Brevet FR2033347A1 — publié le 19701204

i. 2033347 La présente invention concerne un procédé permettant de déceler les traces de rayonnement de particules chargées dans des matériaux en feuilles, et un appareil pour sa mise en oeuvre. Il est connu que des traces de fission nucléaire appa-5 raissent dans des feuilles de mica et autres isolants électriques quand ces matériaux sont exposés à un rayonnement provoquant des fissions qui laissent des traces dans le matériau. On connaît des dosimètres de rayonnement dans lesquels on utilise cette propriété des matériaux de ce genre en exposant le matériau au rayonnement 10 générateur de fissions pour y faire apparaître les traces, et en éliminant ensuite du matériau la substance formant les traces pour libérer dans le matériau des lacunes, le nombre de lacunes ainsi obtenues servant à mesurer la concentration du rayonnement générateur de fissions auquel on a exposé le matériau. 15 Un mode de détermination du nombre de lacunes consiste à compter celles-ci à l'oeil, sous microscope. Pour obtenir la précision souvent nécessaire, on peut être amené à compter jusqu'à plusieurs milliers de traces et ce comptage par examen visuel peut être long et fastidieux. Le comptage peut être aussi long et 20 fastidieux si le nombre de traces par unité de surface est faible, parce qu'il faut explorer plusieurs champs de visée du microscope pour découvrir toutes les traces. On a mis au point des instruments permettant d'explorer et de compter automatiquement les traces, mais ces instruments sont excessivement complexes et coû-25 teux. On a aussi proposé de déterminer le nombre de lacunes d'après la porosité au gaz ou la perméabilité ionique. Suivant ces deux méthodes, on détermine globalement le nombre de lacunes en faisant traverser toutes les lacunes par un gaz et en mesurant 30 le débit de gaz, soit en plaçant la feuille en écran entre les deux moitiés d'une cellule contenant un liquide électriquement conducteur et en mesurant la conductibilité électrique de la cellule. Ces deux méthodes ont l'inconvénient majeur que les mesures sont aussi sensibles à la grosseur des lacunes qu'à leur nombre. 35 Même si l'on opère très soigneusement le lessivage des traces de fission, les grosseurs des lacunes présentes dans une feuille varient beaucoup : par exemple, le débit de gaz peut être,dix fois plus important à travers une lacune qu'à travers une autre lacune, de sorte que la mesure risque de ne pas être assez précise, no-4-0 tamment si le nombre total de lacunes n'est pas important. Or, 1581/69. 70 04305 2. 2033347 c'est le nombre de lacunes qui fournit une indication sur la concentration du rayonnement générateur de fissions auquel on a exposé le matériau. Suivant une autre méthode encore permettant de détermi-5 ner rapidement à l'oeil nu le nombre de lacunes, on revêt la feuille présentant les lacunes d'une couche d'aluminium opaque, de sorte que, pendant le lessivage des traces opéré à partir de la face non revêtue de la feuille, la solution de lessivage attaque l'aluminium. Ainsi, chaque trace lessivée est entourée par une zone 10 circulaire, relativement grande et bien visible, sur laquelle il y a eu enlèvement d'aluminium. Cette méthode est satisfaisante quand la feuille porte un nombre faible de traces par unité de surface. Par contre, elle n'est guère satisfaisante pour des densités de traces relativement élevées, de l'ordre de 100 au centi-15 mètre carré parce que. dans ce cas un grand trou présent dans l'aluminium peut recouvrir et masquer plusieurs petits trous. L'invention concerne un procédé et un appareil de comptage permettant de compter avec précision les traces de fissions plus rapidement gue par les procédés connus, quelle que soit la 20 gamme de grosseurs des lacunes formées par lessivage des traces, le comptage étant notamment plus précis que celui opéré par les méthodes connues dans les cas où la densité des traces, par unité de surface de la feuille, est soit trop élevée pour permettre un comptage sûr par certaines des méthodes connues, soit trop faible 25 pour permettre Tin comptage sûr par d'autres méthodes. L'invention a pour objet un appareil de comptage de traces de lésion par rayonnement, comprenant un socle en matériau isolantâLectrique, une première électrode plate exposée sur une face et reposant sur ledit socle, une seconde électrode présentant 30 une face exposée espacée de la première électrode, les deux électrodes étant électriquement isolées l'une de l'autre, une résistance électrique connectée à la première électrode et un compteur d'impulsions électriques relié à la première et à la seconde é-lectrodes pour compter les impulsions passant de la première é-35 lectrode à la seconde, de sorte qu'on peut disposer une feuille, présentant des traces de lésion, qui offrent à travers la feuille des trajets de décharge électrique, laissées par des particules lourdes à grande énergie, et portant une couche métallique non perforée accolée sur l'une de ses faces de manière à ce que la 40 première électrode porte contre la quasi-totalité de sa face ex1581/69. 70 04305 3. 2033347 posée, et à ce que la seconde électrode soit en contact électrique avec une partie de la couche métallique, de sorte que la première électrode engendré, lorsqu'on lui applique une tension à travers ladite résistance électrique, des décharges électriques qui tra-5 versent l'une après l'autre lesdites traces pour perforer progressivement la couche métallique sensiblement au niveau de toutes les traces de lésion, le compteur précité comptant les décharges. L'invention vise également un appareil pour le comptage des traces de lésion par rayonnement présentes dans un matériau en 10 feuille, comprenant un socle en isolant électrique, une première électrode plate exposée sur une face et portée par ledit socle, une seconde électrode présentant une face exposée espacée de la première électrode, les première et seconde électrodes étant électriquement isolées l'une de l'autre, un condensateur connecté aus-15 dites électrodes de manière à se décharger vers.la première électrode, une résistance électrique connectée au condensateur pour rendre son temps de charge nettement supérieur à son temps de décharge et un compteur d'impulsions électriques relié audit condensateur pour en compter les décharges électriques, de sorte qu'-20 on peut disposer une feuille présentant des traces de lésion, offrant des trajets de décharge électrique à travers la feuille, qui y ont été laissées par des particules lourdes à grande énergie, et portant sur l'une de ses faces une couche métallique non perforée, de manière à ce que ladite première électrode porte con-25 tre la quasi-totalité de sa face exposée et à.ce que la seconde électrode soit en contact électrique avec une partie de ladite couche métallique, de sorte que le condensateur, une fois électriquement chargé, se décharge successivement à travers lesdites traces pour perforer progressivement ladite couche métallique, 30 sensiblement au niveau de toutes les traces de lésion, ledit compteur enregistrant le nombre de décharges électriques. L'invention vise en outre un procédé pour le comptage des traces de lésion par rayonnement dans un matériau en feuille^ consistant à placer le matériau en feuilles, présentant des tra-35 ces de lésion qui y offrent des trajets de décharge électrique et portant sur une face une couche métallique, entre une première électrode portant contre sa face exposée et une seconde électrode en contact avec ladite couche métallique, à appliquer une tension aux électrodes pour engendrer des décharges électriques qui tra-40 versent successivement le matériau, sensiblement suivant les tra1581/69c 70 04305 4. 2033347 ces de lésion, et à compter le nombre de décharges, ladite couche métallique étant telle que chaque décharge électrique qui apparaît suivant une trace de lésion la perce au niveau de cette trace, de manière à ce que deux décharges électriques n'aient pas lieu sui-5 vant la même trace. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un appareil suivant l'invention, description donnée à titre d'exemple u-niquement et en regard du dessin annexé, sur lequel s 10 fig. 1 est une vue en plan du socle, portant deux élec trodes, d'un appareil de comptage de traces de rayonnement, et fig. 2 est une vue en coupe de profil suivant la ligne II-II de la fig. 1, montrant le montage électrique. Sur les fig. 1 et 2, on a représenté un socle 1 en iso-15 lant électrique (polyméthacrylate de méthyle dans l'exemple choisi), une première électrode plate 2, intérieure, exposée sur une face 3 et fixée sur le socle 1 et une seconde électrode 4, extérieure, qui présente une face exposée 5 entourant à une certaine distance la face exposée 3 cLe l'électrode intérieure 2. 20 Les électrodes intérieure 2 et extérieure 4 sont en lai ton ou nickel et sont électriquement isolées l'une de l'autre du fait qu'elles sont noyées ou encastrées dans le socle 1, leur face extérieure étant au niveau de la face supérieure du socle. Un condensateur 6 est relié aux électrodes intérieure 2 25 et extérieure 4, de manière à se décharger vers l'électrode 2, et une résistance électrique 7 est reliée au condensateur 6 de manière à rendre son temps de charge nettement supérieur à son temps de décharge. Un compteur d'impulsions électriques 8 est relié au condensateur 6 pour compter ses décharges électriques. 30 Une résistance électrique 9 est reliée au condensateur 6 de manière à ce que le courant de décharge engendre une impulsion de tension se prêtant bien au comptage. On peut adopter d'autres méthodes pour déceler ou compter les courants ou éclairs engendrés par les décharges. 35 le fonctionnement de l'appareil est le suivant. On dispose -une feuille mince 11 (indiquée en traits interrompus) , par exemple en matière plastique ou mica, ayant subi un lessivage après que des traces de lésion y aient été laissées par des particules lourdes à grande énergie, et revêtue sur une 40 face d'une couche métallique 12 non perforée, de manière à ce que 1581/69. 70 04305 5. 2033347 l'électrode intérieure 2 soit en contact avec la quasi-totalité de la face inférieure exposée de la feuille 11. L'électrode extérieure 4 est en contact électrique avec une partie 13 de la couche métallique 12 qui s'étend tout autour de la feuille 11. A cet effet, 5 un organe de serrage annulaire (nor représenté), superposé à l'électrode extérieure 4, peut presser la partie 13 contre l'électrode extérieure 4. On applique une forte tension au condensateur 6, à travers la borne 10 et la résistance 7, ce manière à ce que le con-10 densateur 6 se charge, puis se décharge successivement à travers chacune des traces présentes dans la feuille 11, pour perforer progressivement la couche métallique 12, sensiblement au niveau de toutes les traces de lésion, le compteur 8 comptant le nombre de décharges électriques. 15 Pour la mesure de particules alpha, on peut utiliser comme matériau présentant les traces de lésion une feuille de nitrate de cellulose d'une épaisseur de 5 à 10 ji. Pour le comptage de fragments de fission, on peut utiliser au lieu de matière plastique une feuille de mica d'une épaisseur de 2 à 5 l-i- La couche 20 métallique d'aluminium 12 a par exemple une épaisseur de 0,1 à 3,0 |i. Bien entendu, l'épaisseur de la couche métallique 12 doit correspondre à la tension appliquée-à la borne 10 et à la capacité du condensateur 6, de manière à ce que la couche 12 soit percée sur une aire assez grande pour qu'une seconde décharge n'ait 25 pas lieu au même endroit. Pour les matériaux cités plus haut, le condensateur 6 peut avoir une capacité de l'ordre de 200 à 300 picofarads et la tension appliquée à la borne 10 peut être de l'ordre de 400 à 1000 V. La résistance 7 peut avoir une valeur de 470 ~SJX et la 30 résistance 9 une valeur de 100 ohms, de sorte que le condensateur 6 se décharge à travers une trace présente dans la feuille 11, se recharge pendant un temps suffisant pour que la décharge soit é-touffée, puis se décharge à travers une autre trace. Ce fonctionnement se poursuit jusqu'à ce que toutes les pistes aient reçu 35 chacune une décharge, qui perce la couche métallique 12. tin variante, la couche métallique 12 peut être une pellicule de polyester revêtue d'aluminium qu'on trouve dans le commerce. Dans ce cas, la pellicule de polyester, qu'on place eh haut, joue le rôle de support vis-à-vis de l'aluminium. 40 Le compteur d'impulsions électriques 8 peut être du 1581/69o 70 04305 6. 2033347 genre dit "à échelle de comptage intégrateur" ou d'un autre genre connu pour le comptage d'impulsions do^ension. Bien entendu, on pourra placer, autrement la résistance 9 dans le circuit ou même la supprimer dans certains cas. On conçoit 5 aussi que, pratiquement, la capacité interposée par la feuille 11 entre les électrodes intérieure 2 et extérieure 4 s'ajoute à celle du condensateur 6. Si cette capacité présentée par la feuille 11 est de grandeur suffisante, on peut supprimer le condensateur 6. Suivant une variante, l'électrode extérieure 4 peut être 10 placée au-dessus du socle 1 et mobile par rapport à celui-ci de manière à pouvoir assurer le serrage de la partie 13 15 Dans certains cas, il peut être désirable de percer les traces de lésion présentes dans la feuille 11, par décharge électrique de haute tension, avant de superposer à cette feuille la couche métallique 12 à perforer. On assure ainsi la perforation de la couche métallique 12 sensiblement en face de toutes les traces 20 de lésion. Le condensateur 6 et la résistance 7 sont destinés à é-liminer en majeure partie la tension présente entre les électrodes 2 et 4 après apparition entre ces électrodes d'une décharge électrique, ainsi qu'à éviter l'application de tension entre les'éleo-25 trodes pendant un temps bref déterminé. On peut utiliser d'autres montages électriques, comportant un tube électronique ou un transistor connectant le condensateur 6 à une source de haute tension et remplaçant la résistance 7. Ces modifications du montage sont à la portée du technicien. 1581/69» 70 04305 7 2033347 SEl/END ICATIOHS 1. Appareil pour le comptage de traces de lésion par rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend un socle en matériau isolant électrique, une première électrode plate exposée sur une 5 face et reposant sur ledit socle, une seconde électrode présentant line face exposée espacée de la première électrode, les deux électrodes étant électriquement isolées l'une de l'autre, une résistance électrique connectée à la première électrode et un compteur d'impulsions électriques relié à la première et à la seconde 10 électrodes pour compter les impulsions passant de la première é .-lectrode à la seconde, de sorte qu'on peut disposer une feuille présentant des traces de lésion, qui offrent à travers la feuille des trajets de décharge électrique, laissées par des particules lourdes à grande énergie, et portant une feuille métallique 15 non perforée sur l'une de ses faces de manière à ce que la première électrode, porte contre la quasi-totalité de la face exposée de la feuille et à ce que la seconde électrode soit en contact é-lectrique avec une partie de la couche métallique, de manière à ce que la première électrode engendre, lorsqu'on lui applique une 20 tension à travers ladite résistance électrique, des décharges é-lectriques qui traversent l'une après l'autre lesdites traces pour perforer progressivement la couche métallique sensiblement au niveau de toutes les traces de lésion, le compteur précité comptant les décharges. 25 2. Appareil pour le comptage des lésions par rayonne ment dans un matériau en feuille s, comprenant un socle en matériau isolant électrique,une première électrode plate : exposée sur une face et portée par ledit socle,une seconde électrode présentant une face exposée espacée de la première électrode,les première et se-30 conde électrodes étant électriquement isolées l'une cfe l'autre,un condensateur connecté auxdites électrodes de manière à se décharger vers la première électrode,une résistance électrique connectée au condensateur pour rendre son temps de charge nettement supérieur à son temps de décharge et un compteur d'impulsions électri-35 ques relié audit condensateur pour en compter les décharges électriques,de sorte qu'on peut disposer une feuille présentant des traces de lésion qui offrent des trajets de décharge électrique à travers la feuille et qui y ont été laissées par des particules lourdes à grande énergie,et portant sur l'une de ses faces une couche mé-40 tallique non perforée ,de^manière à ce que ladite première électrode 1581/69 70 04305 8. 2033347 porte contre la quasi-totalité de la face exposée de ladite feuille et à ce que la seconde électrode soit en contact électrique a-vec une partie de ladite couche métallique, de sorte que le condensateur, une fois électriquement chargé, se décharge suecessive-5 ment à travers lesdites traces pour perforer progressivement ladite couche métallique, sensiblement au niveau de toutes les traces de lésion, ledit compteur enregistrant le nombre de décharges é-lectriques. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce 10 qu'il comporte une résistance électrique interposée entre le condensateur et la seconde électrode et en ce que ledit compteur d'impulsions électriques est monté aux bornes de cette résistance pour déceler -une tension engendrée à ses bornes par lesdites décharges électriques. 15 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et seconde électrodes sont encastrées dans ledit socle de manière que leur face exposée soit au niveau de la face correspondante du socle. 5. Procédé pour le comptage des traces de lésion par 20 rayonnement dans un matériau en feuilles, caractérisé en ce qu'on place le matériau en feuilles, qui présente des traces de lésion formant des trajets de décharge électrique et qui porte sur une face une couche métallique, entre une première électrode portant contre la face exposée de la feuille et une seconde électrode en 25 contact avec ladite couche métallique, ; en ce qu'on àpplique line tension aux électrodes pour engendrer des décharges électriques qui traversent successivement le matériau, sensiblement suivant les traces de lésion, et en ce qu'on compte le nombre de décharges, ladite couche métallique étant telle querchaque décharge é-30 lectrique qui apparaît suivant une trace de lésion la perce au ni veau de cette trace, de manière à ce qu'une seule décharge électrique ait lieu suivant la même trace. 6. Procédé selon la revendication 5> caractérisé en ce qu'on engendre. lesdites décharges*.éîectf'iques en chargeant élec- 35 triquement un condensateur à travers une résistance électrique et en ce que cette résistance allonge le temps de charge du condensateur de manière à permettre 1 ' étouffement des décharges électriques. 1581/69.