FR2602058A1 - Detecteur a gaz utilisant une anode a microbandes - Google Patents

Abstract

DETECTEUR DU GENRE DE CEUX QUI COMPRENNENT UNE CATHODE ET UNE ANODE, TOUTES DEUX DISPOSEES DANS UNE ENCEINTE REMPLIE DE GAZ. CE DETECTEUR EST CARACTERISE PAR LE FAIT QUE L'ANODE EST CONSTITUEE PAR UN SUBSTRAT ISOLANT 60 AYANT UNE FACE AVANT EN REGARD DE LACATHODE ET UNE FACE ARRIERE, CE SUBSTRAT COMPRENANT SUR SA FACE AVANT UNE PREMIERE FAMILLE DE MICROBANDES CONDUCTRICES ETROITES 62 PORTEES A UN PREMIER POTENTIEL ET UNE SECONDE FAMILLE DE MICROBANDES CONDUCTRICES PLUS LARGES 64 PORTEES A UN SECOND POTENTIEL PLUS FAIBLE QUE LE PREMIER, CHAQUE MICROBANDE ETROITE 62 DE LA PREMIERE FAMILLE ETANT ENCADREE PAR DEUX MICROBANDES LARGES 64 DE LA SECONDE FAMILLE. APPLICATION A LA DETECTION DE PARTICULES (CHARGEES OU NEUTRES) OU DE RAYONNEMENTS.

Description

DETECTEUR A GAZ UTILISANT UNE ANODE A MICROBANDES
DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un détecteur à gaz susceptible de détecter soit des particules chargées (électrons par exemple), soit des particules neutres (neutrons), soit encore des rayonnements (optiques, UV, etc...). Le détecteur de l'invention peut servir de compteur ou de convertisseur d'images.

Dans le domaine de la radiographie, il peut remplacer la pellicule photographique ou les systèmes à camera de télévision.

Grâce à sa bonne résolution en énergie, le détecteur de l'invention peut servir aussi de moyen de mesure de l'énergie de particules ou de rayonnements.

Le détecteur de l'invention est du type de ceux dans lesquels des électrons primaires sont multipliés dans un gaz par
L'effet d'un champ électrique de forte intensité locale. Le principe de ces appareils est illustré sur la figure 1. ils comprennent une première plaque-cathode 20 formée de bar. es conductrices 21, 22, 23, etc..., une seconde plaque-cathode 30 formée, elle aussi, de bandes conductrices 31, 32, 33, etc...

orthogonales aux premières, et une grille 40 formée de fils très fins 41, 42, 43, etc...

Chaque bande de la première plaque-cathode 20 est reliée à un amplificateur 29 suivi d'un circuit de mesure (non représenté) et chaque bande de la seconde plaque-cathode 30 est reliée à un amplificateur 39 suivi, lui aussi, d'un circuit de mesure. Les fils de la grille sont portés à une haute tension positive par une source 49. Cette grille constitue donc une anode. Un champ électrique E est ainsi créé entre la grille centrale 40 et les deux cathodes laterales 20, 30. L'ensemble baigne dans un gaz à une pression de quelques millibars jusqu'à quelques bars.

Le fonctionnement de cet appareil est le suivant. Un électron primaire 50 crée dans le volume compris entre L'une des cathodes (par -exemple 20) et l'anode 40 dérive vers cette dernière du fait du champ électrique E. Dans la plus grande partie de L'espace anode-cathode ce champ électrique est homogene, avec une intensité relativement faible. Mais à proximité des fils de L'anode, c'est-à-dire, en pratique, dans un cylindre dont le rayon est de L'ordre de la demi-distance entre les fils, le champ devient très intense. Dans le voisinage immédiat des fils, les électrons sont donc fortement accélérés et viennent ioniser te gaz, ce qui crée des paires électrons-ions.

Les électrons sont finalement captés par les fils de L'anode et un nuage d'ions positifs se forme autour de ces derniers (symbolisé par le volume 52 sur la figure 1). Ce nuage positif influence, sur les cathodes 20 et 30, l'apparition de charges négatives. Ces charges apparaissent sur les bandes situées directement en regard du nuage ionique 52. Deux tensions x et y sont alors détectées sur celles des bandes ainsi influencées. Ces tensions permettent non seulement de détecter l'apparition d'un eLectron primaire (donc t'arrivée d'une particule ou d'un rayonnement) mais aussi de localiser cet événement, grâce au double système de bandes formant les cathodes.

Ce type de détecteur est appelé parfois "Multi-Wire
Proportional Counter" en anglais, soit MWPC en abrégé.

Bien que donnant satisfaction à certains égards, les performances de ce type d'appareils se heurtent à plusieurs limites
1. La résolution dépend directement de la distance
entre les fils de la grille 40. Si cette distance est réduite
par rapport à la distance aux plans des cathodes, l'intensité
du champ autour des fils diminue, ce qui entrasse une
diminution du facteur d'amplification par le gaz. En réduisant
continuellement les distances, on aboutirait finalement à une
feuille continue pour laquelle l'intensité du champ autour des
fils se réduirait à L'intensité d'un champ homogène dans
l'intervalle anode-cathode. Pour compenser cet effet néfaste,
il faut accompagner la réduction de l'intervalle entre fils
d'une augmentation de la tension appliquée.Mais pour une
distance entre fils de 1 mm, le fonctionnement des détecteurs
est déjà rendu extrêmement difficile car les tensions
appliquées s'élèvent à plusieurs kilovolts.

2. Etant donné la possibilité de vibration des fils de
l'anode, fils qui sont extrêmement ténus puisqu'ils ont un
diamètre situé entre 10 et 20fun, il est important de ne pas
trop les rapprocher des bandes conductrices extérieures. En
effet, en cas de vibration et de rapprochement avec L'une des
cathodes, il se produirait une décharge électrique qui, dans
la plupart des cas, entra5nerait la destruction du fil. Pour
éviter ce risque, la distance entre les parois extérieures 20
et 30 et la grille 40 est en général maintenue supérieure à la
distance entre fils. Elle est au minimum de plusieurs
millimètres. Mais alors les charges électriques produites par
influence apparaissent simultanément sur plusieurs bandes
conductrices adjacentes et la résolution se trouve encore
limitée.

3. Une amplification uniforme de la surface totale du
détecteur ne peut être garantie que si les distances entre
fils amplificateurs sont scrupuleusement respectées. Dans le
cas contraire, les intensités du champ électrique au voisinage
des fils et donc les facteurs d'amplification associés
différeraient très nettement les uns des autres. Pour cette
raison, la fabrication d'un plan de fils parfait est difficile
et, en conséquence, coûteuse.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle structure d'anode. Selon
L'invention, on n'utilise plus des fils mais des fentes minces produites entre deux bandes conductrices parallèles portées à des potentiels différents. Entre ces bandes apparat un champ électrique quasi-dipolaire. Pour obtenir des champs élevés, les fentes utilisées sont très étroites, ce qui peut être obtenu en déposant sur un substrat isolant des microbandes d'une première famille portées à un premier potentiel alternant avec des microbandes d'une deuxième famille portées à un deuxième potentiel différent du premier.Alors qu'un fil selon l'art antérieur peut rarement voir son diamètre descendre en dessous de IOAm, on peut obtenir des microbandes de moins d'un micromètre avec une précision de 0,2 m. Le pas de la structure peut etre aisément de quelques micromètres, c'est-à-dire quelque cent fois moins que l'intervalle entre fils dans une anode à fils classique. Par tailleurs, le risque de vibration de l'anode disparaft, de sorte que cathodes et anode peuvent être rapprochées.

De façon plus précise, la présente invention a donc pour objet un détecteur du type de ceux qui comprennent une anode plongée dans un gaz et qui est caractérisé par le fait que l'anode est constituee par un substrat isolant ayant une face avant et une face arrière, ce substrat comprenant, sur sa face avant, une première famille de microbandes conductrices portées à un premier potentiel et une seconde famille de microbandes conductrices portées à un second potentiel plus faible que le premier, chaque microbande de la première famille étant encadrée par deux microbandes de la seconde famille.

Toutes les microbandes peuvent avoir une même largeur ou au contraire avoir deux largeurs différentes pour les deux familles.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre. Cette description se refère à des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, représente la structure d'un détecteur à fils selon l'art antérieur,
- la figure 2 représente un détail d'une plaque-anode selon l'invention,
- la figure 3 représente un détail d'une plaque-anode montrant les lignes équipotentielles et les lignes de champ électrique,
- la figure 4 montre un montage possible pour le détecteur de l'invention,
- la figure 5 est un diagramme montrant les variations du facteur d'amplification du détecteur en fonction de la tension appliquée,
- la figure 6 représente le spectre d'amplitude de la réaction neutron-hélium 3 avec de l'isobutane comme gaz compteur,
- la figure 7 représente le spectre d'amplitude de la même réaction mais avec de l'hexafluoro-éthane comme gaz compteur,
- la figure 8 représente le spectre d'amplitude d'électrons,
- la figure 9 représente un spectre d'amplitude de particules alpha obtenu sans différence de potentiel entre cathode et anode,
- la figure 10 est un diagramme montrant l'évolution du taux de comptage de photons en fonction de la tension appliquée,
- la figure 11 montre un mode de réalisation de la plaque-anode de l'invention avec des éléments à retard ou des éléments résistifs et avec des microbandes orthogonales sur la face arrière,
- la figure 12 montre un exemple de réalisation d'une ligne de transmission à fentes repliée sur elle-même en méandres.

La figure 2 montre un exemple de réalisation d'une anode selon l'invention dans le cas où les bandes de la première famille sont plus étroites que les bandes de la seconde famille.

Sur un substrat isolant 60 sont déposées des microbandes conductrices étroites 62 reliées à des pavés 63 (pour faciliter les connexions) et des microbandes conductrices plus larges 64.

Les premières bandes ont par exemple 10 m de largeur et les secondes 9OAm La périodicité de la structure est par exemple de l'ordre de 200 sm. La hauteur de l'anode peut etre-de l'ordre de 30 mm et la largeur de L'ordre de 25 mm. Naturellement ces diverses dimensions ne sont données qu'à titre d'exemple.

Pour le substrat, on peut utiliser du verre et pour les microbandes par exemple du chrome en épaisseur de 300 nm. Ces bandes peuvent être obtenues par le procédé de photolithographie classique tel qu'on l'utilise dans la fabrication des masques pour circuits intégrés.

Les deux familles de microbandes sont portées à deux potentiels différents, tous deux positifs par rapport au potentiel de la cathode. En supposant que le potentiel des microbandes étroites est de 10 et Le potentiel des microbandes larges de O, les equipotentielles obtenues sont illustrées sur la figure 3 par les lignes en pointillé. Les chiffres associés à ces lignes correspondent au potentiel de celles-ci. Dans Le cas illustré, on a supposé en outre qu'une couche métallique uniforme 65 était déposée sur la face arrière 66 du substrat 60 et que cette couche était portée au potentiel 5, intermédiaire entre les deux potentiels des microbandes. Les Lignes de champ électrique, orthogonales aux équipotentielles sont représentées en tirets sur la figure 3.

Dès lors, le fonctionnement d'un détecteur équipé d'une telle anode est le suivant. Chaque microbande étroite 62 est à un potentiel positif par rapport aux deux microbandes 64 larges qui l'encadrent. Un électron produit n'importe où devant la plaque anode est drainé vers cette plaque et atteint la zone où règne un champ quasi-dipolaire ; il derive alors le long des lignes de champ vers la bande conductrice positive, c'est-à-dire vers la bande étroite 62. Si l'intensité du champ est assez élevée, il se produit un mécanisme de multiplication d'électrons du type avalanche. Des ions positifs vont être créés alors devant la microbande étroite.Comme ce conducteur ne se trouve plus suspendu librement dans L'espace, comme c'était le cas dans l'art antérieur, mais comme il adhère à un support isolant, ces ions ne peuvent plus entourer la bande comme ils entoureraient un fil.

Ils ont tendance à se diriger sur la surface du substrat où ils pourraient être fixés en raison de leur mobilité extrêmement réduite sur un isolant. La conséquence en serait le chargement de la surface jusqu'à effondrement du champ électrique. Une telle plaque ne pourrait donc servir que brièvement de moyen de multiplication. Il est donc nécessaire d'éviter la fixation des ions sur la face avant de la plaque. Ce résultat est obtenu grâce à la couche métallique 65 située sur la face arrière du substrat.

Cette couche est portée à un potentiel positif compris entre les potentiels des bandes ou égal à l'un de ces potentiels. Un tel potentiel produit, pour les ions positifs, un champ repulsif qui émerge precisément dans les parties non métallisées de la face avant du substrat et qui les protége ainsi des ions.

Une feuille mince de cuivre peut simplement être collée à l'arrière du substrat. Mais on peut utiliser aussi une couche conductrice déposée sur le substrat.

La figure 4 montre un exemple de mise en oeuvre du détecteur de L'invention correspondant à un- fonctionnement en chambre d'ionisation. Le substrat et ses microbandes 70 sont placés en regard d'une fenêtre 72 qui sert de cathode. Cette fenêtre peut être en polypropylène d'épaisseur 0,3 m. Une source de tension 74 permet d'établir une différence de potentiel entre l'anode 70 et la cathode 72. De manière plus précise, le pôle positif de la source 74 est relié aux microbandes étroites de la plaque-anode alors que les microbandes larges sont reliées à un moyen auxiliaire 75 qui. en pratique, peut être la masse. Les microbandes étroites sont reliées à un amplificateur 76 aux bornes duquel est connecté un condensateur 77. Un circuit de mesure 78 termine la channe de mesure.

Par ailleurs, une enceinte à vide 80 contient une source 81 de particules ou de r2v52onnement, dirigés sur la fenêtre 72. Cette source peut être en Cf dans le cas de particules alpha. On eut aussi utiliser un canon à électrons ou une lampe à vapeur de mercure, ou une source de neutrons thermiques Am-Be.

L'espace cathode 72 -anode 70 est situé dans une enceinte 82 remplie de gaz. Un moyen de pompage 84 est prevu ainsi qu'une source de gaz 86.

Parmi les divers détecteurs de ce type que le Demandeur a expérimenté, il en est un qui est plus particulièrement intéressant parce qu'il permet d'effectuer une comparaison directe entre les performances obtenues avec l'invention et celles d'un détecteur à fils conforme à l'art antérieur. Pour cela, on peut ajouter au dispositif représenté sur la figure 4 un plan de fils 87 disposé à 5 mm devant l'anode 70, le pas des fils étant de 1 mm et leur diamètre de 15 /tm.

La longueur de la chambre à gaz est réglable jusqu'à une distance maximum de 10 cm entre cathode et anode. Les bandes conductrices étroites -ont une largeur de lûm et sont toutes reliées entre elles par un conducteur commun relié à l'amplificateur 76. Les bandes conductrices larges ont une largeur de 90 > sm et sont toutes reliées entre elles. Une feuille de cuivre est fixée au dos de la plaque d'anode et est reliée directement avec le conducteur commun des bandes étroites.

Les résultats des essais effectués avec un tel détecteur ont été les suivants
a) Facteur d'amplification :
Le facteur d'amplification A en fonction de la tension
V appliquée aux bandes étroites a été mesuré avec t'isobutane comme gaz compteur et avec des particules alpha. provenant d'une source en Cf. La figure 5 montre les variations de ce facteur A en fonction de la tension V. A une tension de 550 V seulement, le facteur d'amplification s'éléve déjà à 2500. Si l'on compare ce résultat avec les performances d'un détecteur à fils usuel, le facteur d'amplification est d'environ 30 fois plus élevé.

En raison du pas des conducteurs extrêmement faible, un signal pratiquement aussi élevé, mais de polarité inversée, est détecté sur les bandes larges, au moment même où l'amplification commence.

A la pression d'isobutane employée-(300 mb) la limite de tension applicable était de 580 V. Ceci s'explique par le fait que la couche conductrice extrêmement fine de 300 nm rend l'intensité du champ au bord du conducteur très élevée. On expliquera plus loin comment cet effet peut etre évité.

b) Homogénéité de l'amplification :
L'homogénéité de l'amplification sur la totalite de la surface a été étudiée par la réaction de neutrons sur de
L'hélium 3. Cette réaction provoque l'émission d'un proton et d'un triton à une énergie totale de 770 keV. Afin de raccourcir les Longueurs de trace des particules, de l'isobutane a été rajoute à l'hélium. La figure 6 montre le spectre d'amplitude obtenu, c'est-à-dire le nombre de coups mesurés (C) en fonction de l'amplitude h. Cette amplitude est exprimée en numéros de canal. Au numéro de canal 200 par exemple correspond une amplitude du signal de 3,1 V. Le facteur de L'amplification par le gaz était de 50. Le gaz compteur était l'isobutane à une 3 pression de 200 mb mélangé à 100 mb de He.La largeur L de la raie n'est que de 11 keV, ce qui prouve une amplification homogène sur la totalité de la plaque d'anode.

Par ailleurs, l'amplification par le gaz ne s'accompagne pas de bruit de fond supplémentaire. Une simple collection des électrons primaires et l'amplification externe des signaux à la même amplitude de sortie conduit à une raie qui est 10 fois plus large. La queue de la raie obtenue vers les énergies fa tec correspond à toutes les réactions où la trace des partie es dépasse le bord de la plaque. Avec une pression croissante d'isobutane et avec la réduction des longueurs de trace qui en résulte, cette part diminue. On constate cependant une augmentation de la largeur de la raie.A une augmentation de pression de gaz correspond une augmentation de la probabilité de capture des électrons primaires dans le gaz, surtout lorsque la pollution du gaz dépasse 500 ppm, ce qui etait le cas dans l'expérience effectuée par le Demandeur. Il est important de diminuer les longueurs de trace si l'on veut déterminer avec précision l'instant de la réaction.

c) Emploi de nouveaux gaz compteurs
Un autre moyen de diminuer les longueurs de trace consiste à utiliser un gaz dont le poids moléculaire est elevé.

C'est ainsi qu'à la même pression, la puissance de freinage de l'hexafluoro-éthane (C F ) est 2,5 fois plus grande que celle de
26 l'isobutane. Mais si ce gaz est employé dans un compteur classique à fils, on constate qu'il n'y a pas augmentation mais au contraire diminution du signal à tension croissante, malgré une amplification par le gaz. Ce phénomène peut être mis en évidence par une mesure en courant continu. La formation d'avalanches et L'amplification par Le gaz qui y est liée, suivent un processus qui differe de celui qui est observé avec les gaz compteurs habituels. Mais contrairement au cas des compteurs à fils, dans un détecteur conforme à l'invention, l'hexafluoro-éthane montre pratiquement les mêmes propriétés que l'isobutane.La figure 7 représente le même spectre que précédemment, à savoir la réaction entre neutrons et He3, mais dans le cas où l'on utilise, à la place de l'isobutane, de l'hexafluoro-éthane à la même pression. La réduction des
Longueurs de trace des particules a provoqué une augmentation de l'amplitude de la raie, tandis que le nombre d'événements diminue dans la queue.

Ce phénomène nouveau est dû à la différence de géométrie du champ électrique. Dans le champ radial d'un fil selon l'art antérieur, l'intensité du champ diminue très rapidement à '.Sure que la distance au fil augmente. Le nuage ionique ne se dégrade que très lentement étant donné sa dérive en direction des zones de faible intensité du champ. Dans le cas d'une plaque selon l'invention, en revanche, le champ de nature quasi-dipolaire provoque l'attraction des ions dans les zones d'intensité croissante du champ et la dégradation du nuage ionique est nettement plus rapide. C'est pour cette raison même qu'un détecteur selon l'invention permet d'obtenir un taux de comptage très élevé, ce qui sera souligné au paragraphe suivant.

L'utilisation avec succès de l'hexafluoro-ethane montre que le nombre de gaz compteurs utilisables pour ce genre de détecteurs est accru par rapport aux détecteurs à fils traditionnels.

D'autres modes de mise en oeuvre ont été étudiés par le
Demandeur. Le filament d'une petite ampoule pour lampe de poche a été utilisé par exemple comme cathode chaude. Les électrons à emission thermique sont accélérés par une tension de -7,5 kV en direction d'une fenêtre d'entrée dont le potentiel est fixé à -1 kV. Si l'on tient compte de la perte d'énergie des électrons à la traversée de cette fenêtre et de leur passage par la barriere du potentiel de la cathode du détecteur, L'énergie effective des électrons au moment de leur entrée dans le gaz n'est plus que de 5,5 keV.

Le spectre d'amplitude de La figure 8 a été enregistré avec un facteur élevé d'amplification de 1000. Le gaz compteur était L'isobutane à 300 mb de pression. La raie enregistrée se distingue nettement du bruit de fond. La largeur de raie a cependant fortement augmenté. L'amplification par le gaz est un processus purement statique. C'est pourquoi les variations statiques de l'amplification et, par conséquent, la largeur de raie, sont inversement proportionnelles au nombre des charges primaires engendrées. Ce nombre est assez peu élevé pour les électrons de 5,5 keV, ce qui élargit obligatoirement la raie. Il faut en outre tenir compte de l'élargissement de la raie causé par l'élargissement énergétique des électrons au passage à travers la feuille.

Il était cependant aise de déterminer la limite du taux de comptage du détecteur à l'aide de la cathode chauffée dont le courant est facile à modifier. La position du maximum de la raie n'a sensiblemeSt changé qu'à partir de plus de 10 000 coups par seconde et cm . Cette valeur élevée est uniquement due à la dégradation rapide du nuage ionique. Selon toute apparence des valeurs encore plus élevées peuvent être atteintes en diminuant la distance entre les conducteurs.

La plaque anode selon l'invention a été mise en état de fonctionner sur une table de travail, exposée à l'air. Les microbandes de 10 m étaient de 220 V, les autres bandes conductrices étant mises à la terre. En rapprochant une source de particules alpha d'une telle plaque, les premières impulsions ont été enregistrées à la distance exacte de la longueur de traces des particules alpha. Etant donné l'absence de cathode, seules les paires chargées engendrées dans la zone même du champ quasidipolaire peuvent contribuer au signal. L'air n'étant pas un gaz compteur idéal, le spectre d'amplitude obtenu est très large et ne se distingue pas nettement du bruit de fond.

Le spectre, représenté sur la figure 9, a été enregistré sous de meilleures conditions et avec L'isobutane comme gaz compteur.

Les particules alpha ne sont pas stoppées dans le gaz mais atteignent la plaque. Le nombre d'électrons déposés dans la zone du champ électrique directement à la surface de la plaque est toutefois suffisant pour séparer nettement le signal amplifié par le gaz du bruit.

Ces essais montrent toutefois une propriété nouvelle d'une plaque anode telle que cet le de l'invention qui est la possibilité d'obtenir une photodétection. Si les microbandes conductrices sont constituées de matériaux émettant des particules ionisantes ou des électrons sous irradiation, les électrons produits dans le gaz ne peuvent pas s'échapper du champ électrique des bandes. Ces électrons dérivent vers les bandes positives et sont multipliés. Lorsque l'on utilise le chrome comme matériau conducteur Cs microbandes, une émission d'électrons a lieu lorsque le raonnement incident est à une longueur d'onde inférieure à 2840 A.Dans cette plage et jusqu'à l'absorption Limite du quartz, une lampe à vapeur de mercure avec enveloppe en quartz,0 délivre trois raies spectrales intenses
c o respectivement à 2540 A, 2650 A et 2800 A. Une plaque selon l'invention a été illuminée par une telle lampe à travers un petit diaphragme. Les photoélectrons émis par les microbandes larges de 90Ccm m de large dérivent le long des lignes électriques vers la zone de haute intensité où ils sont multipliés par le gaz. Ce sont ces signaux qui ont pu être détectés.

La figure 10 représente, dans sa partie supérieure, les variations du taux de comptage TC en fonction de la tension V appliquée aux microbandes étroites de 10 m. La courbe inférieure correspond au bruit. On observe donc un comportement tout à fait analogue à celui d'un photomultiplicateur.

La plaque anode de l'invention peut être fabriquée à partir d'un masque standard, avec une couche de chrome de 300 nm d'epaisseur. Il a été souligné plus haut qu'avec une largeur de lOm pour des microbandes étroites, l'intensité du champ est nettement plus élevée au bord de la couche qu'à la surface. Bien que cette zone limitrophe ne contribue guère à L'amplification, c'est elle qui détermine la différence de potentiel maximale utilisable.

L'avantage de La photolithographie est de permettre la reproduction à partir d'un original, d'un nombre élevé de copies qui sont toutes pratiquement aussi précises que l'original. Si l'on veut augmenter l'épaisseur des couches conductrices, on peut avoir recours à une autre technique qui est le dépôt électrolytique. Les couches déposées par électrolyse n'ont pas d'arêtes vives. Leurs bords sont au contraire arrondis. Si l'opération de dépôt est poursuivie suffisamment longtemps, l'épaisseur de la couche peut dépasser la largeur. Il en résulte que le bord de la couche galvanique se trouve éloigné de la surface du substrat, ce qui augmente considérablement la rigidité diélectrique de l'ensemble.

La galvanisation permet en outre de déposer des matériaux particuliers sur les bandes. Ainsi, une couche de gadolinium qui permet de détecter des neutrons peut être déposée sur une couche mince obtenue par photolithogravure ; les électrons de conversion du gadolinium produisent ensuite un signal qui est amplifié par le gaz.

La galvanisation d'une plaque utilisant le chrome n'est cependant pas possible. Mais on trouve dans le commerce des masques qui permettent la galvanisation. De tels masques sont toujours composés de plusieurs couches métalliques : une couche qui adhère bien au substrat (par exemple en chrome ou en titane) et une couche galvanisable. Une solution avantageuse consiste en une couche ou L'on passe de façon continue de la couche adhésive à La couche galvanisable.

Pour localiser le phénomène d'ionisation détecté dans un appareil à fils ou à microbandes, il est nécessaire de prévoir des moyens de mesure capables de repérer le lieu où s'est produit cette ionisation. On connaît deux types de moyens de ce genre : une channe de résistances, qui est capable de donner l'écart de position par rapport au centre du dispositif, ou une ligne à retard, qui -donne l'écart de temps mis par le signal pour atteindre les ~deux extrémités de la ligne, ce qui revient au même. Ces deux moyens s'adaptent très facilement sur la plaque anode de l'invention, car les resistances ou les éléments de ligne à retard peuvent être déposés directement sur le substrat isolant, entre les microbandes étroites.C'est ce qui est représenté sur la figure Il où l'on voit des éléments de ligne à retard 63 insérés entre les microbandes 62, ou des résistances 67 également insérées entre les bandes. Des amplificateurs 90a et 90b délivrent des signaux qui, dans le premier cas, reflètent les temps ta et tb mis par le signal pour atteindre l'amplificateur, et, dans le second cas les amplitudes a et b détectées à chaque extrémité de la ligne résistive. Un circuit .92 détermine soit ta-tb dans le premier cas, soit (a-b)/(a+b) dans le second, ce qui permet de localiser l'événement par rapport au plia" médian de l'anode qui correspond à ta=tb et a=b, ce qui rend les différences nulles.

On peut obtenir la deuxième coordonnée du point d'ionisation en déposant, à l'arrière du substrat, des bandes conductrices 64' et en utilisant des moyens analogues à ceux qui sont associés à la face avant, à savoir une ligne à retard 63', des amplificateurs 90c et 90d et un circuit 94 apte à mesurer
L'écart tc-td des instants d'apparition des signaux aux extrémités de la ligne à retard. Les bandes 64' disposées sur la face arrière sont influencées par le nuage ionique comme expliqué plus haut. Le champ d'influence touchera d'autant plus de microbandes que le substrat sera plus épais. Dans cette variante de réalisation, on s'efforcera donc de réaliser un substrat aussi mince que possible.

L'utilisation d'une ligne à retard pour localiser l'ionisation peut être combinée à la structure à microbandes selon l'invention. C'est ce qui est représenté sur la figure 12.

Une microbande étroite 62 est encadrée par deux microbandes larges 64 et l'ensemble de ces trois microbandes est replié en méandres pour occuper la totalité de la plaque anode. Les microbandes extérieures larges sont portées à un potentiel continu par une source 75 (qui peut se réduire à une masse) et les extrémités de la microbande étroite sont reliées à des amplificateurs 90a et 90b, puis à un circuit 92. Ce dernier donne
L'écart ta-tb qui caractérise la position du point d'ionisation par rapport au centre de la structure.

Dans une telle structure, la ligne plane en meandres remplit deux fonctions : la génération d'un champ électrique à haute intensité locale et la constitution d'une ligne à retardpermettant de localiser l'ionisation.

Naturellement, la forme illustrée sur la figure 12 n'est qu'un exemple de réalisation. D'autres formes sont possibles.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Détecteur du genre de ceux qui comprennent au moins une anode (40) disposee dans une enceinte remplié de gaz, caractérisé par le fait que cette anode est constituée par un substrat isolant (60) ayant une face avant et une face arriere, ce substrat comprenant sur sa face avant une premiere famille de microbandes conductrices (62) portées à un premier potentiel et une seconde famille de microbandes conductrices (64) portées à~ un second potentiel plus faible que le premier, chaque microbande (62) de la première famille étant encadrée par deux microbandes (64) de la seconde famille.
2. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le substrat isolant comprend en outre sur sa face arrière, une couche conductrice (65)- portée à un troisième potentiel intermédiaire entre le premier et le deuxième ou égal à ceux-ci.
3. 3. Détecteur selon la revendication ?, caractérisé par le fait que le substrat isolant comprend, sur sa face arrière, des bandes conductrices (64') dont l'orientation est perpendiculaire à l'orientation des bandes (62, 64) situées sur la face avant.
4. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque extrémité d'une microbande (62) de la première famille est reliée par un élément à retard (63) à l'extrémité de la microbande adjacente, l'ensemble de ces éléments formant une ligne à retard, le circuit de mesure (92) étant relié à chacune des extrémités de cette ligne à retard.
5. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque extrémité d'une microbande (62) de la premiere famille est reliée par une résistance (67) à l'extrémité de la microbande adjacente, l'ensemble de ces résistances formant une ligne résistive, le circuit de mesure (92) étant relié à chacune des extrémi-tés de cette ligne résistive.
6. 6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plaque avant comprend une microbande (62) de la première famille encadrée par deux microbandes (64) de la seconde famille, l'ensemble de ces trois microbandes étant replié en méandres et formant ligne à retard, le circuit de mesure (92) étant relié aux deux extrémités de la microbande mince.
7. 7. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une cathode constituée de bandes conductrices parallèles, la cathode étant disposee en regard de la face avant de l'anode.
8. 8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une feuille mince formant fenêtre pour des particules ou des rayonnements, cette feuille mince étant disposée en regard de la face avant de l'anode.
9. 9. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les microbandes sont constituées par un matériau apte à émettre des photoélectrons.
10. 10. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les microbandes de la premiere famille ont une largeur plus faible que les microbandes de la seconde famille.