FR2660113A1

FR2660113A1 - Nuclear radiation detector (sensor)

Info

Publication number: FR2660113A1
Application number: FR9003509A
Authority: FR
Inventors: Talent Bernard
Original assignee: NARDEUX SA
Current assignee: NARDEUX SA
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-09-27

Abstract

The present invention relates to nuclear radiation detectors. The detector according to the invention is essentially characterised in that it includes a chamber 1 in which a window 2, transparent to the nuclear radiation, is made, at least one detection electrode 3 located behind the window in the chamber, means for keeping a given atmosphere inside the chamber, the window consisting of a stack of at least three layers 4, 5, 6, the intermediate layer 5 being made of a different material from that constituting the other two layers 4, 6, the two outer layers 4, 6 being made of aluminium and the intermediate layer 5 of plastic.

Description

Capteur de rayonnements nucléaires
La présente invention concerne les capteurs de rayonnements nucléaires tels que, par exemple, les rayonnements Bêta et Gamma, plus particulièrement les capteurs fonctionnant en atmosphère statique.Nuclear radiation sensor
The present invention relates to nuclear radiation sensors such as, for example, beta and gamma radiation, more particularly sensors operating in a static atmosphere.

I1 existe déjà des capteurs de rayonnements nucléaires. Ils sont par exemple constitués d'une enceinte étanche comportant au moins une fenêtre transparente à ces rayonnements, au moins une électrode pour capter les rayonnements disposée dans l'enceinte, derrière la fenêtre, et coopérant avec des moyens d'alimentation et des moyens de traitement de signaux électriques modulés de façon connue au niveau de ladite électrode. Pour que le système donne de bons résultats avec un bon rendement, l'enceinte est en atmosphère contrôlée à une pression voisine de la pression atmosphérique. There are already nuclear radiation sensors. They consist, for example, of a sealed enclosure comprising at least one window transparent to these radiations, at least one electrode for capturing the radiations placed in the enclosure, behind the window, and cooperating with supply means and means of processing of electrical signals modulated in a known manner at the level of said electrode. For the system to give good results with good efficiency, the enclosure is in a controlled atmosphere at a pressure close to atmospheric pressure.

Il existe en fait deux procédés pour le remplissage en atmosphère controlée de ce type d'enceinte. L'un d'eux consiste à balayer l'intérieur de l'enceinte de façon continue avec l'atmosphère choisie. L'enceinte est ainsi constamment remplie d'une atmosphère qui, d'une part, est toujours à la bonne pression et, d'autre part, a une qualité optimale, puisque le courant entretenu permet ltévacuation des éventuelles traces d'oxygène qui auraient pénétré par les parois d'entrée du rayonnement nucléaire. Ce procédé donne évidemment de très bons résultats, mais présente plusieurs inconvénients, notamment un coût de mise en oeuvre élevé et un encombrement relativement important pour le capteur.En effet, la mise en oeuvre dudit procédé consomme une quantité importante de gaz entrant dans la composition de l'atmosphère contrôlée choisie et nécessite donc l'utilisation de sources de ces gaz sous forme de bouteilles de réserve reliées à l'anéainte par des tubulures adaptées. Tous ces éléments périphériques encombrants sont incontestablement une entrave à l'utilisation de tels capteurs et limitent considérablement leurs possibilités d'application. There are in fact two methods for filling this type of enclosure in a controlled atmosphere. One of them consists in sweeping the interior of the enclosure continuously with the chosen atmosphere. The enclosure is thus constantly filled with an atmosphere which, on the one hand, is always at the right pressure and, on the other hand, has an optimal quality, since the current maintained allows the evacuation of any traces of oxygen which would have penetrated by the entry walls of nuclear radiation. This process obviously gives very good results, but has several drawbacks, in particular a high cost of implementation and a relatively large size for the sensor. Indeed, the implementation of said process consumes a large amount of gas entering the composition of the selected controlled atmosphere and therefore requires the use of sources of these gases in the form of reserve bottles connected to the anéainte by suitable tubing. All these bulky peripheral elements are undoubtedly an obstacle to the use of such sensors and considerably limit their possibilities of application.

Un second procédé a été mis au point pour tenter de pallier, notamment, l'inconvénient de l'encombrement. I1 consiste à faire fonctionner le capteur sous atmosphère statique. Dans ce cas, l'enceinte est remplie avec l'atmosphère choisie, puis scellée. I1 est vrai que cette solution permet de limiter l'encombrement du dispositif. Mais elle entraîne, pour certains types de capteurs, une diminution non négligeable de leur durée de vie. En effet, outre le fait que cette atmosphère statique peut être polluée par échange avec l'atmosphère extérieure, il se produit en général une dilution de cette atmosphère dans l'atmosphère ambiante extérieure dans laquelle se trouve le capteur lui-même.Cet inconvénient est dû au fait qu'il est relativement difficile de réaliser une fenêtre qui soit à la fois transparente aux rayonnements nucléaires à détecter et imperméable aux deux atmosphères se trouvant de part et d'autre. A second method has been developed to try to alleviate, in particular, the drawback of the bulk. I1 consists in operating the sensor under a static atmosphere. In this case, the enclosure is filled with the chosen atmosphere, then sealed. It is true that this solution makes it possible to limit the size of the device. However, for certain types of sensors, it leads to a significant reduction in their lifespan. In fact, in addition to the fact that this static atmosphere can be polluted by exchange with the external atmosphere, there is generally a dilution of this atmosphere in the external ambient atmosphere in which the sensor itself is located. due to the fact that it is relatively difficult to produce a window which is both transparent to the nuclear radiation to be detected and impermeable to the two atmospheres on either side.

La présente invention a pour but de tenter de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus dans le cas des capteurs fonctionnant en atmosphère statique, et de réaliser un capteur qui puisse fonctionner en atmosphère statique pendant une durée de vie plus importante que celle des capteurs du même type selon l'art antérieur, sans pour autant nécessiter des interventions trop rapprochées pour changer l'atmosphère qu'il doit contenir. The present invention aims to try to overcome the drawbacks mentioned above in the case of sensors operating in a static atmosphere, and to provide a sensor which can operate in a static atmosphere for a longer service life than that of sensors of the same type according to the prior art, without requiring interventions too close to change the atmosphere it must contain.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un capteur de rayonnement nucléaire comprenant une enceinte, ladite enceinte comportant une fenêtre transparente audit rayonnement nucléaire, au moins une électrode de détection dudit rayonnement disposée dans ladite enceinte derrière ladite fenêtre et des moyens pour maintenir une atmosphère donnée à l'intérieur de ladite enceinte, caractérisé par le que ladite fenêtre est constituée par un empilement d'au moins trois couches de matériaux, la couche intermédiaire étant en un matériau différent de celui constituant les deux autres couches. More specifically, the subject of the present invention is a nuclear radiation sensor comprising an enclosure, said enclosure comprising a window transparent to said nuclear radiation, at least one electrode for detecting said radiation disposed in said enclosure behind said window and means for maintaining an atmosphere. given inside said enclosure, characterized in that said window is constituted by a stack of at least three layers of material, the intermediate layer being made of a material different from that constituting the other two layers.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lequel la figure unique représente une vue en perspective cavalière éclatée d'un mode de réalisation d'un capteur selon l'invention. Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description given with reference to the drawing annexed by way of illustration, but in no way limiting, in which the single figure represents an exploded perspective view of an embodiment of the invention. 'A sensor according to the invention.

La figure unique représente un mode de réalisation d'un capteur de rayonnements nucléaires selon l'invention. Le capteur illustré comprend une enceinte 1 généralement constituée par une enveloppe étanche 21 en un matériau comme du duralumin. The single figure represents an embodiment of a nuclear radiation sensor according to the invention. The illustrated sensor comprises an enclosure 1 generally constituted by a sealed envelope 21 made of a material such as duralumin.

Cette enceinte 1 comporte une fenêtre 2 réalisée en un matériau transparent aux rayonnements nucléaires à détecter. Dans cette enceinte, derrière la fenêtre 2, est disposée au moins une électrode 3 de détection des rayonnements. Cette électrode de détection est par exemple constituée par une pluralité de fils 31 en matériau électriquement conducteur comme du tungstène tendus sur deux barrettes 11, 12 en un matériau isolant comme celui commercialisé sous la marque Téflon et fixées sur la face intérieure 22 de l'enveloppe 21. Bien entendu, ces fils sont reliés, par des passages étanches à travers l'enveloppe, à des éléments de traitement situés à l'extérieur de l'enceinte 2 et connus en eux-mêmes pour ce type de capteur de rayonnements nucléaires. This enclosure 1 comprises a window 2 made of a material transparent to the nuclear radiation to be detected. In this enclosure, behind the window 2, is arranged at least one electrode 3 for detecting radiation. This detection electrode is for example constituted by a plurality of wires 31 made of electrically conductive material such as tungsten stretched over two strips 11, 12 made of an insulating material such as that sold under the brand Teflon and fixed on the inner face 22 of the envelope. 21. Of course, these wires are connected, by sealed passages through the envelope, to processing elements situated outside the enclosure 2 and known in themselves for this type of nuclear radiation sensor.

Selon une caractéristique de l'invention, la fenêtre 2 est constituée, pour améliorer son étanchéité aux gaz sans affecter notablement sa transparence aux rayonnements, par un empilage d'au moins trois couches de matériaux 4, 5 et 6, la couche intermédiaire 5 étant en un matériau différent de celui constituant les deux autres couches. According to a characteristic of the invention, the window 2 is formed, to improve its gas tightness without significantly affecting its transparency to radiation, by stacking at least three layers of materials 4, 5 and 6, the intermediate layer 5 being in a material different from that constituting the other two layers.

Dans un mode de réalisation avantageux, les deux couches extrêmes 4 et 6 de la fenêtre 2 sont réalisées en un matériau à base d'aluminium et la couche intermédiaire 5 est en un matériau plastique tel que celui qui est connu sous la dénomination PETP. Les structures de ces deux types de matériaux sont complémentaires et permettent de réaliser une étanchéité totale de l'empilage des couches, aussi bien vis-à-vis de gaz comme l'argon et ou le gaz carbonique que vis-à-vis de l'air extérieur ambiant. Pour exemple, la Demanderesse a obtenu un capteur de rayonnements nucléaires offrant tous les avantages désirés en réalisant une fenêtre comme décrite ci-dessus, avec trois couches 4, 5.et 6 d'épaisseur respectivement égale à 9, 12 et 9 microns. In an advantageous embodiment, the two extreme layers 4 and 6 of the window 2 are made of an aluminum-based material and the intermediate layer 5 is of a plastic material such as that which is known under the name PETP. The structures of these two types of materials are complementary and make it possible to completely seal the stacking of the layers, both with respect to gases such as argon and or carbon dioxide as with respect to l ambient air. For example, the Applicant has obtained a nuclear radiation sensor offering all the desired advantages by producing a window as described above, with three layers 4, 5 and 6 of thickness respectively equal to 9, 12 and 9 microns.

La figure unique est une représentation dite en éclaté du capteur selon l'invention, pour permettre une meilleure compréhension de sa structure. Cependant, dans la réalité, les trois couches constituant la fenêtre 2 sont maintenues au contact et empilées les unes sur les autres, par exemple par des moyens de collage à l'aide de produits avantageusement du type "epoxy". The single figure is an exploded representation of the sensor according to the invention, to allow a better understanding of its structure. However, in reality, the three layers constituting window 2 are kept in contact and stacked on top of each other, for example by means of bonding using products advantageously of the "epoxy" type.

Le capteur comporte avantageusement, en plus, des moyens de protection de la fenêtre 2, plus particulièrement de la face extérieure 7 de sa couche externe 6. Ces moyens de protection sont par exemple constitués par une grille de protection 8 qui permet en outre de maintenir les trois couches 4, 5 et 6 empilées. En effet, cette grille 8 est située à l'extérieur de l'enceinte en pinçant l'empilage des trois couches, entre elle et le bord 9 de l'enceinte définissant le contour de la fenêtre 2. The sensor advantageously comprises, in addition, means for protecting the window 2, more particularly the outer face 7 of its outer layer 6. These protective means are for example constituted by a protective grid 8 which also makes it possible to maintain the three layers 4, 5 and 6 stacked. Indeed, this grid 8 is located outside the enclosure by pinching the stacking of the three layers, between it and the edge 9 of the enclosure defining the outline of the window 2.

Le capteur peut comporter en outre des moyens pour maintenir l'empilage des trois couches relativement tendu et lui éviter ainsi d'avoir tendance à s'infléchir vers l'intérieur de l'enceinte 2, au risque, par exemple, de venir au contact des électrodes 3. Ces moyens sont par exemple avantageusement constitués par un collage de la face extérieure 7 de la couche externe 6 sur la grille de support 8. The sensor may also comprise means for keeping the stack of the three layers relatively taut and thus to prevent it from having a tendency to bend towards the interior of the enclosure 2, at the risk, for example, of coming into contact electrodes 3. These means are for example advantageously constituted by a bonding of the external face 7 of the external layer 6 on the support grid 8.

Quant à la grille de support 8, elle est par exemple réalisée dans une plaque en matériau métallique, par exemple, de l'acier inoxydable, dans laquelle est percée une pluralité d'orifices traversants 10. As for the support grid 8, it is for example made in a plate of metallic material, for example, stainless steel, in which a plurality of through orifices 10 is pierced.

Le capteur comporte de plus des moyens pour effectuer le remplissage de l'enceinte 1 avec une atmosphère donnée et pour maintenir cette atmosphère à l'intérieur de l'enceinte. Ces moyens sont par exemple constitués par une valve de remplissage et de vidange disposée sur la paroi de l'enveloppe 21 constituant l'enceinte. Une telle valve est bien connue en elle-même et, dans le but de simplifier le dessin, il n'en a pas été représenté un exemple de réalisation. The sensor further comprises means for filling the enclosure 1 with a given atmosphere and for maintaining this atmosphere inside the enclosure. These means are for example constituted by a filling and emptying valve disposed on the wall of the envelope 21 constituting the enclosure. Such a valve is well known in itself and, in order to simplify the drawing, an exemplary embodiment has not been shown.

Quant à la composition de l'atmosphère donnée pour capter, par exemple, des rayonnements gamma et/ou bêta, elle est connue, elle aussi : elle est par exemple constituée d'un mélange d'argon et de gaz carbonique. As for the composition of the atmosphere given to capture, for example, gamma and / or beta radiation, it is also known: it is for example made up of a mixture of argon and carbon dioxide.

Claims

1. Nuclear radiation sensor comprising an enclosure (1), said enclosure comprising a window (2) transparent to said nuclear radiation, at least one detection electrode (3) disposed in said enclosure behind said window, and means for maintaining an atmosphere given inside said enclosure, characterized in that said window is constituted by a stack of at least three layers (4,5,6) of materials, the intermediate layer (5) being made of a material different from that constituting the other two layers (4,6).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the two outer layers (4,6) of the stack are made of an aluminum-based material and that the intermediate layer (5) is made of a plastic material.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that said three layers are kept in contact with each other by bonding means.

4. Sensor according to claim 3, characterized in that it further comprises a support grid (8) for stacking said three layers (4,5,6).

5. Sensor according to claim 4, characterized in that said support grid is located outside of said enclosure.

6. Sensor according to claim 5, characterized in that it further comprises means for maintaining the stacking of said three layers (4,5,6) on said support grid (8).

7. Sensor according to claim 6, characterized in that said holding means are constituted by an adhesive.

8. Sensor according to one of claims 4 to 7, characterized in that said support grid is constituted by a plate of metallic material comprising a plurality of through holes (10).

9. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the means for keeping said given atmosphere enclosed in said enclosure (1) comprise a valve for filling and emptying said enclosure.

10. Sensor according to one of claims 2 to 9, characterized in that said three layers (4,5,6) have thicknesses respectively substantially equal to 9, 12 and 9 microns.