Brevet FR2394171A1 — publié le 19790105

L'invention est relative à un détecteur circulaire pour rayons X, et, en particulier, mais non exclusivement, à ses ap plications à l'obtention de diagrammes de poudres cristallines et de protéines dissoutes. Dans l'état actuel de la technique connue, on pourrait utiliser un film ou un montage diffractométrique à compteur Geiger - Muller, malgré des temps d'exposition très longs ; tou te fois un tel compteur Geiger - Muller ne permet pas de discrimi ner électroniquement l'énergie. Il est par ailleurs connu d'utiliser un détecteur linéaire attaquant un système électronique de mesure et d'enregistrement: ce détecteur linéaire comprend essentiellement, dans un milieu gazeux choisi, une anode et une cathode, planes, parallèles et faites de fils parallèles. Mais ce système classiqueprésente cer tains inconvénients et notamment celui représenté par le fait que la majorité des rayons X diffractés tombe en dehors de la zone sensible du détecteur linéaire. Par ailleurs, les dispositifs connus requièrent normalement l'utilisation d'un monochromateur pour effeçtuer la discrimination électronique de l'énergie-des photons incidents,ce qui entraine des sujétions supplémentaires. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvé nients de l'utilisation tant des compteurs Geiger - Muller que des détecteurs linéaires. La présente invention a pour objet un détecteur circulaire pour rayons X,qui conH?rend essentiellement,dans un courant gazeux choisi et derrière une fenêtre équipotentielle,une anode plane en fils parallèles et une cathode plane en cercles ou anneaux ooncentriques et centrés sur le centre de diffraction. Le détecteur circulaire selon la présente invention offre une zone sensible considérablement plus grande que la zone sensible d'un détecteur linéaire de ne^me encoehreeent, d'où une forte réduction du temps d'exposition, et il supprime la susdite perte de cotttage .En outre, la géométrie du détecteur circulaire selon la présente invention permet de détecter tous les rayons X diffractés sur un messe cercle, et d'obtenir ainsi, par rapport au centre de diffraction, la distribution de l'intensité diffractée. Le détecteur circulaire selon la présente invention peut attaquer le susdit système électronique de mesure et d'enregistrement développé pour le classique détecteur linéaire. De préférence, mais non nécessairement, selon la présente invention, le détecteur circulaire attaque le susdit système électronique par l'intermédiaire d'une ligne électronique à constantes répar ties, et celà selon deux méthodes différentes, avec des appropriations (qui seront décrites en détail plus loin). Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention vise plus particulièrement les détecteurs circulaires pour rayons X, ainsi que leurs applications et les installations dans lesquelles ces détecteurs sont inclus, notamment les installations pour l'obtention de diagrammes de poudres cristallines et de protéines dissoutes. L'invention pourra être mieux carrq?rise a l'aide du c"plérrnt de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente, selon l'invention, un détecteur-cir culaire, en coupe axiale, et une ligne à constantes réparties que la cathode de ce détecteur attaque - la figure 2 représente, vue de face, la cathode du détecteur selon la figure I - la figure 3 est un schéma montrant, selon l'invention, une channe électronique de liaison entre la ligne à constantes réparties de la figure 1 et un analyseur multicanaux, et - la figure 4 est un schéma montrant, selon 11 invention, une autre chaîne électronique de liaison entre la ligne à cons tantes réparties de la figure 1 et un analyseur multicanaux. il doit entre bien entendu, toutefois, que ces dess-ins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre a d'illustration de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Un détecteur circulaire selon la présente invention comprend (figure 1) une enceinte 1, balayée (flèches FI et F2) par un mélange de gaz, par exempte d'argon et d'anhydride c a r b o n i q u e ou de méthane, avec une fenêtre d'entrée 2, par exemple en "mylar" aluminisé, mise à la masse et -constituant un plan équipotentiel qui symétrise le champ ; derrière la entre d'entrée 2, l'anode 3 portée à un potentiel élevé, est constituée par un plan de fils parallèles de molybdène disposés sur un support (non repré- senté) de fibres de verre ; derrière l'anode 3, la cathode plane 4 est constituée par une pluralité de cercles ou d'anneaux, concentriques et centrés sur le centre de diffraction 6 (figure 2); chacun de ces cercles ou anneaux est connecté à un élément d'une ligne 7 à constantes réparties (figure 1). On décrira maintenant le fonctionnement de ce détecteur j circulaire selon la présente invention. En raison du couplage capacitif entre l'anode 3 et la cathode 4, le passage d'un évènement ionisant (rayon X) qui donne naissance à un signal électrique sur l'anode 3 produit une impulsion électrique sur l'un des cercles de la cathode 4, et l'on obtient sur la ligne à constantes réparties 7 une répartition spatiale de charges électriques. Ces charges s'écoulent dans les deux directions sur la ligne 7, et engendrent sur ses extrémités 8 et 9 des impulsions électriques, dont la distribution temporelle fait connaître les longueurs de ligne parcourue et localise donc l-évènement ionisant. ap-' La figure 3 schématise une chaîne de liaison selon la présente invention, partant de la ligne à constantes réparties 7 : cette chaîne n'utilise que l'extrémité 8 de la ligne 7, dont l'autre extrémité 9 est laissée libre et réfléchit donc l'impulsion qui y parvient ; la chaîne comprend un préamplificateur rapide 12 qui permet d'adapter la ligne, un amplificateur à faible bruit 14 portant les impulsions au niveau désirable, un discriminateur rapide 16 d'amplitude dont le seuil élimine le bruit électronique, et un convertisseur temps-amplitude 18 permettant le stockage de l'information par des moyens classiques tels qu'un analyseur -multicanaux 22. La figure 4 schématise une autre chaîne de liaison selon la présente invention, chaîne qui est attaquée par les deux extrémités 8 et 9 de la ligne 7 : elle comprend deux préamplificateurs 12 et 13, deux amplificateurs 14 et 15, deux discriminateurs 16 et 17, et d'un côté un circuit à retard 23 attaqué par le discriminateur 17 : le discriminateur 16 et le circuit à retard 23 attaquent le convertisseur 18 et l'analyseur multicanaux 22. A titre purement indicatif, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec les dimensions suivantes - fenêtre d'entré d'épaisseur 25 microns - fils d'anode de diamètre 10 microns-; - détecteur de diamètre utile 40 mm et de profondeur 4 mm : sur face de détection 27 con2, d'où une réduction dans le rapport 5 du temps d'exposition - résolution spatiale 2-mm ; résolution en énergie 18 % environ - les résultats restent identiques, que la cathode soit cons tituée de cercles, ou d'anneaux, ou d'anneaux presque join tifs ;en augmentant leur nombre,on améliore les performances. il résulte de la description qui précède que, quels que soient les modes de réalisation et d'application adoptés,-l'on obtient des détecteurs qui présentent, par rapport aux détectueurs antérieurement connus, des avantages importants dont les principaux ont été énumérés plus haut et qui apparaitront, ainsi que d'autres avantages, au cours de l'utilisation des détecteurs conformes à la présente invention. Ainsi que cela- ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui -,-iennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit d'un technicien en la matière sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1"- Détecteur circulaire pour rayons k, comprenant, dans un courant gazeux choisi et derrière une fenêtre équipotentielle, une anode plane en fils parallèles et une cathode plane, caractérisé en ce que ladite cathode est constituée par une pluralité de cercles ou d'anneaux concentriques et centrés sur le centre de diffraction. 20- Détecteur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits cercles ou anneaux de cathode est connecté à un élément d'une ligne à constantes réparties. 30- Détecteur selon la Revendication 2, caractérisé en ce qu'une extrémité de la ligne à constantes réparties est laissée libre, et l'autre extrémité est reliée à une chaîne comprenant en série un préamplificateur rapide , un amplificateur à faible bruit, et un discriminateur rapide à seuil d'amplitude, .alite chaîne attaquant un convertisseur temps-amplitude ainsi que des moyens de stockage de l'information tels qu'un analyseur multicanaux. 4 - Détecteur selon la Revendication 2, caractérisé en lacune des deux extrémités de la ligne à constantes reparties est reliée à une chaîne comprenant en série un préam pl6 ficateur rapide un ampLifIcateur rapide à faible bruit, et rapide à Treuil d'amplitude, et attaquant un convertisseur temp$~axpLitude, directement pour une chaîne et par l'intermédiaire d'un circuit à retard pour l'autre chaene,ain- si quedes moyens de stockage de l'information tels qu'un anale seur multicanaux.