages a une cathode tubulaire externe pleine et lisse de forme cylindrique et qui est classique, constituée d'un métal conducteur tel qu'un alliage de nickel ou ferreux, notamment un acier inoxydable, ou qu'un alliage de cuivre tel que

le laiton, la cathode étant formée d'une feuille suffisam-

ment épaisse pour qu'elle ne s'affaisse pas lorsqu'elle

est mise sous vide Par exemple, la feuille a une épais-

seur comprise entre environ 0,25 et 0,89 mm, suivant la dimension totale du compteur réalisé Comme le diamètre du compteur est habituellement compris entre 1,75 et cm environ dans les applications de la diagraphie des sondages et comme les distances actives sont comprises entre 1,75 et60 cm, on note que ces compteurs de Geiger présentent des restrictions dues à la dimension d'un trou exploratoire foré, le rapport longueur/diamètre devant être compris entre environ 8 et 20 La "longueur active" désigne la longueur d'une chambre formée dans la cathode entre sa paroi et les capuchonsd'extr 6 mités qui ferment la chambre, comme décrit plus en détail dans

la suite du présent mémoire.

Une cathode à manchon et grille, appelée aussi "revêtement à manchon et grille" est placée contre la

face interne de la cathode externe et en contact électri-

que avec celle-ci La cathode à manchon et grille comprend (a) un manchon tubulaire d'une feuille métallique lisse d'un métal lourd choisi dans le groupe qui comprend le tantale, le tungstène, le rhénium, l'osmium, l'iridium, le platine, l'or, le mercure, le plomb, le bismuth, leurs alliages métalliques et leurs amalgames, et des revêtements d'un métal déposés, en contact électrique avec la cathode externe ayant une surface extérieure relativement plus grande que celle du manchon, et (b) une grille formée de fil métallique tissé, placée en contact électrique avec le manchon tubulaire, la grille étant revêtue d'un

métal lourd.

Le manchon peut porter une couche métallique

continue d'environ 6 à 25 microns d'épaisseur, électro-

déposée ou déposée par tout autre procédé, cette couche contenant environ 10 à 50 mg/cm 2 de métal lourd à la

face interne de la cathode A titre de variante, le man-

chon peut être formé d'une feuille métallique tubulaire

ayant une épaisseur comprise entre environ 12 et 25 mi-

crons Le terme "manchon" est utilisé dans le présent mémoire pour désigner soit une couche déposée soit une feuille tubulaire d'un métal lourd, et pour distinguer cet élément d'une "grille" d'un fil métallique tissé qui est revêtue par exemple de bismuth ou de plomb La grille est une partie essentielle de la cathode à deux

manchons selon l'invention.

La grille d'un fil métallique est formée de façon générale sous forme d'un rouleau cylindrique de laiton, de bronze, de cuivre, de nickel, de cobalt, de zinc ou d'acier inxodable et elle est oblicatoirement

revêtue, de préférence par électrodéposition, d'une quan-

tité faible mais notable d'un métal lourd qui suffit pour que l'absorption des rayons gamma par la grille

* revêtue soit accrue d'au moins 10 %.

L'expression "feuille métallique tubulaire pleine et lisse" est utilisée pour distinguer la forme

physique du manchon cathodique formé d'une feuille tubu-

laire d'un manchon de métal lourd déposé à la surface interne de la cathode externe La grille formée par le fil métallique qui a des orifices qui la traversent, est aussi un élément essentiel de la cathode multiple du compteur de Geiger selon l'invention Le manchon formé par la feuille tubulaire d'un métal lourd, le manchon ou la couche de métal lourd déposé et la grille sont

tous appelés de façon générale "revêtement" car ils re-

vêtent l'intérieur de la cathode externe Le manchon de métal lourd et le revêtement de la grille peuvent être formés chacun de métaux différents ou du même métal

tel que le platine, mais un double revêtement de pla-

tine est actuellement peu intéressant au point de vue de la rentabilité dans un compteur de Geiger du commerce

destiné à la diagraphie des sondages.

On se réfère maintenant plus précisément aux dessins et en particulier à la figure 1 qui représente schématiquement, en coupe partielle avec des parties

arrachées, le compteur de Geiger à étouffement par l'4thy-

lène selon l'invention, comme indiqué précédemment de façon générale et portant la référence 10, comprenant une cathode multiple qui comporte une cathode cylindrique tubulaire externe 11 d'acier inoxydable dont la surface interne est revêtue d'une cathode à manchon et grille portant la référence générale 12 Cette dernière, dans

le mode de réalisation le plus avantageux qui est repré-

senté, comprend en combinaison (a) un manchon 13 d'un métal lourd électrodéposé ou une feuille tubulaire pleine et lisse d'un métal lourd en contact électrique avec la cathode externe 11, et (b) un rouleau 14 d'au moins une couche d'une grille de fil métallique revêtue, placé

en contact électrique avec la feuille tubulaire.

La cathode 11 peut être formée de tout métal

utilisé de façon classique pour les compteurs de Geiger.

Des métaux tels que le laiton et le bronze sont préféra-

bles en général, mais l'acier inoxydable de type 304 est l'un des aciers inoxydables les avantageux pour la

réalisation du compteur de Geiger selon l'invention.

Le manchon 13 formé d'une feuille tubulaire est de préférence formé de tungstène ou d'une autre métal lourd, caractérisé par une absorption due à un numéro

atomique élevé, tel que le tantale, le tungstène, l'os-

mium, l'iridium, le platine, l'or et le plomb Le tantale et le tungstène sont les plus avantageux Le revêtement formé par la grille métallique est de préférence une grille tissée du commerce qui a subi une électrodéposition par tout dispositif connu, avec un métal lourd choisi parmi le rhénium, l'iridium, le platine, l'or, le plomb et le bismuth Dans une variante, un amalgame peut être formé à la surface du fil à partir duquel la grille est tissée ou un alliage de deux ou plusieurs métaux lourds précités peut être électrodéposé sur la grille Lorsque

le manchon 13 est formé par électrodéposition, le bis-

muth est le plus avantageux, et il est déposé à raison d'environ 15 à 30 mg/cm Une cathode cylindrique externe 11 d'acier inoxydable contient le manchon 13 par exemple formé de tungstène qui est introduit à l'intérieur et qui est formé par découpe d'une bande d'une feuille métallique de

microns d'épaisseur, dont la longueur correspond sensi-

blement à celle de la chambre 20 et dont la largeur cor-

respond étroitement à la circonférence de la surface

interne du tube cathodique 11 Lorsque la bande est intro-

duite dans le tube cathodique, étant donné la rigidité due à sa raideur élevée, la bande se met au contact de toute la surface interne pratiquement du tube cathodique

externe 11.

Le rouleau formé par la grille 14 est par exem-

ple réalisé par une grille de fil de nickel ou de laiton

revêtue de bismuth, ayant de préférence une dimension d'ori-

fices comprise avantageusement entre environ 0,105 et 3,36 mm et de préférence entre environ 0,149 et 0,595 Le rouleau formé par la grille est de préférence soudé par point sur sa longueur afin qu'il forme un rouleau à une ou deux couches, suivant la dimension des fils, et le diamètre du rouleau est choisi de manière que, lorsqu'il est introduit dans le tube 11, le rouleau se

trouve à l'intérieur du manchon tubulaire 13 et en con-

tact électrique avec celui-ci Pour des raisons prati -

ques tels que le bouchage des orifices de la grille par

le métal lourd déposé sur le fil et l'utilisation super-

flue d'une quantité de fil supérieure à celle qui est la plus rentable, des grilles à orifices inférieurs à 0,105 mm ne sont pas avantageuses Pour des raisons de robustesse, il est préférable d'utiliser des grilles tissées de fil de nickel ou de laiton dont le diamètre est compris entre environ 0,41 et 1,32 mm et de préférence entre environ 0,41 et 0,80 mm Le manchon 13 et le rouleau 14 sont

maintenus concentriquement dans le tube 11 par des adapta-

teurs 16 formés de cuivre.

Comme représenté aussi sur la figure 1, l'ex-

trémité gauche (sur cette figure) du tube cathodique

11 est fermée de manière étanche par un capuchon 17 d'ex-

trémité en forme de coupelle, constitué d'un métal tel que l'acier inoxydable de type 446 et soudé le long du rebord 19 au tube cathodique 11, par exemple par soudage

à l'arc "heliarc" Le capuchon 17 d'extrémité a un tarau-

dage 21 permettant le montage sur un dispositif de sup-

port (non représenté) et un alésage central axial à gra-

dins 23 dans lequel est placé un collier céramique 24 qui y est soudé par un verre liquide chaud 26 (aussi appelé "verre de soudage") De manière analogue, chaque

collier céramique 25 est soudé dans le capuchon 18 d'ex-

trémité de droite qui a aussi un taraudage 21 afin qu'un joint étanche soit formé Le coefficient de dilatation du verre de soudage est très proche de celui du collier céramique et du capuchon d'acier inoxydable afin que

les cycles thermiques ne provoquent pas une fissuration.

La paroi interne du tube cathodique 11 et les capuchons 17 et 18 délimitent une chambre 20 à ions qui peut être remplie par l'intermédiaire du tube 22 de verre placé

à une extrémité, avec le gaz rare contenant l'éthylène.

Un fil anodique 15 est disposé axialement en direction longitudinale dans la cathode à manchon et

grille 12, et une première extrémité de l'anode est an-

crée dans le collier céramique 24 de gauche de manière que le tube 22 de verre communique librement avec la chambre 20 A l'extrémité droite du compteur de Geiger, un écrou taraudé 27 d'accouplement est disposé sur une borne filetée 28 d'acier inoxydable enrobée axialement dans un collier céramique 25, la chambre 20 étant reliée électriquement par cette borne à un circuit convenable de comptage et de mesure de rayonnement et à une source

de haute tension, ni celle-ci ni le circuit n'étant re-

présentés. L'ensemble des éléments précités est soudé à un collecteur de verre d'un poste de mise sous vide

et est chauffé sous vide poussé à une température com-

prise entre environ 175 et 2600 C Après purge et 3 à 4 h de chauffage, l'ensemble est refroidi et est rempli du gaz rare contenant 3,5 % en volume d'éthylène Les détails concernant la construction du compteur de Geiger (mis à part l'addition d'éthylène) sont bien connus et n'entrent pas dans le cadre de l'invention Bien que

le gaz rare contenant l'éthylène, introduit dans le comp-

teur de Geiger selon l'invention soit nouveau, le comp-

teur lui-même est construit et rempli du mélange gazeux

("gaz de remplissage") d'une manière classiaue La quan-

tité de gaz de remplissage utilisé est réglée afin que

la pression dans la chambre 11 soit comprise entre envi-

ron 100 et 400 torrs et de préférence entre environ 200

et 300 torrs.

Le compteur de Geiger a éthylène selon l'in-

vention doit sans doute ses excellentes propriétés de stabilité et de sensibilité à la combinaison de plusieurs

facteurs dont la combinaison est originale pour un comp-

teur de Geiger rempli d'un gaz rare et ayant un gaz

d'étouffement sous forme de 2 à 5 % d'éthylène en volume.

Les fragments d'éthylène créés dans la chambre d'ions ne se polymérisent pas sur l'anode ou sur les surfaces

de la cathode d'une manière suffisante pour que les ca-

ractéristiques de fonctionnement continu du compteur

soient affectées.

En outre, l'utilisation de ce gaz rare à la place de néon pur ou d'argon pur assure l'obtention,

à l'aide de l'étouffement par l'éthylène, d'un long pa-

lier dans la courbe représentant la variation du taux

de comptage en fonction de la tension de fonctionnement.

De plus, le gaz rare ayant de l'éthylène comme gaz d'étouffement donne une bonne stabilité au-delà de la plage relativement large comprise entre une valeur juste supérieure à la température de condensation de l'éthylène (environ 1030 C) et 2000 C environ, si le fonctionnement à la température élevée ne se prolonge pas pendant une période trop grande Dans la plage de températures comprise entre 20 et 1750 C, le compteur

de Geiger selon l'invention peut fonctionner d'une ma-

nière très fiable sur des périodes de 60 h et plus, avec de meilleurs résultats que tous les autres compteurs ayant un gaz organique d'étouffement qui sont actuellement

connus.

En outre, contrairement à d'autres compteurs de Geiger à gaz organique d'étouffement dans lesquels la tension d'amorçage augmente après utilisation des tubes, la tension d'amorçage obtenue avec le compteur de Geiger selon l'invention diminue en réalité après

utilisation, cette caractéristique étant très souhaita-

ble et tout à fait imprévue.

Enfin, le "temps mort" relativement court, compris entre environ 65 microsecondes pour un tube de 19,1 mm de diamètre et 150 microsecondes environ pour un tube plus grand, permet un certain nombre de lectures à un taux de comptage élevé pour un rayonnement de faible énergie, notamment compris entre environ 0,3 et 0,5 2 le V,

du type couramment rencontré dans la diagraphie des son-

dages. On effectue les expériences suivantes afin

de déterminer l'effet de la combinaison d'un grille tubu-

laire cylindrique introduite dans une cathode tubulaire externe contenant un manchon tubulaire sous forme d'une feuille de tungstène de 25 microns d'épaisseur, emmanché

à force contre la paroi interne de la cathode externe.

On construit trois compteurs Un premier con-

tient une grille de laiton revêtue progressivement (le long de son axe longitudinal) formée d'un rouleau à double

couche, et sans manchon Un autre tube contient un man-

chon formé d'une feuille de tungstène de 25 microns d'épaisseur mais sans grille Le troisième contient une grille revêtue de 20 mg de bismuth par centimètre carré et un revêtement formé par une feuille de tungstène de

microns d'épaisseur.

La grille revêtue progressivement est préparée à l'aide d'un tronçon rectangulaire de grille de laiton à orifices de 0,25 mm, ayant une longueur de 280 m, et une largeur de 25,4 mm, tissée à l'aide d'un fil de 0,76 mm, et par immersion complète de ce tronçon longitudinalement dans une solution de revêtement, avec circulation d'un courant d'intensité fixe de 6 A destiné à déposer du bismuth sur la grille immergée Toutes les 15 min, la grille est soulevée de la solution de 25,4 m En conséquence, le premier segment retiré de la solution a une unité d'épaisseur de bismuth déposé, le second segment a deux

unités, etc, pour une valeur totale combinée de 65 uni-

tés sur les onze segments Le poids total déposé pendant l'opération de revêtement ( 17,87 g) divisé par le nombre total d'unités ( 65) permet la détermination de l'épais- seur de revêtement sur chaque partie de 25,4 x 25,4 mm

de la grille.

La quantité de bismuth déposée par unité est

de 17,87/65 = 0,275 g.

La surface apparente de la grille est de 2 2 ,2 cm /cm Ainsi, la première partie retirée du bain a

4,2 mg de bismuth déposé par centimètre carré, la se-

2. conde partie en a 8,3 mg/cm, jusqu'à la dernière qui en comporte 41,6 mg/cm Une bande revêtue progressivement comme décrit précédemment est introduite dans chaque cathode à essayer, avec des sources ayant des niveaux d'énergie de rayonnement qui varie Tous les tubes sont remplis du mélange de gaz rare et contiennent aussi 3 % en volume d'éthylène

formant le gaz d'étouffement.

On réalise uh montage d'essai en briques de plomb et en panneaux de bois afin qu'un tube placé dans le dispositif de montage puisse être déplacé verticalement en direction axiale directement en face d'un espace de 1,61 cm 2 formé dans les briques, sans changement de la position géométrique relative du tube par rapport à la source du rayonnement utilisée Un circuit électronique

convenable, comprenant un préamplificateur, une combinai-

son d'un compteur et d'un circuit de changement d'échelle, et une résistance d'amortissement sont utilisés pour

les mesures de sensibilité.

On utilise dans les essais les sources sui-

vantes HC 726 Cobalt 57 24,3 Ci 122 ke V HC 246 Barium 133 3,8 g Ci 356 ke V HC 244 Césium 137 7,0 g Ci 662 ke V HC 260 Cobalt 60 2,7 g Ci 1250 kc V La source étant en place et une tension de

polarisation de 1050 V étant appliquée au compteur con-

tenant la grille revêtue progressivement, on exécute

une série de conptages pendant 5 min, obtenus par recou-

vrement de chaque segment de 25,4 nn et on porte la dif- férence du taux relatif de comptage, comme indiqué sur

les figures 2 à 5.

Après la fin de ces mesures, on détermine un taux de comptage corrigé du rayonnement ambiant pour

chaque compteur revêtu uniquement du revêtement de tungs-

tène de 25 microns, et pour chaque compteur revêtu à la fois du revêtement de tungstène de 25 microns et d'une grille qui est revêtue uniformément de 20 mg de bismuth

par centimètre carré.

On se réfère maintenant plus précisément aux

graphiques des figures 2 à 5.

La figure 2 représente une courbe A de sensibi-

lité <exprimée en hertz, c'est-à-dire en nombre d'événe-

ments par seconde) en fonction de l'épaisseur variable de bismuth électrodéposé (exprimée en milligrammes de bismuth par centimètre carré de surface de grille) sur une grille de laiton à orifices de 0,177 mm, à l'aide d'une source de rayons gamme de Co 57 de 122 ke V; la figure représente aussi la sensibilité obtenue avec un revêtement de tungstène W de 25 microns d'épaisseur, seul (comme indiqué par la courbe en traits interrompus B), et la sensibilité obtenue avec la combinaison d'un revêtement de tungstène de 25 microns et d'une grille de laiton revêtue de 20 mg de bismuth par centimètre carré de grille, comme indiqué par la courbe pointillée C. On note que le compteur à plusieurs cathodes (double revêtement) et le compteur ayant seulement la

grille revêtue progressivement, sur une profondeur corres-

pondant à 22 mg/cm 2 présentent des sensibilités(réponses) presque équivalentes Le compteur n'ayant que le revêtement de 25 microns de tungstène a une sensibilité ( 41 %) qui est inférieure à la moitié de celle du compteur revêtu

d'une grille et d'un manchon ou d'une grille seule.

La figure 3 représente la couirbe A de varia-

tion de la sensibilité en nombre d'événements par seconde en fonction de l'épaisseur de bismuth électrodéposé sur une partie identique de grille de laiton à orifices de 0,177 mm, utilisée déjà pour les résultats représentés sur la figure 2, avec une source de rayons gamma de Ba 133 de 356 ke V; la figure représente aussi la sensibilité obtenue avec un revêtement de tungstène de 25 microns, seul, comme l'indique la courbe B en traits interrompus,

et la sensibilité obtenue avec la combinaison d'un revê-

tement de tungstène de 25 microns d'épaisseur et d'une grille de laiton revêtue de 20 mg de bismuth par centimètre carré de surface comme l'indique la courbe pointillée C.

Le compteur qui n'a qu'un revêtement de tungs-

tène de 25 microns d'épaisseur a une sensibilité de 49 %

de celle du compteur ayant la grille revêtue progres-

sivement, pour un dépôt de 22 mg par centimètre carré.

Le compteur à grille et manchon est plus sensible de

% que le compteur revêtu de la grille.

La figure 4 représente la courbe A de sensibi-

lité en fonction de l'épaisseur de bismuth électrodéposé sur une partie identique de grille de laiton à orifices de 0,177 mm déjà utilisée pour les résultats de la figure 2, avec une source de rayons gamma de Cs 137 de 662 ke V; la figure représente aussi la sensibilité obtenue avec

un revêtement seul dé tungstène de 25 microns d'épais-

seur comme l'indique la courbe B en traits interrompus,

et la sensibilité obtenue avec la combinaison du revê-

tement de tungstène de 25 microns et d'une grille de laiton revêtue de 20 mg de bismuth par centimètre carré de surface comme l'indique la courbe pointillée C.

Le compteur n'ayant qu'un revêtement de tungs-

tène de 25 microns a une sensibilité de 48 % de celle du compteur ayant la grille revêtue progressivement de

22 mg/cm 2 Le compteur à manchon et grille a une sensibi-

lité supérieure de 25 % à celle du compteur n'ayant que

la grille.

La figure 5 représente la courbe de sensibilité A en fonction de l'épaisseur de bismuth électrodéposé sur une partie identique de grille de laiton à orifices de 0,177 mm déjà utilisée pour les résultats de la figure 2, à l'aide d'une source de rayons gamma de Co 60 de 1 250 ke V; la figure représente aussi la sensibilité

obtenue avec un revêtement seul le tungstène de 25 mi-

crons comme l'indique la courbe B en traits interrompus,

et la sensibilité obtenue avec la combinaison du revê-

tement de tungstène de 25 microns et d'une grille de laiton revêtue de 20 mg de bismuth par centimètre carré

de surface de grille, comme l'indique la courbe pointil-

lée C.

Le compteur n'ayant que le revêtement de 25 mi-

crons de tungstène a une sensiblité égale à 40 % de celle du compteur ayant la grille revêtue progressivement,

à 22 mg/cm Le compteur a manchon et grille a pratique-

ment la même sensibilité, le revêtement supplémentaire

de tungstène de 25 microns d'épaisseur ne donnant pra-

tiquement aucune augmentation de la sensibilité.

La description qui précède montre qu'une épais-

seur de revêtement correspondant à une électrodéposition d'un revêtement de bismuth de 15 à 25 mg/cm 2 environ donne une meilleure sensibilité au rayonnement gamma dans la plage d'énergiesallant d'une valeur légèrement inférieure à

356 ke V environ et jusqu'à une valeur légèrement supé-

rieure à 662 ke V environ Le compteur à grille et man-

chon est plus sensible de 10 à 25 % environ que le comp-

teur n'ayant qu'une grille revêtue, dans la plage d'éner-

gie allant de 356 à 662 ke V environ.

On peut obtenir une meilleure sensibilité à l'aide d'un revêtement sous forme d'une feuille plus mince, par exemple une feuille de tungstène de 12 microns d'épaisseur, ou par revêtement de la cathode, à sa face interne, d'un métal lourd en quantité comprise entre mg/cm 2 et 50 mg/cm 2 de surface interne, de préférence entre environ 15 et 20 mg/cm 2, afin que ce revêtement corresponde à une épaisseur de métal lourd d'environ à 12 microns Lorsqu'un tel revêtement est utilisé comme manchon à la place du revêtement sous forme d'une

feuille, on constate qu'une épaisseur nettement infé-

rieure à celle du revêtement de 25 microns d'épaisseur

est très efficace.

Les résultats qui précèdent montrent qu'une grille de laiton sur laquelle 20 mg/cm 2 de bismuth environ

ont été électrodéposés donne une augmentation de sensi-

bilité d'un facteur de l'ordre de 2,5 par rapport à une

cathode nue (non revêtue) d'acier inoxydable L'introduc-

tion d'un manchon d'un métal lourd tel qu'une feuille de tungstène de 25 microns d'épaisseur, entre la cathode

d'acier inoxydable et la grille revêtue de bismuth, ac-

croit encore la sensibilité Une fois l'augmentation

de sensibilité établie expérimentalement, on peut l'at-

tribuer à la feuille de tungstène qui augmente la quan-

tité de photo-électrons qui passent par les orifices de la grille On peut obtenir des sensibilités comparables et même meilleures avec une cathode d'acier inoxydable sur laquelle un métal lourd a été déposé afin qu'il forme

une couche interne (manchon).

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre

d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'in-

vention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1 Compteur de rayonnement de Geiger, comprenant

une cathode tubulaire ( 11), une anode ( 15) placée à dis-

tance de la cathode dans une chambre étanche ( 20) dont la cathode forme une paroi, et un mélange gazeux conte- nant une petite quantité d'un gaz d'étouffement, enfermé dans la chambre, ledit compteur étant caractérisé en ce que le mélange gazeux est un gaz rare qui consiste essentiellement en néon contenant 0,1 à 2 % environ en volume d'argon, et le gaz d'étouffement est l'éthylène qui est présent en quantité comprise entre 2 et 5 % en volume. 2 Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz rare placé dans la chambre ( 20) est présent à une pression comprise entre environ 200 et

400 torrs.

3 Compteur de rayonnement de Geiger, comprenant

une cathode tubulaire externe ( 11), une anode < 15) dis-

posée à distance de la cathode dans une chambre étanche ( 20) dont la cathode forme une paroi, et un mélange gazeux d'un gaz rare contenant une petite quantité d'un gaz d'étouffement enfermé dans la chambre, ledit compteur étant caractérisé en ce qu'il comprend une cathode à

manchon et grille ( 12) placée au contact du mélange ga-

zeux, cette cathode comprenant (a) un manchon ( 13) d'un métal lourd plein et lisse, en contact électrique avec la cathode externe, et (b) une grille métallique < 14) à orifices compris entre 0,105 et 3,36 mm, placée en contact électrique avec le manchon, la grille ayant un dépôt suffisant de métal lourd pour que l'absorption du rayonnement gamma par la grille revêtue soit accrue d'au moins 10 % par rapport à l'absorption par une grille

non revêtue.

4 Compteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la grille ( 14) de fil métallique est tissée avec un fil d'un métal choisi dans le groupe qui comprend le laiton, le bronze, le cuivre, l'acier inoxydable, le nickel, le cobalt et le zinc, le diamètre des fils

étant compris entre environ 0,4 et 1,32 mm.

Compteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le métal lourd est choisi dans le groupe qui comprend le tantale, le tungstène, le rhénium, l'osmium, l'iridium, le platine, l'or, le mercure, le plomb, le bismuth et les alliages métalliques et amalgames, ainsi que les revêtements déposés d'un tel métal lourd et les

alliages déposés d'un tel métal lourd.

6 Compteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la grille métallique ( 14) a des orifices de dimension comprise entre 0,177 et 3,36 mm, et un métal lourd est déposé sur la grille, ce métal étant choisi dans le groupe comprenant le platine, l'or, le plomb

et le bismuth et étant en quantité comprise entre envi-

ron 15 et 50 mg/cm de surface de grille environ.

7 Compteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz d'étouffement est essentiellement formé d'éthylène présent en quantité comprise entre 2 et 5 %

en volume.

8 Compteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon ( 13) est formé essentiellement d'un dépôt lisse de bismuth formé à la face interne de la cathode, en quantité comprise entre environ 15 et 30 mg/cm 2

de surface interne de cathode.

9 Compteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon ( 13) est essentiellement formé d'une feuille tubulaire pleine et lisse ayant une épaisseur

comprise entre 12 et 25 microns environ.

10 Compteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la grille ( 14) de fil métallique est tissée avec un fil de laiton ou de nickel sur lequel du bismuth

est électrodéposé.

il Compteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz d'étouffement est l'éthylène qui est

présent en quantité comprise entre 2 et 5 % en volume.

12 Compteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le rapport de la longueur active de la cathode externe ( 11) à son diamètre est compris entre environ

8 et 20, et son diamètre est d'au moins 1,75 cm.

13 Procédé de réalisation d'un compteur de Geiger, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) la réalisation d'un cathode tubulaire ( 11) d'un métal conducteur de l'électricité,

(b) l'introduction dans la cathode, en direc-

tion longitudinale axiale, d'une anode ( 15) sous forme

d'un fil relié électriquement à une source de haute ten-

sion, (c) le remplissage de la cathode ( 11) par un gaz rare formé essentiellement d'environ 98 à 99,9 % de néon, et d'environ 0,1 à 2 % d'argon en volume, avec environ 2 à 5 % en volume d'éthylène, et (d) le confinement étanche du gaz rare et de l'éthylène dans la cathode afin que la pression dans

celle-ci soit comprise entre environ 200 et 400 torrs.

14 Procédé de réalisation d'un compteur de Geiger, caractéisé en ce qu'il comprend: (a) la réalisation d'une cathode tubulaire

externe ( 11) formée d'un métal conducteur de l'électri-

cité, (b) l'introduction, dans la cathode externe ( 11), d'une cathode ( 12) à manchon et grille au contact de la surface interne de la cathode externe, la cathode à manchon et grille comprenant: (i) un manchon ( 13) de métal lourd plein et lisse, et (ii) une grille ( 14) d'un fil métallique sur laquelle est déposée un métal lourd, (c) l'introduction dans la cathode externe, en direction longitudinale axiale, d'une anode ( 15) sous forme d'un fil métallique relié électriquement à une source de haute tension, (d) le remplissage du compteur par un gaz rare formé essentiellement de 98 à 99,9 % environ en volume de néon et de 0,1 à 2 % environ en volume d'argon, avec 2 à 5 % environ en volume d'éthylène, et (e) le confinement étanche du gaz rare et de

l'éthylène dans le compteur de Geiger afin que la pres-

sion à l'intérieur soit comprise entre environ 200 et

400 torrs.

Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le manchon ( 13) est choisi dans le groupe qui comprend un dépôt continu d'un métal lourd déposé en quantité comprise entre environ 10 et 50 mg/cm 2 de surface interne de cathode, et une feuille de tungstène dont

l'épaisseur est comprise entre environ 12 et 25 microns.

16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la grille < 14) de fil métallique est formée de fil de laiton sur lequel est déposé du bismuth en quantité comprise entre environ 15 et 30 mg/cm