FR2680010A1 - Detecteur a gaz de rayonnement ionisant. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un détecteur à gaz de rayonnement ionisant, notamment de type beta, conduisant à l'émission d'électrons énergiques par une surface. Il comporte dans une enceinte étanche 1 un gaz générateur d'électrons d'ionisation et au moins deux grilles, G1, G2, portées à des potentiels électriques différents, l'une d'elle formant anode. Là où les grilles G1, G2, sont formées dans une première direction par une pluralité de fils 101 électriquement isolants servant de support, et, dans une deuxième direction, distincte de la première, par une pluralité de fils 102 électriquement conducteurs et résistifs. Les fils précités forment un tissage. Application à la réalisation de détecteurs à gaz de rayons beta de haute intensité, détection mono- ou bidimensionnelle.

Description

DETECTEUR A GAZ DE RAYONNEMENT IONISANT
L'invention est relative à un détecteur à gaz de rayonnement ionisant, tel qu'un rayonnement ss.

La détection des rayonnements ionisants, tels que les rayonnements ss émergeant de surfaces d'un corps soumis à analyse, est actuellement réalisée par multiplication par avalanche électronique dans des gaz. Certains détecteurs mettent en oeuvre des chambres dites multi-fils dans lesquelles l'amplification des électrons d'ionisation, engendrés par le rayonnement ionisant dans le milieu gazeux, est effectuée grâce à une avalanche autour d'un fil fin d'anode.

D'autres détecteurs utilisent l'amplification dans des espaces entre deux électrodes parallèles constituées de fils métalliques, formant chacune un réseau non maillé, et permettent la localisation de l'avalanche produite par la multiplication des électrons d'ionisation ou bien par des méthodes optiques en exploitant la lumière émise par les avalanches. De tels détecteurs fonctionnent de manière satisfaisante.

On notera cependant que la mise en oeuvre de ce type de détecteur est délicate dans la mesure où les fils sont assemblés successivement sur un cadre. L'espacement entre fils ne peut au mieux être inférieur au millimètre, ce qui a pour effet de limiter, en conséquence, la résolution spatiale de localisation du front d'avalanche.

La présente invention a pour objet de remédier à l'inconvénient précité.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un détecteur à gaz de rayonnement ionisant, de type rayonnement ss, permettant d'obtenir une résolution spatiale de détection du front d'avalanche meilleure que cent micromètres.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un détecteur à gaz de rayonnement ionisant dans lequel, en cas de décharge électrique dans l'espace d'avalanche, le courant électrique, dû à cette décharge, est très fortement limité, ce qui protège les électrodes ou grilles d'une détérioration correspondante.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un détecteur à gaz de rayonnement ionisant dans lequel les déformations mécaniques des électrodes sous l'effet des forces électrostatiques appliquées à celles-ci, du fait de leur polarisation électrique, sont supprimées, en l'absence de toute introduction d'entretoise ou espaceur mécanique dans l'espace d'avalanche, afin de maintenir constante la distance inter-électrode.

Le détecteur à gaz de rayonnement ionisant, objet de la présente invention, comporte dans une enceinte étanche, un gaz générateur d'électrons d'ionisation par phénomène d'avalanche et au moins deux grilles portées à des potentiels électriques différents et permettant d'assurer une accélération des électrons d'ionisation.

I1 est remarquable en ce que la ou les grilles sont formées dans une première direction par une pluralité de fils électriquement isolants, servant de support, et, dans une deuxième direction, distincte de la première, par une pluralité de fils électriquement conducteurs. Ces fils, orientés selon la première, respectivement la deuxième direction, forment un tissage.

Le détecteur à gaz de rayonnement ionisant objet de la présente invention est particulièrement adapté à la détection des rayons ss, notamment des rayonnements P de haute intensité pour lesquels des taux de comptage élevés sont nécessaires.

Le détecteur à gaz de rayonnement ionisant selon l'invention sera décrit de manière plus détaillée dans la description ci-après en référence aux dessins, dans lesquels - la figure 1 montre au point a) l'infrastructure d'u
détecteur à gaz de rayonnement ionisant objet de la
présente invention, selon une direction d'observation
orthogonale au sens de propagation de l'avalanche Av, et,
au point b), une vue en coupe selon les plans de coupe AA
ou BB du point a), et, au point c), une vue en coupe
selon le plan de coupe CC du point b) - la figure 2 montre une vue en coupe selon le plan de
coupe DD du point b) de la figure 1 - la figure 3a montre une première variante de réalisation
du détecteur selon l'invention représenté en figure la)
dans laquelle les déformations des électrodes ou grilles
délimitant l'espace d'amplification des électrons
d'ionisation par avalanche sont supprimées - la figure 3b montre une deuxième variante de réalisation
du détecteur selon l'invention représenté en figure la)
dans laquelle les déformations des électrodes ou grilles
délimitant l'espace d'amplification des électrons
d'ionisation par avalanche sont supprimées ;; - la figure 4 montre une variante de réalisation non
limitative de la figure 1 point a) dans laquelle deux
espaces successifs d'amplification par avalanche sont prévus - la figure 5a représente un mode de réalisation avantageux
d'un système de détection d'une avalanche d'électrons
d'ionisation au voisinage d'un fil conducteur d'une
grille d'un détecteur selon l'invention - la figure 5b représente un détail de réalisation du
système de détection tel que représenté en figure 5a - la figure 6a représente l'infrastructure d'un détecteur
objet de l'invention dans lequel une grille comportant
une polarisation alternée des fils conducteurs est
prévue, un tel détecteur étant plus particulièrement
adapté pour la détection de rayonnements ionisants P à
haute intensité pour lesquels une grande vitesse de
comptage est nécessaire.

- les figures 7a et 7b représentent un premier et un
deuxième mode de réalisation du détecteur selon
l'invention permettant une détection ou lecture
bidimensionnelle.

Une description plus détaillée du détecteur à gaz de rayonnement ionisant objet de la présente invention sera donnée en premier lieu en liaison avec la figure 1.

Sur la figure précitée, on a représenté un détecteur à gaz de rayonnement ionisant conforme à l'objet de la présente invention, ce type de détecteur étant plus spécialement adapté à la détection de rayonnement de type P et notamment de rayonnement de ce type de haute intensité.

Ainsi qu'on pourra l'observer sur la figure précitée, le détecteur comporte au moins deux grilles, notées G1, G2, portées à des potentiels électriques différents, et permettant d'assurer une accélération des électrons d'ionisation créés par un phénomène d'avalanche, noté Av. Le détecteur est constitué par une enceinte étanche 1, formée par exemple par un boitier, comportant une face d'entrée, notée 11, formée par exemple par une feuille de matériau plastique, ce même boitier étant fermé à son autre extrémité par une plaque, 12, en matériau plastique, ou éventuellement en matériau métallique, l'ensemble étant rempli d'un gaz susceptible, sous l'effet d'un rayonnement ss, d'engendrer des électrons d'ionisation.

Le gaz pourra par exemple être constitué par un mélange d'argon et de méthane à environ 10 * de méthane en volume.

De manière classique, l'enceinte ainsi constituée par le boîtier 1 peut être alimentée par le gaz précité en légère surpression de façon à se prémunir des fuites. Le système d'alimentation en gaz de l'enceinte étanche ainsi réalisée ne sera pas décrit, car il correspond à des dispositifs connus de l'homme de métier. L'objet à analyser, formé par exemple par une préparation en coupe 10, est placé au voisinage de la fenêtre d'entrée 11.

On notera que les grilles G1 et G2 sont portées à des potentiels électriques différents afin d'engendrer un champ électrique, noté E, permettant d'assurer une accélération des électrons d'ionisation.

Ainsi qu'on l'a en outre représenté au point b) de la figure 1, la ou les grilles G1, G2, sont formées dans une première direction par une pluralité de fils, notés 101, électriquement isolants, et servant de support, et dans une deuxième direction, distincte de la première, par une pluralité de fils 102 électriquement conducteurs. On notera que d'une manière particulièrement avantageuse, les fils orientés selon la première, respectivement deuxième direction, forment un tissage, ainsi que représenté au point c) de la figure 1, les fils 101 électriquement isolants étant représentés en traits discontinus, et assurant de ce fait la fonction de support mécanique des fils 102 électriquement conducteurs.

On notera ainsi que d'une façon particulièrement avantageuse, les grilles G1 et G2 peuvent être réalisées, non plus comme dans les détecteurs à gaz de l'art antérieur au moyen de fils assemblés successivement l'un après l'autre sur un cadre, mais au contraire, au moyen du tissage précité.

D'une manière générale, on considèrera que la deuxième grille G2 forme une anode pour les électrons d'ionisation par rapport à la première grille G1 ainsi que représenté par la direction du champ électrique E sur la figure 1 au point a) de celle-ci.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du détecteur objet de la présente invention, les fils 102 électriquement conducteurs sont formés par un fil en matériau plastique dont la surface latérale externe est munie d'une couche électriquement conductrice, notée présentant une résistance électrique linéique p comprise entre 200kn/cm < p < 600kO/cm.

On notera que dans un mode de réalisation avantageux, la couche électriquement conductrice est formée par une mince couche de carbone. En outre, en fonction des applications, il est possible d'ajuster la valeur de la résistance linéique en deçà des valeurs indiquées en effectuant un dépôt électrolytique de cuivre puis d'or sur les fils à surface de carbone.

Afin de réaliser, de manière particulièrement avantageuse, un détecteur conforme à l'objet de la présente invention, on pourra utiliser des tissages sous forme de gazes réalisés par la Société SCHWEIZERISCHE SEIDENGAZE
FABRIK AG THAL CH-9425 THAL/SG (SUISSE).

On notera en particulier que les tissus ou gazes commercialisés par la société précitée sont consitués dans une direction par un fil de matériau plastique, lequel, suite à un traitement chimique spécifique, voit sa surface décomposée en donnant une mince couche de carbone E dont l'épaisseur est inférieure à 1 micromètre. Dans l'autre direction, direction de préférence perpendiculaire, le fil en matériau électriquement isolant permet de réaliser le tissage précité. Ainsi, la société précitée commercialise des tissages ou gazes dont le maillage est, par exemple, carré ou rectangulaire, de pas e, f, ainsi que représenté au point b) de la figure 1, les valeurs de pas pouvant être comprises entre 50 et 500 micromètres.On notera ainsi que les fils constitutifs de l'une ou l'autre grille G1, G2, du détecteur objet de la présente invention sont parallèles, rectilignes et distants d'une distance comprise entre 50 et 500 micromètres. On comprendra enfin que les tissus ou gazes utilisés peuvent être formés par des fils électriquemernt conducteurs dans les deux directions perpendiculaires, les valeurs de résistance électrique linéique élevées de tels fils autorisant l'utilisation de tels tissus ou gazes sans inconvénient.

Selon un aspect particulièrement avantageux du détecteur objet de la présente invention, la résistance des fils conducteurs 102 est suffisamment importante pour qu'en cas de décharge dans l'espace des deux électrodes G1, G2, c'est-à-dire l'espace générateur du phénomène d'avalanche, un tel phénomène de décharge donnant lieu à une étincelle, celle-ci ne peut développer une énergie importante en raison de la résistance électrique des fils, laquelle permet alors de limiter le courant électrique correspondant. Une telle caractéristique permet ainsi de protéger le fil électriquement conducteur et les fils voisins et, en définitive, la grille elle-même, contre une rupture due à une étincelle engendrée dans les conditions précitées.

On notera que d'une manière générale, compte tenu des tissages ou gazes utilisés, les grilles mises en oeuvre dans le détecteur objet de la présente invention permettent d'avoir des fils conducteurs de 20 à 30 micromètres de diamètre, très rapprochés, par exemple d'une distance de 100 micromètres, ce qui est normalement très difficile à réaliser conformément à une mise en oeuvre selon la technique antérieure.

On notera en outre que la résolution spatiale des grilles G1, G2 précitées, c'est-à-dire la précision de la localisation du front d'avalanche lors de la mise en oeuvre d'une détection électronique, dépend de la distance entre les fils conducteurs, ce qui permet d'atteindre une résolution spatiale correspondant à la distance séparant deux fils conducteurs 102, soit une résolution spatiale pouvant être rendue inférieure à 100 micromètres selon le tissage ou gaze utilisés.

On notera que dans les dispositifs de l'art antérieur, la résolution spatiale correspondante ne peut guère atteindre une valeur meilleure que 1 millimètre environ par les méthodes digitales identifiant le fil siège de l'avalanche.

On notera que la résolution spatiale du détecteur à gaz de rayonnement ionisant objet de la présente invention est normalement obtenue pour des électrodes parfaitement planes, c'est-à-dire des grilles sur laquelle la gaze ou tissage est parfaitement tendu sur un cadre support 100 tel que représenté au point b) de la figure 1.

Toutefois, et en particulier dans le cas de la réalisation de détecteurs de grande dimension, on notera que en particulier dans le cas où les grilles sont, de manière non limitative, constituées par des grilles de forme rectangulaire, celles-ci peuvent être soumises à des déformations en raison des forces électrostatiques engendrées par les champs électriques nécessaires à la création du phénomène d'avalanche.

Ainsi qu'on l'a représenté en figure 3a par exemple, sous l'effet du champ électrique E précité, la grille G1 est par exemple soumise à un effort électrostatique et à une déformation maximale ainsi que représenté en traits discontinus, au centre de la grille précitée. Une telle déformation a pour effet de moduler le gain d'avalanche en raison de la modification de l'espace réel entre les grilles G1 et G2 délimitant l'espace d'avalanche.

I1 en résulte un gain variable avec la position ou rang du fil électriquement conducteur correspondant. A titre de solution, on a pu proposer jusqu'à maintenant de placer à intervalle régulier les supports ou entretoises d'espacement entre les grilles afin de maintenir leur distance sensiblement constante. Une telle solution conduit à des zones mortes autour des entretoises précitées, ces zones mortes pouvant être préjudiciables dans certaines applications.

Afin de remédier à l'inconvénient précité, les grilles du détecteur objet de la présente invention, en raison de leur constitution au moyen de tissage ou gaze étant relativement sensibles au phénomène de déformation tel que décrit en liaison avec la figure 3a, il est particulièrement avantageux, ainsi que représenté sur cette même figure, de prévoir à l'extérieur de l'espace compris entre les grilles G1, G2, c'est-à-dire à l'extérieur de l'espace d'avalanche, au moins une contre-grille, notée
CG1, permettant d'appliquer à la grille G1 par exemple, une force électrostatique de compensation de la force électrostatique engendrée entre les grilles G1, G2. Ceci permet de supprimer les déformations de la grille G1, G2, en maintenant leur espacement constant.Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3a par exemple, à titre d'exemple non limitatif, la contre-grille CG1, peut être placée au voisinage de la fenêtre d'entrée du détecteur constitué par la feuille de matériau pastique 11, l'échantillon 10 à analyser étant alors inséré entre la contre-grille CGî et la fenêtre d'entrée précitée. On notera bien sûr que l'échantillon à analyser peut être constitué par une préparation sous forme d'une lame mince d'échantillon, notée 10. La contre-électrode CG1 peut être réalisée par une feuille de matériau plastique dont une face a été métallisée, la face métallisée étant portée par rapport à la première électrode G1, à un potentiel permettant d'engendrer un champ électrique E' de direction opposée au champ électrique E.L'amplitude du champ électrique E' pourra être déterminée expérimentalement en fonction des caractéristiques diélectriques de l'espace séparant la fenêtre d'entrée 11 de la grille G1, de la feuille de matériau plastique constituant la fenêtre d'entrée 11 précitée, et lorsque l'objet à analyser 10 est placé, ainsi que représenté en figure 3a, entre la contre-électode CG1 et la fenêtre d'entrée 11, des caractéristiques diélectriques de celui-ci.

Sur la figure 3b, on a représenté de la même manière un détecteur conforme à l'objet de la présente invention muni, d'une première part d'une contre-électrode
CG1, identique à celle représentée en figure 3a, et d'une deuxième part, d'une deuxième contre-électrode CG2. La deuxième contre-électrode CG2 peut avantageusement être réalisée par une métallisation formée sur la plaque 12 obturant le boitier 1, lorsque la plaque 12 est constituée en un matériau plastique par exemple. La contre-électrode
CG2 permet alors d'engendrer un champ électrique E" opposé au champ électrique E nécessaire à la création du phénomène d'avalanche afin de ramener la deuxième électrode G2 à sa position initiale et ainsi supprimer toute déformation de celle-ci due à l'application de forces électrostatiques.On notera bien sûr que dans le cas de la présence de deux contre-électrodes CG1, CG2, il sera avantageux d'équilibrer les champs électriques E', E" de compensation créés par un réglage adapté des potentiels appliqués aux contre-électrodes précitées.

D'une manière générale, on notera que le nombre d'électrodes ou de couples d'électrodes G1, G2, formant l'espace d'avalanche, n'est pas limité à l'unité, une construction multi-étage pouvant être réalisée ainsi que représenté en figure 4. Sur la figure précitée, on notera la présence des électrodes G1, G2, d'une part, et successivement en cascade, d'un espace de dérive, puis d'électrodes G3, G4 formant un deuxième espace d'avalanche.

Dans un tel cas, le gain entre les électrodes G1, G2, pourra par exemple être pris égal à 1000, le gain entre les électrodes G3 et G4 pouvant être fixé à la même valeur, par exemple. On notera qu'une telle structure permet de réduire les claquages et permet bien entendu d'obtenir un gain d'avalanche global plus important.

En outre, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés. A titre d'exemple, on indiquera qu'un gain proportionnel peut être réalisé entre G1 et G2, par exemple la valeur 1000 précitée, puis un espace favorisant la création d'étincelles en vue d'une détection optique, par exemple, entre les grilles G3 et G4. Une telle construction réduit, conformément au dispositif de l'art antérieur, les taux d'étincelles engendrées par des grilles de type métallique, ce taux étant en outre sensiblement supprimé du fait de l'utilisation de grilles comportant des fils conducteurs électriquement résistants conformément à l'objet de la présente invention.

On notera en outre que grâce à l'utilisation de la technique de la contre-réaction négative de polarisation, telle que décrite dans la demande de brevet français précédemment déposée au nom de Georges CHARPAK le 27 avril 1989 sous le n" 89 05605 et publiée le 2 novembre 1990 sous le n" 2 646 519, on obtient en fait un fonctionnement remarquablement stable, le choix d'un mélange gazeux, tel qu'une petite décharge ou étincelle visible à l'oeil nu, lors de la détection d'un rayonnement P pouvant alors être réalisé.

Ainsi qu'on l'a représenté en outre en figure 5a, le détecteur de rayonnement ionisant objet de la présente invention comporte également, au niveau de la deuxième grille G2 par exemple, et en extrémité des fils conducteurs 102, un circuit 110 de détection du fil électriquement conducteur situé au voisinage du front d'avalanche Av.

D'une manière générale, on notera que les dispositifs de détection de l'art antérieur peuvent être utilisés avec le détecteur objet de la présente invention.

Toutefois, et afin de conserver pour l'ensemble du détecteur et du système de détection une résolution sensiblement égale à celle de l'espacement des fils électriquement conducteurs, il est avantageux de prévoir un système de détection de type électrostatique, lequel sera décrit en liaison avec les figures 5a et 5b notamment.

Le circuit de détection électrostatique présente, de maniere générale, un couplage capacitif, avec un fil de rang k déterminé en relation bi-univoque avec le rang du fil électriquement conducteur placé au voisinage du phénomène d'avalanche.

Ainsi que représenté sur la figure 5a par exemple, le circuit 110 de détection électrostatique peut comporter avantageusement une premiere bande 111 électriquement conductrice. Cette bande conductrice 111 est subdivisée selon un motif périodique en deux bandes élémentaires, 1110, 1111, dont le couplage électrostatique à chaque fil de rang k de la deuxième grille est proportionnel à la longueur du fil de rang k placé en vis-à-vis de la bande élémentaire considérée 1110 ou 1111, et donc une fonction croissante respectivement décroissante du rang k du fil considéré.

En outre, un circuit 114 de mesure de l'amplitude du signal d'extrémité, engendré en extrémité de la première, respectivement deuxième bande élémentaire 1110, 1111, est prévu. Sur la figure 5a, les signaux d'extrémité sont notés Al, respectivement B1, pour la première et la deuxième bandes élémentaires 1110, 1111, précitées. On notera en outre que le circuit 114 de mesure permet de maniere avantageuse d'effectuer le rapport R des signaux d'extrémité Al, B1, ce rapport R étant représentatif du rang k du fil au voisinage duquel l'avalanche a été engendrée. De manière avantageuse, on notera que les deux bandes élémentaires, 1110, 1111, sont formées par deux bandes sensiblement triangulaires obtenues à partir d'une bande rectangulaire subdivisée selon l'une de ses diagonales.Ainsi, on considère que le motif périodique précité est un motif triangulaire, de période spatiale 1, pour les deux bandes élémentaires précitées. Ainsi, chaque fil de rang k présente un couplage avec la première, respectivement deuxième bande élémentaire, 1110, 1111, proportionnel à la longueur de fil recouverte par chaque bande élémentaire considérée.

Les signaux d'extrémité Al et B1 sont ainsi proportionnels à cette longueur et leur rapport est en correspondance bi-univoque avec les longueurs précitées et finalement avec le rang k du fil considéré.

Ainsi qu'on le notera également à l'observation de la figure 5a, le circuit 110 de détection électrostatique comporte, en outre, au moins une deuxième bande 112 électriquement conductrice. Cette deuxième bande est subdivisée en une première et une deuxième bande élémentaire, notées 1120, 1121. On notera en fait que selon une caractéristique particulièrement avantageuse, les première et deuxième bandes élémentaires, 1120, 1121, sont obtenues par subdivision de la deuxième bande 112 selon un même motif périodique que celui de la première bande, mais de période spatiale multiple de celle de la première bande électriquement conductrice, dans un rapport v.Sur la figure 5a, on a représenté ainsi les première et deuxième bandes élémentaires 1120, 1121, de la deuxième bande 112, formée par une succession d'éléments triangulaires, les éléments triangulaires supérieurs inteconnectés électriquement formant la première bande élémentaire 1120, et les éléments triangulaires inférieurs interconnectés électriquement formant la deuxième bande élémentaire 1121.

On notera que le circuit 114 de mesure des signaux Al, B1, permet également de mesurer les signaux d'extrémité A2, B2, délivrés par la première et la deuxième bande élémentaire 1120, 1121, de la deuxième bande 112. D'une manière générale, on notera que la rapport v pourra être pris égal à une valeur inférieure à 1, par exemple, une valeur 1/10e pouvant être retenue. Ainsi, les première et deuxième bandes électriquement conductrices 111, 112, forment un système de mesurage de type vernier du rang k du fil électriquement conducteur situé au voisinage de l'avalanche.

Enfin, on notera que le circuit de détection 110 électrostatique peut comporter avantageusement une troisième bande électriquement conductrice 113, laquelle est identique à la deuxième bande électriquement conductrice 112, les motifs périodiques étant simplement décalés d'une demi-période, afin de permettre une levée d'ambiguité sur la détermination du rang k du fil correspondant lorsque ce fil est disposé au voisinage d'un interstice séparant deux motifs triangulaires appartenant à la première, respectivement deuxième bande élémentaire 1120, 1121, de la deuxième bande électriquement conductrice 112. On notera que les signaux d'extrémité délivrés par la troisième bande électriquement conductrice 112 sont notés
A3, B3.

Ainsi, le circuit 114 de mesure de l'amplitude des signaux d'extrémité permet-il également de mesurer les signaux A3, B3, précités pour assurer, d'une part, la détermination du rang k du fil considéré, selon le système de mesurage de type vernier précédemment mentionné, et, d'autre part, une levée d'ambiguité sur le rang k effectif du fil considéré par rapport aux deuxième et troisième bandes 112, 113, électriquement conductrices.

On notera que, d'une manière générale, ainsi que représenté en figure 5b, le circuit 110 de détection électrostatique peut être réalisé par sérigraphie ou selon la technique des circuits imprimés double face, sur une feuille de matériau plastique d'épaisseur 100 pm, par exemple, une première face comportant les bandes électriquement conductrices première, deuxième, troisième bande 111, 112, 113 et la face opposée des conducteurs électriques tels que des pistes de circuit imprimé par exemple rectilignes, chaque piste de rang k de la face opposée étant bien entendu interconnectée par micro-soudage au fil électriquement conducteur 102 constituant la grille
G2 telle que représentée en figure 5a.

Ainsi, le couplage capacitif est-il réalisé par l'intermédiaire du matériau diélectrique constitutif du support formé par la feuille de matériau plastique.

En ce qui concerne le circuit 114 de mesure de l'amplitude des signaux d'extrémité Al, B1 ; A2, B2
A3, B3, celui-ci peut comprendre avantageusement, ainsi que représenté en figure 5c, une série de trois amplificateurs, notés 1140, ces amplificateurs assurant une amplification des signaux d'extrémité précédemment mentionnés délivrés par les bandes conductrices précédemment décrites, ces circuits amplificateurs pouvant par exemple être réalisés par des amplificateurs opérationnels. En outre, les amplificateurs sont suivis de convertisseurs analogiques numériques rapides, notés 1141, lesquels permettent de délivrer les signaux numériques correspondants Al*, B1*
A2*, B2* ; A3*, B3*.On notera que les convertisseurs analogiques numériques précédemment cités seront de préférence des convertisseurs analogiques numériques sur 12 bits par exemple permettant une conversion rapide susceptible d'autoriser une fréquence de comptage de l'ordre de 1 Mhz.

Ainsi que représenté en figure 5c, le circuit de mesure 114 comporte en outre, suite au convertisseur analogique numérique précédemment mentionné, une table de conversion, cette table de conversion comportant les valeurs mémorisées du rang k de chaque fil en fonction des valeurs des signaux numérisés précités. On notera à titre d'exemple que les valeurs Al*, B1* ; A2*, B2* ; A3*, B3* peuvent alors constituer les adresses des valeurs mémorisées k correspondantes. Ainsi, sur détection par un fil de rang k de la grille G2 telle que représentée en figure 5a, la valeur délivrée par les convertisseurs analogiques numériques 1141 permet-elle de lire la table de conversion 1142 pour délivrer la valeur de k, rang du fil considéré.On comprendra ainsi que le système de détection électrostatique tel que décrit en liaison avec la figure 5a, 5b, et 5c, permet ainsi de réaliser une détermination précise de la localisation du phénomène d'avalanche par détermination du rang k du fil électriquement conducteur 102 auprès duquel le phénomène d'avalanche s'est manifesté, cette détection étant réalisée en fonction du rapport v des périodes des première et deuxième bandes électriquement conductrices, la détection en fonction de la valeur de ce rapport pouvant, compte tenu du nombre N de fils, être une détection de type centroide.On comprendra d'ailleurs que la table de conversion 1142 peut être agencée de façon à délivrer non seulement la valeur de k la plus probable, mais également les valeurs voisines, la somme des valeurs des signaux Al, B1 par exemple pouvant alors être également utilisée pour représenter l'amplitude du signal et la distribution de celle-ci en fonction du rang k du fil électriquement conducteur 102 considéré.

Dans un autre mode de représentation du détecteur de rayonnement ionisant, objet de la présente invention, tel que représenté en figure 6a, celui-ci comporte en outre une grille, notée G5, polarisée de façon que les fils conducteurs 102 soient portés à des potentiels électriques alternés. L'espace d'accélération des électrons d'ionisation est alors constitué par l'espace situé entre deux fils conducteurs consécutifs.

Ainsi que représenté en figure 6b, laquelle est une vue selon un plan de coupe AA de la figure 6a, la plaque G5 peut alors comporter avantageusement un circuit de type circuit imprimé 120, lequel comporte une première voie 1201 reliée à un potentiel positif et permettant d'alimenter et de polariser les fils électriquement conducteurs 102 de rang pair, alors qu'une deuxième voie 1202 permet de polariser négativement les fils électriquement conducteurs 102 de rang k impairs par exemple. On notera que la grille
G5 peut avantageusement être munie d'un circuit de détection électrostatique 110, tel que décrit précédemment en liaison avec les figures 5a, 5b, et 5c.

On notera que les potentiels positifs et négatifs délivrés par les voies 1201 et 1202 sont par exemple des potentiels ayant pour valeurs quelques centaines de volts.

Ainsi, l'amplification a lieu alternativement tous les deux fils, ceux-ci étant distants de 100 micromètres seulement, ou distance séparant deux fils électriquement conducteurs 102. Un tel arrangement présente certains avantages, en particulier dans le cas de sources localement très intenses, ce qui permet d'effectuer une évacuation très rapide des ions engendrés par le phénomène d'avalanche.

On notera enfin que le détecteur à gaz de rayonnement ionisant objet de l'invention se prête parfaitement à une détection bidimensionnelle des phénomènes d'avalanche, avec des résolutions spatiales identiques ou différentes dans les deux directions de détection. Un tel détecteur sera décrit en liaison avec les figures 7a et 7b.

Selon la figure 7a précitée, le détecteur conforme à l'objet de la présente invention comprend successivement une grille G2 puis une grille G3, la direction dG3 des fils électriquement conducteurs de la grille G3 étant orthogonale à la direction dG2 des fils correspondants de la grille G2. Dans un tel mode de réalisation, on notera que les grilles G2 et G3, orthogonales, sont alors agencées et polarisées de façon à former dans l'espace G2, G3, un espace de dérive, la distance séparant les grilles G2 et G3 pouvant être prise égale à 1 mm par exemple. Les électrons d'avalanche sont alors transférés dans l'espace de dérive par polarisation positive de G3 par rapport à G2, ce qui permet, grâce à la présence de la grille G3, orthogonale à la grille G2, d'assurer la détection ou lecture bidimensionnelle du phénomène d'avalanche.

Selon une variante représentée en figure 7b, la grille G3, orthogonale à la grille G2, la direction des fils électriquement conducteurs, dG2, dG3, des deux grilles étant orthogonale mais les grilles étant disposées parallèlement, est séparée de celle-ci par un matériau diélectrique 1000. Dans un tel cas, les signaux induits sur la grille G3 le sont par influence électrique des électrons qui sont capturés dans la grille G2, et donc de signe opposé à ceux obtenus au niveau de la grille G2. Le matériau diélectrique utilisé peut être constitué par une feuille de mylar.

Enfin, on notera que la détection bidimensionnelle peut être réalisée par utilisation de grilles orthogonales selon le mode de réalisation de la figure la, les grilles G1 et G2 étant orthogonales.

Dans tous les cas, un système de détection tel que décrit et représenté en figure 5a, associé à chaque grille
G2, G3, permet d'assurer une détection bidimensionnelle du rayonnement ionisant.

On a ainsi décrit un détecteur à gaz de rayonnement ionisant particulièrement performant, dans la mesure où celui-ci, grâce à une simplification très importante de réalisation des grilles destinées à matérialiser l'espace d'avalanche, permet en outre d'obtenir une résolution spatiale de l'ordre de 100 micromètres, ce qui permet une amélioration du facteur de résolution dans un rapport meilleur que 10 par rapport aux détecteurs de l'art antérieur. En outre, l'utilisation de fils conducteurs résistifs permet d'obtenir des détecteurs à gaz particulièrement robustes, puisque ceux-ci permettent alors de supprimer les risques de détérioration des grilles par phénomène de décharge électrique par limitation du courant de décharge correspondant.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1) Détecteur à gaz de rayonnement ionisant, comportant dans une enceinte étanche un gaz générateur d'électrons d'ionisation par phénomène d'avalanche et au moins deux grilles portées à des potentiels électriques différents et permettant d'assurer une accélération des électrons d'ionisation, caractérisé en ce que la ou les grilles (G1, G2), sont formées dans une première direction par une pluralité de fils (101) électriquement isolants servant de support et, dans une deuxième direction, distincte de la première, par une pluralité de fils (102) électriquement conducteurs, lesdits fils orientés selon la première, respectivement deuxième direction formant un tissage.

2) Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième grille (G2) forme une anode pour lesdits électrons d'ionisation par rapport à la première grille (G1).

3) Détecteur à gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits fils (102) électriquement conducteurs sont formés par un fil en matériau plastique dont la surface latérale est munie d'une couche électriquement conductrice (t) présentant une résistance électrique linéique p comprise entre 200k0/cm < p < 600kn/cm, ce qui permet de limiter le courant engendré par décharge électrique dans l'espace contenant lesdites grilles.

4) Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche électriquement conductrice est formée par une mince couche de carbone.

5) Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fils constitutifs de l'une ou l'autre grille sont parallèles et distants d'une distance comprise entre 50 et 500 micromètres.

6) Détecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que celui-ci comprend, à l'extérieur de l'espace compris entre lesdites grilles, au moins une contre-grille (CG1, CG2) permettant d'appliquer auxdites grilles (G1, G2), une force électrostatique de compensation de la force électrostatique engendrée entre lesdites grilles, ce qui permet de supprimer les déformations desdites grilles en maintenant leur espacement constant.

7) Détecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite deuxième grille, formée par les fils électriquement conducteurs, est formée par des fils (102) rectilignes parallèles.

8) Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite deuxième grille (G2) comporte, en extrémité des fils conducteurs (102), des moyens (110) de détection du fil électriquement conducteur situé au voisinage du front d'avalanche.

9) Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens (110) de détection sont des moyens électrostatiques présentant un couplage capacitif avec un fil de rang k déterminé en relation bi-univoque avec le rang k dudit fil électriquement conducteur.

10) Détecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (110) de détection électrostatique comportent au moins - une première bande (111) électriquement conductrice,

ladite bande conductrice étant subdivisée selon un motif

périodique en deux bandes élémentaires dont le couplage

électrostatique à chaque fil de rang k de la deuxième

grille est une fonction croissante respectivement

décroissante du rang k du fil considéré, - des moyens (114) de mesure de l'amplitude du signal

d'extrémité engendré en extrémité de la première,

respectivement deuxième bande élémentaire et du rapport R

desdits signaux d'extrémité, ledit rapport étant

représentif du rang k du fil au voisinage duquel le front

d'avalanche a été engendré.

11) Détecteur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que lesdits moyens (110) de détection électrostatique comportent en outre au moins - une deuxième bande (112) électriquement conductrice,

ladite deuxième bande étant subdivisée en une première et

une deuxième bande élémentaire, selon un même motif

périodique, de période multiple de la première bande

électriquement conductrice, dans un rapport v, - des moyens (114) de mesure de l'amplitude des signaux

engendrés par couplage capacitif en extrémité de la

première, respectivement deuxième bande élémentaire et du

rapport de l'amplitude desdits signaux d'extrémité,

lesdites première et deuxième bandes électriquement

conductrices formant un système de mesurage de type

vernier du rang k du fil électriquement conducteur situé

au voisinage de l'avalanche.

12) Détecteur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'une au moins desdites grilles (G5) est polarisée de façon que des fils conducteurs (102) soient portés à des potentiels électriques alternés l'espace d'accélération des électrons d'ionisation étant constitué par l'espace situé entre deux fils conducteurs consécutifs.

13) Détecteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que celui-ci comporte successivement deux grilles (G1, G2 ou G2, G3) dont les fils électriquement conducteurs sont orientés dans des directions orthogonales, ce qui permet de réaliser une détection ou lecture bidimensionnelle.