Brevet FR2442447A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure d'accélérations mettant en oeuvre l'effet Mossbauer. On connaît déjà des vélocimètres mettant en oeuvre l'effet Mossbauer et comportant un système aligné constitué d'une source de rayons gamma, d'un absorbeur susceptible d'être le siège d'une absorption résonnante, et d'un compteur à scintillations, placé derrière l'absorbeur et permettant de détecter le décalage du pic d'absorption lorsque la source est animée, par rapport à l'absorbeur, de la vitesse à mesurer. Les systèmes connus de ce genre, cependant, ne sont pas élaborés de sorte à mesurer les accélérations. Le but de la présente invention est de remédier à cette lacune de la technique et, à cet effet, elle a pour objet un procédé de mesure d'accéléra- tions caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'effet Mössbauer dans un systè- me aligné soumis aux accélérations à mesurer et comprenant au moins une source de rayons gamma et un absorbeur présentant respectivement un pic d'démission Mbssbauer et un pic d'absorption correspondant, source et absorbeur étant animes l'un par rapport à l'autre d'un mouvement alternatif à vitesse constante (monement en dents de scie triangulaires), on mesure 1.' absorption pour chaque sens de monxwent, et on déduit l'accélération du système de la différence entre les absorptions pour les deux sens, due au décalage de fréquence de laraie Mössbauer, consécutif à cette accélération. Par la mise en oeuvre d'un tel système dans lequel la source et l'absorbeur sont animés l'un par rapport à l'autre, et alternativement dans les deux sens, d'une vitesse constante, on obtient un balayage qui, par suite de l'effet Doppler, permet d'obtenir une variation de l'énergie des rayons gamma reçus par l'absorbeur. Par suite, la présence d'une accélération dudit système provoque une variation d'énergie qui s'ajoute ou se retranche, selon son sens, à celle qui est due à l'effet Doppler obtenu par ledit balayage. La différence des taux de comptage, mesurés par exemple par un compteur proportionnel à gaz, pendant la période où la vitesse relative de la source et de l'absorbeur est dans un sens, et pendant la période où elle est en sens c o n t r a i r e , f o u r n i r a par conséquent une mesure de la grandeur et du signe de la composante d'accélération selon la direction de l'alignement du système. On voit donc bien qu'un procédé conforme à l'invention permet de mesurer les accélérations et donc de constituer un accélé romètre. En conséquence, un dispositif de mesure d'accélérations ou accéléromètre conforme à l'invention pourra se caractériser en ce qu'il comporte, dans un système aligné soumis aux accélérations à mesurer, au moins une source Mössbauer très monochromatique, au moins un absorbeur, lesquels présentent respectivement un pic d'émission Mossbauer et un pic d'absorption correspondant, des moyens moteurs, de préférence du .genre piézo-électrique, aptes à animer la source et l'absorbeur, l'un par rapport à l'autre, d'un mouvement alternatif à vitesse constante, et des moyens de comptage et d'élaboration de la différence disposés derrière l'absorbeur, utilisant notas, ment un compteur proportionnel à gaz, et agencés de sorte à foumir un signal représentatif du décalage du pic d'absorption, consécutif à l'accélération. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, un tel dispositif peut comporter au moins deux sources Mössbauer émettant en sens inverse 1 'une de l'autre respectivement sur deux absorbeurs, des moyens moteurs aptes à animer les deux sources, ou les deux absorbeurs, d'un mouvement alternatif relatif à vitesse constante et de sens inverses, des moyens de comptage disposés respectivement derrière les deux absorbeurs, et des moyens d'élaboration de la différence permettant de coerer en pernanence 'les signaux fournis par lesdits moyens de comptage, et par suite de fournir euxmêmes un signal représentatif de l'accélération dudit système. On conçoit qu'un tel dispositif fonctionne encore selon le principe du procédé de mesure sus-décrit. Cependant, par rapport au précédent dispositif, il offre l'avantage important de permettre d'effectuer les mesures avec un temps de réponse beaucoup plus bref, sans etre limité par la période des mouvements alternatifs des sources d'émission ou des absorbeurs ; la mesure de l'accélé ration est instantanée: Deux modes d'exécution de l'invention sont décrits ci-dessous à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de mesure d'accélérations, pour un premier mode de mise en oeuvre du procédé, utilisant une seule source Môssbauer ; et - la figure 2 représente schématiquement un autre dispositif de mesure d'accélérations, pour un second mode de mise en oeuvre du procédé, utilisant deux sources Mbssbauer. A la figure 1, la source Màssbauer a été référencée en 1, l'absorbeur en 2, et les moyens de comptage -un compteur proportionnel à gaz- en 3. Ces trois éléments essentiels du système sont alignés selon un axe 4. En 5, on a représenté des moyens moteurs, par exemple une céramique piézo-électrique, propres à soumettre la source 1 à un mouvement alternatif à vitesse constante v, le positionnement de la source 1 sur l'axe 4, en fonction du temps, pouvant ainsi se représenter sous la forme de dents de scie triangulaires 6. La référence 7 désigne une source électrique d'excitation de l'élément piézo-électrique 5. Un tel système permet de mesurer la composante de l'accélération selon l'axe 4, comme cela a été décrit plus haut. Comme source 1, on peut utiliser du 237Np à l'état excité obtenu à partir du parent radio-actif 241Am, en incluant 5% en poids de 241Am dans du thorium. L'absorbeur peut alors être constitué par du 237Np à l'état fondamental en lame mince. La période de la source est de 538 ans, ce qui est largement suffisant, et son énergie est de l'ordre de 50 kev. De préférence, le système est placé dans une enceinte à la température de l-'hélium liquide, de façon à obtenir un fonctionnement correct de l'effet Môssbauer, sans recul. De même, pour diminuer le bruit de fond, on prévoit de blinder le système vis-à-vis des champs électriques et magnétiques extérieurs. La figure 2 représente, encore de façon schématique, une variante permettant d'obtenir une diminution du temps de réponse. Pour ce faire, on dispose deux sources Mössbauer; la et lb, émettant en sens inverse l'une de l'autre, de part et d'autre d'un écran central en plomb 8, respectivement vers des absorbeurs 2a et 2b. Les sources la et lb sont animées, à vitesse constante v, de mouvements alternatifs de phases opposées, grâce, par exemple là aussi, à un montage. du genre à élément piézo-électrique ou analogue. Un circuit permettant d'élaborer la différence et amplificateur 9 fournit, à partir des signaux de deux compteurs 3a et 3b mesurant les décalages respectifs des pics d'absorption, un signal de sortie S représentatif de l'accélération de l'ensemble selon l'axe d'alignement 4. Bien entendu, il sera opportun de prendre les mêmes précautions que pour le dispositif de la figure 1, pour éviter le bruit. Il va de soi par ailleurs que les compteurs 3a et 3b doivent être rigoureusement identiques, pour que la différence des taux de comptage qu'ils mesurent fournisse une indication exacte de l'ac célération. Avec un dispositif de ce type, on peut compter obtenir une sensibilité de mesure de 10-3 à 10-4g environ. Comme il va de soi, et comme il résulte dalleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulie- rement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure d'accélérations, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'effet Môssbauer dans un système aligné soumis aux accélérations à mesurer et comprenant au moins une source de rayons gamma et un absorbeur présentant respectivement un pic d'émission Mossbauer et un pic d'absorption correspondant, source et absorbeur étant animés l'un par rapport à l'autre d'un mouvement alternatif à vitesse constante (mouvement en dents de scie triangulaires), on mesure l'absorption pour chaque sens de mouvement, et on déduit l'accélération du système de la différence entre les absorptions pour les deux sens, due au décalage de réquence de la raie Mbssbauer, consécutif à cette accélération. 2. Dispositif de mesure d'accélérations pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, dans un système aligné soumis aux accélérations à mesurer, au moins une source Mossbauer très monochromatique, au moins un absorbeur, lesquels présentent respectivement un pic d'émission Mossbauer et un pic d'absorption correspondant, des moyens moteurs, de préférence du genre piézo-électrique, aptes à animer la source et l'absorbeur, l'un par rapport à l'autre, d'un mouvement alternatif à vitesse constante, et des moyens de comptage et d'élaboration de la différence disposés derrière l'absorbeur, utilisant notamment un compteur proportionnel à gaz, et agencés de sorte à fournir un signal représentatif du décalage du pic d'absorption, consécutif à l'accélération. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit système comporte au moins deux sources Mbssbauer émettant en sens inverse l'une de l'autre respectivement sur deux absorbeurs, des moyens moteurs aptes à animer les deux sources, ou les deux absorbeurs, d'un mouvement alternatif relatif à vitesse constante et de sens inverses, des moyens de comptage disposés respectivement derrière les deux absorbeurs, et des moyens d'élaboration de la différence permettant de comparer en permanence les signaux fournis par lesdits moyens de comptage, et par suite de fournir eux-mêmes un signal représentatif de l'accélération dudit système.