Brevet FR2461266A1 — publié le 19810130

L'invention vise un procédé et un appareil pour la mesure de rayonnements ionisants. Le système employé utilise comme détecteur un tube Geiger Muller (G-M) ou un quelconque autre détecteur du type à impulsions, un circuit de mesure et un appareil indicateur. Dans la présente invention, le tube G-M est utilisé pour mesurer le rayonnement d'une manière qui est différente des méthodes connues actuellement, selon lesquelles on mesure le nombre d'impulsions du tube G-M par unité de temps, le nombre étant proportionnel à l'intensité du rayonnement. Les systèmes de mesure actuels présentent un certain nombre d'inconvénients que l'invention cherche à éliminer. En raison de l'effet de temps mort , la caractéristique du tube (fréquence d'impulsion en fonction du taux d'exposition au rayonnement) n'est pas linéaire étant donné que la fréquence d'impulsion se trouve réduite proportionnellement à mesure que croît le taux d'exposition au rayonnement. Pour cette raison une linéarisation s'impose dans tous les cas soit avec un circuit séparé de linéarisation soit par ajustement de l'échelle de l'appareil de mesure afin de correspondre à la caractéristique du tube G-M. En outre, il faut étalonner la mesure à deux ou davantage de taux d'exposition au rayonnement étant donné que la tangenté des caractéristiques du tube G-M n'a pas une inclinaison constante. Les caractéristiques de l'invention sont définies dans la revendication. Grâce à l'invention l'effet de temps mort comme facteur affectant la linéarité peut être éliminé. Le tube G-M peut fonctionner ainsi linéairement dans une gamme de mesures excédant cinq décades, ce qui est un élargissement considérable de la gamme de fonctionnement linéaire. En raison de la linéarité,on peut se contenter d'étalonner l'appareil à un seul taux d'exposition au rayonnement ce qui facilite grandement la fabrication industrielle. La durée de vie d'un tube G-M est limitée. Dans les sys tèmes connus, le nombre maximum d'impulsions susceptibles d' être obtenues du tube avant consommation du gaz d'extinction et avant que le tube ne devienne inutilisable est de l'ordre de 1010 Grâce à l'invention la durée de vie du tube peut être multipliée à des taux d'exposition plus élevés. Théoriquement l'invention rend possible l'utilisation comme détecteur de tout tube àremplissage gazeux avec une pression appropriée pour le déclenchement d'une avalanche ionique. Grâce à l'invention, on peut réduire la consommation de courant qui est un facteur important en ce qui concerne les caractéristiques de fonctionnement d'appareils de mesure portatifs à alimentation par pile ou par accumulateur. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma-bloc de l'appareil la figure 2 est un diagramme explicatif du fonctionnement; la figure 3 montre les résultats des mesures obtenues par l'appareil selon la figure 1. Selon la forme de réalisation de la figure 1, la référence 1 désigne une alimentation à haute tension délivrant la tension de fonctionnement d'un tube G-M 2, 3 est un condensateur, 4 un interrupteur commandé par le circuit de mesure 5 et 6 un appareil de mesure. Dans la figure 2 UGM est la tension aux bornes du tube GM G-M, t est l'axe des temps et tl et t2 sont des points individuels sur cet axe. On considère d'abord la situation où le circuit de mesure 5 ferme l'interrupteur 4 pendant une courte période de temps pour le rouvrir ensuite.- Le condensateur 3 est déchargé et ainsi la tension de la source 1 agit pleinement sur le tube G-M 2. Simultanément avec la fermeture de l'interrupteur 4 démarre une horloge dans le circuit de mesure. Cet instant est indiqué à la figure 2 en tl. Lorsque le tube G-M détecte un quantum de rayonnement, l'ionisation se produit dans le tube et celui-ci devient conducteur. Ceci est indiqué en t2 à la figure 2. Le courant ainsi généré qui s'écoule de la source 1 à travers le tube 2 et le condensateur 3 pour revenir à la source 1, charge le condensateur 3. La tension augmentant ainsi aux bornes du condensateur, la tension aux bornes du tube G-M diminue étant donné que la tension à la source 1 demeure constante. Par suite de l'abaissement de la tension au bornes du tube G-M l'écoulement d'ions à travers le tube s'arrête lorsque la charge du condensateur a atteint une valeur suffisamment élevée. En adoptant pour le condensateur une faible capacité, ce condensateur peut être chargé rapidement de sorte que l'impulsion de courant à travers le tube G-M se raccourcit, prolongeant la durée de vie de fonctionnement du tube G-M. Le circuit de mesure 5 détecte l'ionisation dans le tube G-M par exemple par enregistrement du courant ou de la tension dans le condensateur 3. L'ionisation s'étant produite à l'instant t2 le circuit de mesure arrête l'horloge de sorte que le condensateur reste chargé. La tension aux bornes du tube est inférieure à la tension d'allumage et le tube G-M ne peut plus détecter de radiations. L'horloge mémorise l'intervalle de temps t2 - tl que l'on appelle ici temps d'attente et que 1' on désigne par le symbole tw.Le temps d'attente (ou la moyenne d'une succession de temps d'attente) est inversement proportionnel au taux d'exposition au rayonnement du tube G-M, et ainsi l'inverse du temps d'attente, 1/tu, est directement proportionnel au taux d'exposition au rayonnement. En pratique, pour obtenir un résultat statistiquement fiable en raison de la nature aléatoire du rayonnement on doit mesurer le temps d'attente pour plusieurs impulsions et calculer leur valeur moyenne que l'on désigne par tw. Après un temps prédéterminé td, que l'on appelle ici temps mort, le circuit de mesure 5 ferme l'interrupteur 4 pendant une courte période, déchargeant ainsi le condensateur 3. Le tube G-M est à nouveau excité et le processus de mesure ci-dessus décrit est répété. Ce point est marqué t3 à la figure 3. Le temps mort td est représenté par l'intervalle de temps t3- t2. Sa longueur est déterminée électriquement par le circuit de mesure 5 et elle est plus longueur que le temps mort du tube G-M. Lorsque le taux d'exposition au rayonnement augmente, la fréquence d'impulsions détectée par le tube G-M s'approche de la valeur 1/tu, qui est plus basse que la fréquence d'impulsion détectée par les méthodes de mesure antérieures. Il en résulte que la durée de vie du tube G-M est prolongée et la consommation de l'alimentation haute tensiondiminue. Etant donné que la charge du condensateur arrête l'ionisation dans le tube G-M, ce tube n'a plus besoin d'être du type autoextincteur. Dans les méthodes de mesure antérieures, le temps mort du tube G-M a rendu non linéaire la caractéristique taux d'exposition au rayonnement/fréquence d'impulsions du tube et avait imposé une limite supérieure de la gamme de mesure utilisable du tube. Selon la présente invention, le temps mort n'affecte pas le résultat des mesures car,au lieu de la fréquence d'impulsions,on mesure le temps d'attente tw. I1 en résulte que l/tw est directement proportionnel au taux d'exposition au rayonnement et la gamme de mesure peut être étendue à des taux d'exposition plus élevés. La courbe 1 de la figure 3 montre l/tw en fonction du taux d'exposition au rayonnement tel que mesuré avec l'appareil selon la figure 1. Sur la même figure est donnée pour comparaison la caractéristique d'un tube G-M telle que donnée par le fabricant (courbe 2) mise à l'échelle de sorte que les points correspondant à un taux d'exposition de lmR/h soient superposés sur les deux courbes. REVENDICATIONS 1) Procédé de mesure de rayonnement ionisant dans un système comportant un détecteur genre tube Geiger-Müller ou tout autre type de détecteur à remplissage gazeux, une électronique de mesure, une alimentation de tension pour le détecteur et un dispositif indicateur du taux d'exposition au rayonnement ou de la dose de rayonnement, caractérisé en ce qu'immédiatement après détection d'une ionisation dans le détecteur sous l'effet d'un quantum de rayonnement l'électronique de mesure réduit la tension appliquée au dit détecteur au-dessous de la tension d'extinction et apres expiration du temps mort du système, qui est électroniquement limité à une valeur inférieure au temps mort du détecteur, le circuit de mesure reconnecte le détecteur sur sa tension normale de fonctionnement, et, pour mesurer le rayonnement ionisant, on mesure le temps moyen qui s'écoule entre le moment où la tension est appliquée au détecteur et le moment où le rayonnement ionisant provoque une nouvelle ionisation dans le détecteur, le temps moyen étant proportionnel à l'intensité du rayonnement ionisant. 2) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant une alimentation haute tension, un détecteur de rayonnement du type à impulsions, tel qu'un tube Geiger-Müller et un condensateur, montés en série dans cet ordre, un interrupteur monté en parallèle avec le condensateur, un circuit de mesure adapté à mesurer les périodes de temps entre les impulsions de rayonnement détectées et à fermer, avec un retard prédéterminé,ledit interrupteur momentanément après chaque impulsion détectée et un dispositif indicateur associé au circuit de mesure.